1. 引言

鱿鱼属头足纲枪形目,对远洋捕捞经济和海洋生态系统具有重要地位,通常使用流网、拖网、延绳钓或灯光诱捕等方式进行捕捞。然而,非法、未报告、不受管制的捕捞活动(Illegal, Unreported and Unregulated Fishing,IUU)、过度捕捞和使用不合理的渔具捕捞等行为,导致了海洋生态系统的破坏、鱿鱼资源自给能力的下降,以及渔获经济利益的损失,同时也影响了粮食安全。因此,监测鱿钓捕捞强度、了解鱿钓捕捞的时空特征,对保障海洋鱿钓渔业的可持续发展具有重要意义。

联合国粮食及农业组织划分的19个主要海洋捕鱼区
图1 联合国粮食及农业组织划分的19个主要海洋捕鱼区

2. 研究方法

2.1 研究区域

本文以FAO major Fishing Areas的19个主要海洋捕鱼区为研究区,旨在借助粮农组织的海域划分视角,探讨全球鱿钓捕捞的空间异质性,海域划分材料及海域矢量区划图来源于粮农组织官网。

表1 联合国粮食及农业组织划分的19个海洋主要捕鱼区具体范围
大洋 所含主要捕鱼海域编号
北冰洋 18(北冰洋)
大西洋 21(西北大西洋)27(东北大西洋)31(中西大西洋)34(中东大西洋)37(地中海与黑海)41(西南大西洋)47(东南大西洋)48(南大西洋)
印度洋 51(西印度洋)57(东印度洋)58(南印度洋)
太平洋 61(西北太平洋)67(东北太平洋)71(中西太平洋)77(中东太平洋)81(西南太平洋)87(东南太平洋)88(南太平洋)

2.2 技术流程

研究框架及技术流程
图2 研究框架及技术流程

2.3 数据源

本文所采用的AIS数据来自全球渔业观察(Global Fishing Watch,GFW)官网。GFW所提供的AIS轨迹数据经过卷积神经网络、船舶登记数据库以及GFW和区域专家的人工审核,对渔船AIS的经纬度、船籍、捕捞时长、渔具类型等属性信息进行了识别与计算。

2.4 研究方法

本文采用核密度估计方法,根据AIS轨迹的捕捞时长和夜间灯光影像的辐射亮度,分别表征鱿钓轨迹密度(Squid Track Density,STD)与鱿钓灯光亮度(Squid Light Brightness,SLB),以此得到鱿钓捕捞的时空特征;通过双变量空间自相关、空间误差模型、Spearman相关系数探讨AIS轨迹密度与夜间灯光亮度的时空相关性。

3. 结果与分析

3.1 鱿钓捕捞的空间分布格局

经过核密度分析后,得到以0.1°×0.1°网格为单元的非零值STD共40285个、SLB共11699个,并按强度等级进行分层渲染以及主要洋流方向标记。

基于STD的2020年全球鱿钓捕捞空间分布格局
图3 基于STD的2020年全球鱿钓捕捞空间分布格局

3.2 鱿钓捕捞的时间变化特征

为探索不同海域鱿钓捕捞的季节变化规律及影响因素,本文按照北半球春(3—5月)、夏(6—8月)、秋(9—11月)、冬(12月—次年2月);南半球春(9—11月)、夏(12月—次年2月)、秋(次年3—5月)、冬(次年6—8月)四季,将全球及各灯光鱿钓海区2020年各月的STD与SLB进行统计。

2020年全球及各灯光鱿钓海区的鱿钓捕捞时间变化
图4 2020年全球及各灯光鱿钓海区的鱿钓捕捞时间变化

4. 结论

  1. 鱿钓捕捞主要分布在西南大西洋阿根廷专属经济区周边(FAO41海区)、西北太平洋日本东北部远海(FAO61海区)、东南太平洋秘鲁西部远海(FAO87海区)、西北印度洋阿拉伯海(FAO51海区)以及中西太平洋阿拉弗拉海(FAO71海区),集中在中、低纬度离陆地100km以内和400~700km范围内,呈现以条带式为主的分布模式,同时,这5个海区灯光鱿钓面积较广、强度较大,被视为"灯光鱿钓海区"。
  2. 全球鱿钓捕捞的时间规律表现出"两峰两谷"的变化态势,分别于1-4月、6-8月呈上升趋势,而在4-6月、8-12月呈下降趋势。不同位置的鱿钓捕捞存在时间规律差异,中纬度的鱿钓捕捞于夏秋呈上升趋势,而在冬春呈下降趋势;低纬度的鱿钓捕捞在秋冬季节逐步增加,而在春季逐渐减少。
  3. 鱿钓捕捞的时空特征受洋流、鱿鱼繁殖特性及各国远洋鱿钓政策影响,捕捞空间分布走向与所在海域的主要洋流流向一致,捕捞强度在鱿鱼产卵高峰期、休渔期时减弱。
  4. 在鱿钓热点明显的海区,STD与SLB空间分布格局与时间变化规律相似,说明夜间灯光能有效捕捉鱿钓捕捞的热点区域。灯光鱿钓像元的AIS轨迹密度与夜间灯光亮度的双变量Moran's I、空间误差拟合值、Spearman相关系数均为正且显著。

5. 讨论

本文基于AIS轨迹数据与VIIRS夜间灯光影像,分析了全球鱿钓捕捞的时空特征,在全球尺度下的鱿钓捕捞空间分布与Guiet基本一致,同时,在FAO61海区呈现出鱿钓捕捞在夏秋上升、冬春下降的时序变化规律也与现有研究保持一致。在前人的研究基础上,本文将研究区域扩展至全球,揭示了鱿钓捕捞在不同海区的空间异质性,发现了鱿钓捕捞在中、低纬度的不同时间变化规律。

本文验证了Ruiz等在FAO41海区发现的AIS轨迹和VIIRS/DNB在时空变化上高度一致的结论,在此基础上,本文将AIS轨迹数据与夜间灯光数据融合得到"灯光鱿钓像元",发现了鱿钓捕捞时长多的位置,鱿钓灯光亮度也高,灯光鱿钓像元能充分将船舶轨迹数据高分辨率时空分布、高精度属性标识的长处和夜间灯光遥感客观监测的优势相结合。研究工作证明了夜间灯光遥感具备良好的鱿钓捕捞度量能力,能与船舶轨迹互补,实现高精度的鱿钓捕捞评估。

研究局限

  • 基于GFW的鱿钓船AIS轨迹数据不能完全覆盖全部鱿钓船
  • 受云层、月光、数据时空分辨率等因素影响,夜间灯光遥感捕捉能力仍待提升
  • 未结合实际渔业捕捞信息验证融合数据的精度

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