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探討空間異值性對於估計魚類豐度之影響

探討空間異值性對於估計魚類豐度之影響

由本所博士班學生許蓁,本所老師 張以杰副教授,及美國國家海洋漁業局(NOAA)太平洋島嶼漁業科學中心Nicholas D. Ducharme-Barth博士的國際合作團隊,發展利用漁業資料進行估計魚類豐度指標(fish abundance index)的研究方法。研究成果於2022年8月發表在Fisheries Research期刊。(https://doi.org/10.1016/j.fishres.2022.106440) 魚類豐度指標的時間變動對於資源評估及漁業管理是不可或缺的科學數據,由於研究船調查資料(survey data)通常不易取得,漁業資料(fishery-dependent data)則常用來進行魚類豐度指標的估計。然而,使用漁業資料(例如,單位努力漁獲量,CPUE)進行估計時,往往需要校正漁撈方法、漁船行為改變、船長經驗等對CPUE影響,即所謂CPUE標準化。此外,魚類密度在空間上不均勻的分布亦造成漁業資料有採樣誤差。因此,探討漁業資料空間異值性(spatial heterogeneity)對於魚類豐度指標估計之影響是漁業研究上一門重要的課題。 該團隊利用台灣秋刀魚漁業資料,透過統計方法廣義線性混合模型(Generalized Linear Mixed Models,GLMMs)探討五種空間處理方法(圖一):目視法(Ad hoc)、二元遞迴分法(Binary)、空間集群分析法(Spatial clustering;考慮兩種密度權重),及向量自迴歸時空模型(Vector Autoregressive Spatio-Temporal,VAST)對於秋刀魚豐度估計結果之影響。此外,使用電腦模擬(computer simulation)在假設“真實”魚類豐度指標已知的情況下,探討兩種採樣情境下:隨機(random sampling)和優先(優先採樣於高豐度海域, preferential sampling)空間採樣(圖二),五種空間處理方法之優劣。 研究結果指出,秋刀魚的豐度受GLMM模型中所考慮的時空效應(spatio-temporal effect)之影響最大,這可能是漁撈活動或魚群分布隨著時間而在空間上改變所造成的。無論在實際漁業資料或電腦模擬研究中,VAST在統計上都優於其他方法,並且VAST所估計的豐度與已知的“真值”相比,誤差和偏差皆為所有方法中最小(圖三,黑色盒狀圖)。電腦模擬結果也指出當漁業資料來自優先採樣時,空間集群分析法(Spatial0.1,魚類密度權重高)會導致估計的豐度產生明顯的誤差及偏差(圖三右邊橘色盒狀圖)。但是另一個空間集群分析法(Spatial1,魚類密度權重低),其所估計豐度結果的準確性和VAST不相上下(圖三右邊綠色盒狀圖)。本研究建議未來估計魚類豐度研究,在VAST無法使用時,Spatial1是一個可接受的替代方法。 此外,該研究發展一個診斷分析工具探討GLMM模型中各項效應對於校正前後魚類豐度指標的年間變動影響(influence analysis),並公開該方法原始程式碼於GitHub 平台供其他學者使用。雖然該項研究是以秋刀魚為例,但研究方法可廣泛適用於其他漁業。 因此,可以被作為進行魚類估計豐度的標準工具。 延伸閱讀:Hsu, J., Chang, Y. J., and Ducharme-Barth, N. D. (2022). Evaluation of the influence of spatial treatments on catch-per-unit-effort standardization: A fishery [...]

