本發(fā)明涉及一種漁情預(yù)報(bào)方法，特別是涉及一種西北太平洋特定海域的秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
秋刀魚(Cololabis saira)屬中上層魚類,是冷水性洄游魚類。棲息在亞洲和美洲沿岸的太平洋亞熱帶和溫帶海域，主要分布于太平洋北部溫帶水域，包括日本海、阿拉斯加、白令海、加利福尼亞州、墨西哥等海域，即18°N－67°N、137°E－108°W，其中在141°～147°E、35°～43°N海域的分布密度最大。適溫范圍為10～24℃，最適溫度15～18℃，棲息水深0～230米。
秋刀魚是一種多次產(chǎn)卵型魚類，其產(chǎn)卵期可持續(xù)2個(gè)月，每次產(chǎn)卵約有500～3000個(gè)卵/尾，產(chǎn)卵頻度約3～5次/年。因此，一尾成熟的秋刀魚雌魚的產(chǎn)卵量約為1500～15000個(gè)卵/年。北太平洋秋刀魚產(chǎn)卵季節(jié)很長(zhǎng)，從秋季一直延續(xù)到翌年春季，秋季的主要產(chǎn)卵場(chǎng)在黑潮前鋒北部的混合水域，冬春季則在黑潮水域，幼魚的生長(zhǎng)及存活率與不同產(chǎn)卵群體有關(guān)。秋刀魚卵在14～20℃水溫下，大約需要10～17天的孵化期，剛孵化的秋刀魚仔魚全長(zhǎng)6.22～6.74mm，背部呈藍(lán)青色、腹部呈銀白色。當(dāng)成長(zhǎng)至約23mm時(shí)，魚體各鰭條發(fā)育接近完備，旋即進(jìn)入稚魚期，成長(zhǎng)速度非?？?，但成長(zhǎng)率卻依地方、產(chǎn)卵時(shí)間等的不同而有所變化。秋刀魚最大體長(zhǎng)可達(dá)35～40cm，通常為25～30cm。大約在1.5齡開始至2齡完全成熟。由于大于4齡的秋刀魚幾乎看不到，所以估計(jì)其壽命大約為3年。
秋刀魚的索餌漁場(chǎng)主要在西北太平洋海域，其產(chǎn)卵場(chǎng)集中在日本北海道東部海域，基本上是南北向的季節(jié)性洄游。其攝食來源主要集中在不同的動(dòng)物性浮游生物，包括水母、磷蝦、魚卵、仔稚魚、橈足類、端足類和十足類等。攝餌活動(dòng)主要在白天，夜里基本上不攝食，攝餌時(shí)的最適溫度為15～21℃。
在西北太平洋海域，秋刀魚的主要漁場(chǎng)分布在以下三個(gè)地方：日本本州東北部和北海道以東外海；千島群島以南的俄羅斯200海里專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)；太平洋中部的天皇海山一帶。
目前已形成商業(yè)化生產(chǎn)的秋刀魚漁業(yè)主要分布西北太平洋海域，主要捕撈國(guó)和地區(qū)為日 本、俄國(guó)、韓國(guó)、我國(guó)臺(tái)灣省以及我國(guó)大陸。其中韓國(guó)、我國(guó)臺(tái)灣省及我國(guó)大陸在公海進(jìn)行生產(chǎn)。目前，秋刀魚產(chǎn)量處在一個(gè)較高水平，年產(chǎn)量穩(wěn)定在37－61萬噸，其中以日本為最多，年產(chǎn)量在23－35萬噸間，但其比重從80年代的80％以上，下降到目前的50－60％。其次為俄羅斯和中國(guó)臺(tái)灣，韓國(guó)也有一些產(chǎn)量。
漁情預(yù)報(bào)是漁業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量的預(yù)報(bào)有利于秋刀魚產(chǎn)量、中心漁場(chǎng)位置和魚汛期的預(yù)報(bào)。秋刀魚幼仔魚的存活率除了與其內(nèi)在的生理因素相關(guān)外，與外界海洋環(huán)境因素也密切相關(guān)。外界因子很多，直接或間接的影響幼仔魚的行動(dòng)，包括水文(海流、水溫、潮汐、鹽度、水色、水質(zhì)和徑流等)，氣象(包括風(fēng)、氣壓、氣溫、降水等)，地理(地形、地質(zhì)、地貌等)，生物(浮游、底棲、敵害等)。本專利利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來預(yù)測(cè)秋刀魚資源豐度。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的自適應(yīng)性、自學(xué)習(xí)性、自組織性等使其在各個(gè)領(lǐng)域都能得到很好的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明目的為克服現(xiàn)有秋刀魚漁情預(yù)報(bào)中所存在的問題提供一種利用海洋遙感獲得海域的黑潮(28°-35°N、128°-145°E)范圍的海表面溫度(SST)，親潮(40°-45°N，140°-160°E)范圍的海表面溫度，以及1-12月各月Trans-Nino指數(shù)(TNI)等構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為14-10-1的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(輸入層為14個(gè)因子，隱含層為1個(gè)，有10個(gè)因子，輸出層為1個(gè)，即CPUE值)預(yù)測(cè)來年秋刀魚資源補(bǔ)充量的大小的方法，以滿足漁業(yè)生產(chǎn)和業(yè)務(wù)化運(yùn)行的需求。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)統(tǒng)計(jì)1989-2012年西北太平洋秋刀魚全年生產(chǎn)漁船的CPUE(年單船產(chǎn)量)數(shù)據(jù)；
(2)統(tǒng)計(jì)1989-2012年1-12月各月的Trans-Nino指數(shù)(TNI)；
(3)統(tǒng)計(jì)1989-2012年1月黑潮28-35°N、128-145°E范圍的海表面溫度(SST黑潮)；
(4)統(tǒng)計(jì)1989-2012年6月親潮40-45°N、140-160°E范圍的海表面溫度(SST親潮)；
(5)利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由輸入層、隱含層和輸出層組成。輸入層為各海洋環(huán)境因子{(2)、(3)、(4)}的組合，隱含層為1層，一般設(shè)為輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)的75％構(gòu)建，輸出層為1個(gè)節(jié)點(diǎn)，即CPUE值。確定多種模擬方案，以最小擬合殘差作為判斷最優(yōu)模型的標(biāo)準(zhǔn)，擬合殘差是將輸出層所輸出的CPUE預(yù)報(bào)值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較所得的值。
