[发明专利]基于生活史模型的鳀鱼资源预报系统及预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用计算机进行海洋生态数值模拟技术领域，特别涉及一种基于生活史模型的鳀鱼资源预报系统及预报方法。

背景技术

自上世纪80年代中期“北斗”号调查船声学评估调查研究发现黄东海丰富的鳀鱼资源以来。鳀鱼一直是我国黄东海渔业捕捞的重要组成部分。对其资源量的预报是渔业生产和渔业管理重要的参考依据。但是，现有的鳀鱼资源预报系统中还存在以下问题：预报中对水温、环流等水温要素的考虑较少；以短期预报为主，缺乏中长期趋势性预报。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是模拟温度、流场、饵料场等要素对鳀鱼种群的影响，提供一种更长预报周期和更准确资源量预测值的基于生活史模型的鳀鱼资源预报系统及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于生活史模型的鳀鱼资源预报系统，包括鳀鱼模式、水文模式和低营养级模式，所述低营养级模式给鳀鱼模式提供浮游动物浓度作为鳀鱼饵料，所述水文模式给低营养级模式和鳀鱼模式提供水温、流场和混合层深度。

所述低营养级模式和鳀鱼模式采用在线耦合模式运行。

所述水文模式包括模拟海区水温、流场和混合层深度变化；所述低营养级模式包括海区营养盐、浮游植物和浮游动物；所述鳀鱼模式包括鳀鱼的生长、游泳、产卵、死亡模块。

所述浮游动物包括小型浮游动物、大型浮游动物和捕食性浮游动物三种不同粒径。

一种基于生活史模型的鳀鱼资源预报方法，包括步骤一，输入水文模式初始和强迫条件；步骤二，设定低营养级模式和鳀鱼模式参数；步骤三，输入低营养级模式和鳀鱼模式的初始和强迫条件；步骤四，运行模型得到运算结果；步骤五，将运算结果与观测对比、判断，当运算结果满足预报的误差要求时，确定运算结果为最终模拟结果；当运算结果不满足预报的误差要求时，返回步骤二重新设定低营养级模式和鳀鱼模式参数，重复步骤三至五；步骤六，输出预报结果。

所述水文模式模拟海区的水温、流场和混合层深度；所述低营养级模式模拟浮游生物的浓度；所述鳀鱼生长模块模拟鳀鱼体重变化，所述鳀鱼游泳模块模拟游泳的速度和方向，所述鳀鱼产卵模块模拟鱼卵补充量；所述鳀鱼死亡模块模拟死亡率。

所述游泳的方向采用最佳适合度理论，由下述公式确定：

R＝rand(0,1)

其中θ_f为适合度梯度方向，即Δf＝|Δf|exp(iθ_f)，Δf_h是适合度的半饱和常数

所述游泳的速度由下述公式确定：

其中，L是叉长，W是湿重，k_L和α_L是体重-叉长关系中的系数，U_s是游泳速度，k_v是游泳速度与体长之间的关系系数，T_s是温度对游泳速度影响的临界点，α_v是温度对游泳速度的影响系数。

所述生长模块考虑鳀鱼的摄食、代谢、特殊动力过程、排粪、排泄生理过程与饵料、温度关系；游泳模块采用基于饵料和温度的适合度方程决定鳀鱼的游泳方向，根据鳀鱼体长决定游泳速度；产卵模块根据生殖群体的生物量决定鳀鱼种群补充量；死亡模块根据观测得到的死亡率来决定鳀鱼的死亡系数。

本发明的有益效果是：结合温度、流场、饵料场等要素对鳀鱼种群的影响，并模拟鳀鱼洄游特征和鳀鱼生活史规律，提供更长的预报周期和更准确的资源量预测值。

附图说明

图1为基于生活史模型的鳀鱼资源预报系统的开发模式示意图；

图2为本发明实施例基于生活史模型的鳀鱼资源预报系统的各模式功能示意图；

图3为本发明模型运行过程流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1、图2所示的是一种基于生活史模型的鳀鱼资源预报系统的技术方案，包括：包括水文模式、低营养级模式、鳀鱼模式，水文模式模拟海区的水温、流场和混合层深度；所述低营养级模式模拟海区的营养盐、浮游植物和浮游动物，浮游动物包括小型浮游动物、大型浮游动物和捕食性浮游动物三种不同粒径；鳀鱼模式包括鳀鱼的生长、游泳、产卵、死亡模块。

低营养级模式和鳀鱼模式采用在线耦合模式运行。