 
浮游動物生態對古海洋重建的影響

浮游動物生態對古海洋重建的影響

浮游性有孔蟲是一種浮游動物,它的碳酸鈣殼體廣泛地應用在重建過去海洋與氣候的變化。在做此項重建工作時,主要的假設之一是無論水文如何變化,這些生物都會棲息在固定的水深。為了驗證這個假設,海洋研究所博士後研究員Raul Tapia博士與賀詩琳助理教授與來自海洋研究所生漁組及德國的科學家共同組成了一個研究團隊。此研究沿著印尼外海多個站位利用浮游網在0-500公尺水深採集了大量有孔蟲樣本。數據結果顯示,一些常被用於重建的浮游性有孔蟲物種,例如Trilobatus trilobus和Globigerinoides ruber,在湧升流與非湧升流區域有著不同棲息深度,他們的棲息深度會因為有沿岸湧升流而變深。此項發現意味著古海洋紀錄所呈現出來的結果,可能不僅是反映過去海洋的變化,也同時反映棲息深度的變化。   此研究最近刊登於EGU 的 Biogeosciences期刊 。 Link: https://bg.copernicus.org/articles/19/3185/2022/bg-19-3185-2022.html

 
在生物地理過渡帶中棲地改變對礁岩魚類專一化程度的影響

在生物地理過渡帶中棲地改變對礁岩魚類專一化程度的影響

台大海洋研究所的博士候選人林玉婷,以及他的指導老師單偉彌副教授於2022年7月16日將他們的研究發表在國際期刊《 Journal of Biogeography 》。

 
利用赤道外動力大幅提升東太平洋聖嬰及中太平洋聖嬰的預報

利用赤道外動力大幅提升東太平洋聖嬰及中太平洋聖嬰的預報

曾于恒 聖嬰現象對全世界的天氣和氣候都具有重要影響,近年研究根據海表面溫度的高溫異常分布狀態可將聖嬰分成東太平洋及中太平洋兩類聖嬰型態

 
“黑潮悖論”-黑潮近岸湧升帶來生物能量滋潤黑潮表層貧營養生態系統

“黑潮悖論”-黑潮近岸湧升帶來生物能量滋潤黑潮表層貧營養生態系統

由師大生科系陳仲吉教授、本所謝志豪教授領軍的跨校生地化研究團隊,自2012年9月以來長期與本所詹森教授主持的黑潮探測整合計畫同步採樣。

 
因MJO抑制期所加速的上層海洋重新分層現象

因MJO抑制期所加速的上層海洋重新分層現象

許哲源 在每年南半球的春天至夏天交界點(10月-2月),會有一種深對流天氣系統名為Madden-Julian Oscillation (MJO),以40-60天的周期由西向東穿越印度洋

 
隨大尺度環境條件改變的生物多樣性、生態系功能與環境之間的因果關係網絡

隨大尺度環境條件改變的生物多樣性、生態系功能與環境之間的因果關係網絡

張俊偉、謝志豪 由臺大國家理論科學研究中心張俊偉博士與海洋所謝志豪教授所領導的國際研究團隊,透過非線性時間序列分析解析了全球19個長期觀測的水域生態系統

 
觀測波浪不見得必須在海面上

觀測波浪不見得必須在海面上

自西元2000年以來,被大型國際計畫所支持的Argo floats廣泛且定期地觀測世界各地海洋中的垂直溫度和鹽度構造。

 
一個優秀的策略家會知道如何行動:珊瑚的營養可塑性

一個優秀的策略家會知道如何行動:珊瑚的營養可塑性

謝畇豊、史尼可、單偉彌   本研究由台大海洋所單偉彌副教授與其前博士後研究人員史尼可、以及碩士生謝畇豊執行

 
氣候變遷衝擊鮪魚棲地及漁業:南太平洋長鰭鮪分布將往南移,南緯30°以北的鮪延繩釣漁業釣獲率將減低。

氣候變遷衝擊鮪魚棲地及漁業:南太平洋長鰭鮪分布將往南移,南緯30°以北的鮪延繩釣漁業釣獲率將減低。

由臺大海洋所張以杰、許蓁、賴伯凱及合作夥伴所組成的漁業研究團隊,利用長時間的海洋環境及漁業資料,以系集預測方法探討氣候變遷對鮪魚棲地及漁業的影響

 
東中國海透光帶顆粒態有機物碳氮同位素時空分佈反映初級生產力與微生物食階活動

東中國海透光帶顆粒態有機物碳氮同位素時空分佈反映初級生產力與微生物食階活動

何珮綺、王珮玲 水文交互作用和生物活動控制了東中國海大陸棚透光帶的顆粒態有機物之碳氮同位素分佈。藉由在2008年到2018年間收集的透光帶顆粒態有機物之碳氮同位素組成和碳氮比值

