[發(fā)明專利]基于生活史模型的鳀魚資源預(yù)報系統(tǒng)及預(yù)報方法

在審

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• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107944626A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王玉衡
• 申請（專利權(quán)）人: 天津科技大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/02
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司12108
• 代理人: 王顕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用計算機進(jìn)行海洋生態(tài)數(shù)值模擬技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于生活史模型的鳀魚資源預(yù)報系統(tǒng)及預(yù)報方法。

背景技術(shù)

自上世紀(jì)80年代中期“北斗”號調(diào)查船聲學(xué)評估調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)黃東海豐富的鳀魚資源以來。鳀魚一直是我國黃東海漁業(yè)捕撈的重要組成部分。對其資源量的預(yù)報是漁業(yè)生產(chǎn)和漁業(yè)管理重要的參考依據(jù)。但是，現(xiàn)有的鳀魚資源預(yù)報系統(tǒng)中還存在以下問題：預(yù)報中對水溫、環(huán)流等水溫要素的考慮較少；以短期預(yù)報為主，缺乏中長期趨勢性預(yù)報。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是模擬溫度、流場、餌料場等要素對鳀魚種群的影響，提供一種更長預(yù)報周期和更準(zhǔn)確資源量預(yù)測值的基于生活史模型的鳀魚資源預(yù)報系統(tǒng)及其使用方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于生活史模型的鳀魚資源預(yù)報系統(tǒng)，包括鳀魚模式、水文模式和低營養(yǎng)級模式，所述低營養(yǎng)級模式給鳀魚模式提供浮游動物濃度作為鳀魚餌料，所述水文模式給低營養(yǎng)級模式和鳀魚模式提供水溫、流場和混合層深度。

所述低營養(yǎng)級模式和鳀魚模式采用在線耦合模式運行。

所述水文模式包括模擬海區(qū)水溫、流場和混合層深度變化；所述低營養(yǎng)級模式包括海區(qū)營養(yǎng)鹽、浮游植物和浮游動物；所述鳀魚模式包括鳀魚的生長、游泳、產(chǎn)卵、死亡模塊。

所述浮游動物包括小型浮游動物、大型浮游動物和捕食性浮游動物三種不同粒徑。

一種基于生活史模型的鳀魚資源預(yù)報方法，包括步驟一，輸入水文模式初始和強迫條件；步驟二，設(shè)定低營養(yǎng)級模式和鳀魚模式參數(shù)；步驟三，輸入低營養(yǎng)級模式和鳀魚模式的初始和強迫條件；步驟四，運行模型得到運算結(jié)果；步驟五，將運算結(jié)果與觀測對比、判斷，當(dāng)運算結(jié)果滿足預(yù)報的誤差要求時，確定運算結(jié)果為最終模擬結(jié)果；當(dāng)運算結(jié)果不滿足預(yù)報的誤差要求時，返回步驟二重新設(shè)定低營養(yǎng)級模式和鳀魚模式參數(shù)，重復(fù)步驟三至五；步驟六，輸出預(yù)報結(jié)果。

所述水文模式模擬海區(qū)的水溫、流場和混合層深度；所述低營養(yǎng)級模式模擬浮游生物的濃度；所述鳀魚生長模塊模擬鳀魚體重變化，所述鳀魚游泳模塊模擬游泳的速度和方向，所述鳀魚產(chǎn)卵模塊模擬魚卵補充量；所述鳀魚死亡模塊模擬死亡率。

所述游泳的方向采用最佳適合度理論，由下述公式確定：

R＝rand(0,1)

其中θ_f為適合度梯度方向，即Δf＝|Δf|exp(iθ_f)，Δf_h是適合度的半飽和常數(shù)

所述游泳的速度由下述公式確定：

其中，L是叉長，W是濕重，k_L和α_L是體重-叉長關(guān)系中的系數(shù)，U_s是游泳速度，k_v是游泳速度與體長之間的關(guān)系系數(shù)，T_s是溫度對游泳速度影響的臨界點，α_v是溫度對游泳速度的影響系數(shù)。

所述生長模塊考慮鳀魚的攝食、代謝、特殊動力過程、排糞、排泄生理過程與餌料、溫度關(guān)系；游泳模塊采用基于餌料和溫度的適合度方程決定鳀魚的游泳方向，根據(jù)鳀魚體長決定游泳速度；產(chǎn)卵模塊根據(jù)生殖群體的生物量決定鳀魚種群補充量；死亡模塊根據(jù)觀測得到的死亡率來決定鳀魚的死亡系數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：結(jié)合溫度、流場、餌料場等要素對鳀魚種群的影響，并模擬鳀魚洄游特征和鳀魚生活史規(guī)律，提供更長的預(yù)報周期和更準(zhǔn)確的資源量預(yù)測值。

附圖說明

圖1為基于生活史模型的鳀魚資源預(yù)報系統(tǒng)的開發(fā)模式示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例基于生活史模型的鳀魚資源預(yù)報系統(tǒng)的各模式功能示意圖；

圖3為本發(fā)明模型運行過程流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

如圖1、圖2所示的是一種基于生活史模型的鳀魚資源預(yù)報系統(tǒng)的技術(shù)方案，包括：包括水文模式、低營養(yǎng)級模式、鳀魚模式，水文模式模擬海區(qū)的水溫、流場和混合層深度；所述低營養(yǎng)級模式模擬海區(qū)的營養(yǎng)鹽、浮游植物和浮游動物，浮游動物包括小型浮游動物、大型浮游動物和捕食性浮游動物三種不同粒徑；鳀魚模式包括鳀魚的生長、游泳、產(chǎn)卵、死亡模塊。

低營養(yǎng)級模式和鳀魚模式采用在線耦合模式運行。