(6)通過比較，認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為14-10-1的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相對(duì)誤差僅為0.000681， 可作為西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)模型。
(7)將所得到14個(gè)影響因素輸入進(jìn)行西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)。
根據(jù)本發(fā)明所述一種西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)方法，所述的1月黑潮28°-35°N，128°-145°E范圍的海表面溫度計(jì)算。
根據(jù)本發(fā)明所述一種西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)方法，所述的6月親潮40°-45°N，140°-160°E范圍的海表面溫度計(jì)算。
根據(jù)本發(fā)明所述一種西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)方法，所述的14個(gè)影響因素均為相關(guān)性高的影響因子。
根據(jù)本發(fā)明所述一種西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述的14個(gè)影響影子中Trans-Nino指數(shù)(TNI)相關(guān)性最高。
本發(fā)明還提一種西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)方法在漁情預(yù)報(bào)上的應(yīng)用。
本發(fā)明的有益效果是：本神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)14-10-1的預(yù)測(cè)模型可以解釋秋刀魚資源豐度變化的90％以上。西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量的預(yù)報(bào)結(jié)果及時(shí)提供給用戶及相關(guān)部門，以供漁業(yè)生產(chǎn)與安排的科學(xué)參考，今后可作為一種產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所述實(shí)施例僅用于示例，而不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
西北太平洋秋刀魚為一年生短生命周期種類，通常沒有剩余群體只有補(bǔ)充群體，而來年的補(bǔ)充量主要取決于產(chǎn)卵場(chǎng)的海洋環(huán)境條件。適宜的海洋環(huán)境條件下卵成活率高，反之則低。秋刀魚產(chǎn)卵時(shí)間通常為1－4月，其適宜產(chǎn)卵表溫為21－25℃，產(chǎn)卵海域范圍為130°－170°E、20°－30°N。
前人在秋刀魚與相關(guān)環(huán)境因子研究中認(rèn)為，厄爾尼諾南方濤動(dòng)事件和黑潮區(qū)域冬季的海表面溫度(SST黑潮)與西北太平洋秋刀魚資源有顯著關(guān)聯(lián)；西北太平洋秋刀魚會(huì)在夏季洄游到親潮索餌場(chǎng)進(jìn)行攝食直到成年期，在幼魚到成年魚期間受到SST影響，其存活率直接影響到冬季捕撈產(chǎn)量，TNI又是通過厄爾尼諾數(shù)據(jù)得到的大環(huán)境海洋環(huán)境參數(shù)，間接性地和西北太平洋秋刀魚資源量相關(guān)。
一種西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：
(1)統(tǒng)計(jì)1989-2012年西北太平洋秋刀魚全年生產(chǎn)漁船的CPUE(年單船產(chǎn)量)數(shù)據(jù)；
(2)統(tǒng)計(jì)1989-2012年1-12月各月的Trans-Nino指數(shù)(TNI)；
(3)統(tǒng)計(jì)1989-2012年1月黑潮28-35°N、128-145°E范圍的海表面溫度(SST黑潮)；
(4)統(tǒng)計(jì)1989-2012年6月親潮40-45°N、140-160°E范圍的海表面溫度(SST親潮)；
(5)應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由輸入層、隱含層和輸出層組成。輸入層為各海洋環(huán)境因子{(2)、(3)、(4)}的組合，隱含層為1層，一般設(shè)為輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)的75％構(gòu)建，輸出層為1個(gè)節(jié)點(diǎn)，即CPUE值。確定多種模擬方案，以最小擬合殘差作為判斷最優(yōu)模型的標(biāo)準(zhǔn)，擬合殘差是將輸出層所輸出的CPUE預(yù)報(bào)值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較所得的值。
(6)通過比較，認(rèn)為結(jié)構(gòu)為14-10-1的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相對(duì)誤差僅為0.000681，可作為西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)模型。
(7)將所得到14個(gè)影響因素輸入進(jìn)行西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量預(yù)測(cè)。
本發(fā)明所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)14-10-1的預(yù)測(cè)模型可以解釋秋刀魚資源豐度變化的90％以上。西北太平洋秋刀魚資源補(bǔ)充量的預(yù)報(bào)結(jié)果及時(shí)提供給用戶及相關(guān)部門，以供漁業(yè)生產(chǎn)與安排的科學(xué)參考，今后可作為一種產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。