 
創新時間序列分析方法用以重建大型系統交互作用網絡

創新時間序列分析方法用以重建大型系統交互作用網絡

張俊偉、謝志豪 由臺大海洋所謝志豪教授與國家理論科學中心張俊偉博士所帶領的國際研究團隊研發出利用時間序列資料來重建大型交互作用網絡的新方法

 
從大洋洄游魚類探研全球海洋汞之污染和循環

從大洋洄游魚類探研全球海洋汞之污染和循環

本校海洋研究所曾鈞懋老師、蕭仁傑老師與國際合作夥伴們同組研究團隊(以下簡稱汞團隊)。其研究利用高階掠食魚類含「汞」累積速率

 
大氣海洋聯合探索南海中部海流季內振盪之動力機制

大氣海洋聯合探索南海中部海流季內振盪之動力機制

南海是世界最大的邊緣海,裡面的洋流也是世界邊緣海裡最複雜的。其中一~二個月的季內尺度振盪過去較少受到重視與研究

 
北台灣底棲群聚與其決定性環境因子

北台灣底棲群聚與其決定性環境因子

蕭菀謙 林玉婷 林卉婷 單偉彌 台大海研所單偉彌副教授及其碩士生蕭菀謙,與海研所博士生林玉婷和海研所助理教授林卉婷所組成的研究團隊於北台灣進行的研究中,發現了在小尺度範圍

 
魚群體型大小與空間聚集潛能之關係為駝峰分佈

魚群體型大小與空間聚集潛能之關係為駝峰分佈

潘若虞,郭庭君,謝志豪 臺大海洋研究所謝志豪教授與其碩士生潘若虞,以及臺灣海洋大學郭庭君教授所組成的研究團隊,發現在魚族群內

 
林卉婷助理教授研究團隊突破性新技術榮登分析化學重量級期刊Analytical Chemistry

林卉婷助理教授研究團隊突破性新技術榮登分析化學重量級期刊Analytical Chemistry

測量飛克等級人造鈾核種236U之豐度比值 236U/238U analysis of femtogram 236U by MC-ICPMS 海洋環流的研究除了衛星、海流儀等物理性量測方法外,利用海水中的“示蹤劑”也是方法之一

 
測定海水中硝酸鹽的新方法開發—用氯化釩還原法取代傳統的鎘銅還原法

測定海水中硝酸鹽的新方法開發—用氯化釩還原法取代傳統的鎘銅還原法

  本研究為ES&T Water期刊Vol. 1 no.6的當期附加封面(supplementary cover)。封面敘述(Cover story)為: Aquatic scientists now can have a convenient way to measure nitrate in waters especially when nitrite/nitrate coexist.

 
花東海盆層序地層架構及與海底峽谷-溢堤系統伴生的深海沉積物波

花東海盆層序地層架構及與海底峽谷-溢堤系統伴生的深海沉積物波

許鶴瀚 海洋所許鶴瀚老師帶領之研究團隊,利用新整編的水深資料以及地層與震測剖面展示了臺灣造山帶東緣的花東海盆及鄰近的次海盆(弧東海盆)的地形特徵、海底峽谷系統及層序地層架構(圖1)。

 
了解生物如何形成群集,有助解釋海洋微生物中捕食者與獵物多樣性之正相關

了解生物如何形成群集,有助解釋海洋微生物中捕食者與獵物多樣性之正相關

張峰勲、謝志豪 臺大海洋所博士後研究員張峰勲與謝志豪教授,提出了一套新穎的分析架構來解釋海洋中微生物中捕食者與其獵物生物多樣性的正相關。這套分析方法成功運用在東海之微生物生態系統中

 
降水及巴塔哥尼亞冰蓋驅動洪堡德涼流南端過去海洋生物生產力

降水及巴塔哥尼亞冰蓋驅動洪堡德涼流南端過去海洋生物生產力

洪堡德涼流系統(祕魯涼流系統)位於智利沿海一帶,是世界上最具生物生產力的東部邊界湧升流區。此地擁有豐富的營養鹽,促成較高的海洋生物生產力並成為食物鏈的基礎,造就世界上產量最多的漁業之一。

 
聖嬰現象發生時低層大氣的變異也能夠影響呂宋海峽黑潮入侵的變異

聖嬰現象發生時低層大氣的變異也能夠影響呂宋海峽黑潮入侵的變異

呂宋海峽黑潮入侵的時空變異對於北南海的溫鹽及動量收支扮演重要角色,前人對於聖嬰現象造成呂宋海峽黑潮變異的研究大部分是探討北太平洋大尺度風場變異直接對黑潮的影響。

 
透過大氣傳輸的撒哈拉沙塵暴與大西洋海洋共舞

透過大氣傳輸的撒哈拉沙塵暴與大西洋海洋共舞

大氣與海洋的偶合過程能夠透過邊界層交換動量及熱能,連陸地上傳輸出的沙塵暴皆能與海洋共舞! 最近由本所曾于恒教授與美國加州大學戴維斯分校陳淑華教授合作帶領的國際團隊利用高解析度的海氣偶合模式探討沙塵傳輸至大西洋上方後所引起的海氣交互作用與上層海洋變化的動力過程。結果顯示沙塵可以降低海表向下的輻射通量20-30 Wm-2,在沙塵壟罩區域伴隨的大氣低氣壓異常及反氣旋環流的風應力旋度能使海洋混合層深度變淺且造成海表高度的下降。海溫也隨著沙塵在空間上的分佈有明顯的不同變化,特別是移動到大西洋上的撒哈拉沙塵會使西非海岸海表溫度下降,然而熱帶大西洋的西側則是增溫。這些海溫變異來自於不同的動力機制(圖一)。相異於海表溫度在空間上不均勻的變異,熱通量在沙塵底下皆有降低的現象,相關研究發表在美國地球物理聯盟系列期刊Journal of Geophysical Research-atmophsere。(撰稿:郭怡君、曾于恒,2021/03/20)。 圖一 沙塵所引起海表溫度變化的相關動力機制示意圖。淺藍(粉紅)區塊表示沙塵所引起的海表降溫(增溫)。

 
利用高時空解析度觀測系統南海內波研究再突破

利用高時空解析度觀測系統南海內波研究再突破

南海北部存在有舉世聞名且波高達到100公尺以上的內波,在呂宋海峽因潮流與水下海脊作用而產生後進入南海往東沙環礁方向行進,在過去的研究已清楚了解其

 
自主式水下載具利用壓力感測定位追蹤領導仿生魚

自主式水下載具利用壓力感測定位追蹤領導仿生魚

魚類群游是一種被廣為研究的生物現象。生物學家發現,魚類能利用側線系統感測周遭流場變化,即便無視覺能力亦可達成群游。借鑑於此生物機制,本

 
研究發現秋刀魚豐度逐年下降,分佈往東偏移

研究發現秋刀魚豐度逐年下降,分佈往東偏移

本所 張以杰老師所指導的博士班學生 許蓁與共同作者 謝志豪教授等人,以台灣為首在北太平洋漁業委員會註一(North Pacific Fisheries Commission, NPFC)建立國際研究團隊

 
三萬多年前古人航海牽徙是靠機緣還是靠企圖?

三萬多年前古人航海牽徙是靠機緣還是靠企圖?

人類學加海洋學會擦出什麼科學火花? 35,000-30,000年前舊石器時代人類離開棲地航向大海四處牽徙,究竟是隨波逐流碰運氣抑或有計畫目的的航海?

 
創新移動載具聲層析技術重建海灣環流

創新移動載具聲層析技術重建海灣環流

大多數的海洋探測儀器屬於點量測,受限於儀器設備數量,無法於有效時間內大規模且密集取樣以重現整體的海洋結構。本所黃千芬老師與其研究生陳冠宇,以及

 
長期暖化破壞水域生態系統的穩定性

長期暖化破壞水域生態系統的穩定性

張俊偉、謝志豪 由臺大海洋所謝志豪教授與國家理論科學研究中心張俊偉博士所帶領的國際團隊發現,長期暖化如何藉由削弱與生物多樣性交互關聯的因果網絡 (causal network)來影響水域生態系的穩定性

 
Lessons from a high-CO2 world: an ocean view from  ∼ 3 million years ago

Lessons from a high-CO2 world: an ocean view from  ∼ 3 million years ago

臺大海洋研究所賀詩琳助理教授共同率領國際團隊,包括海洋地質學家(PlioVAR; https://pliovar.github.io/index.html)和古氣候學者

 
預測印度、太平洋魚種在海水暖化下的數量趨勢

預測印度、太平洋魚種在海水暖化下的數量趨勢

王慧瑜、沈聖峰、陳穎萱、江勻楷、Mikko Heino   確保海洋魚類族群的永續與穩定為維護海洋生態與社會經濟、糧食安全的重要的一步。在印度、太平洋有多個海洋暖化的熱點

 
利用天然放射性同位素追蹤近岸海底地下水滲流:以高美濕地為例

利用天然放射性同位素追蹤近岸海底地下水滲流:以高美濕地為例

受到陸域水頭壓力差異、潮汐波動或其他動力的驅動,沿岸地下含水層中地下水及海域沉積物中孔隙水會穿過海床進入海域水體,此現象稱為海底地下水滲流

 
以區域海氣偶合模式探討聖嬰現象對南海中尺度現象的影響

以區域海氣偶合模式探討聖嬰現象對南海中尺度現象的影響

南海是西北太平洋最大的陸緣海,南海的表面溫度變化可直接影響周圍國家的天氣及氣候變化,過去研究顯示南海的上層海洋動力在區域氣候系統上扮演重要角色

 
臺灣西南海域受流體活動所造成之細微海床特徵

臺灣西南海域受流體活動所造成之細微海床特徵

臺灣西南海域增積岩體受到擠壓應力,產生許多褶皺與逆衝斷層,進而形成流體移棲的管道。本研究利用海研一號進行水下無人載具(autonomous underwater vehicle,簡稱AUV)與水下遙控載具(remotely operated vehicle,簡稱ROV)調查

 
海底峽谷內的物理擾動降低深海線蟲多樣性

海底峽谷內的物理擾動降低深海線蟲多樣性

線蟲是地球上數量最多、多樣性最高的多細胞動物之一,對於物質及能量在生態系統中的傳輸影響甚鉅

 
海洋浮游動物次級生產力主要受限於獵物之營養組成而非初級生產力

海洋浮游動物次級生產力主要受限於獵物之營養組成而非初級生產力

何珮綺、謝志豪   臺大海洋研究所何珮綺博士與謝志豪教授結合海上培養實驗與生態元素比測量

 
極地海洋的古溫度計-古菌脂膜

極地海洋的古溫度計-古菌脂膜

在現今的氣候變遷中,我們需要去分辨是由人為因素或自然因素所造成的,因此必須藉由重建過去的海洋和大氣溫度並與現今的觀測數據進行比較,尤其是對於極地海洋更加重要

 
本所教師與國際團隊發現熱帶海洋生物多樣性正持續下降

本所教師與國際團隊發現熱帶海洋生物多樣性正持續下降

如何鑒往知來,預測熱帶海洋生物多樣性的未來?香港大學生物科學學院及太古海洋科學研究所副教授安原盛明博士、臺灣大學海洋所副教授魏志潾博士

 
族群年齡結構單一化及氣候變遷使魚群分布趨於不均勻,削弱魚群的存續能力

族群年齡結構單一化及氣候變遷使魚群分布趨於不均勻,削弱魚群的存續能力

王政喻、郭庭君、謝志豪   由台大海洋所的謝志豪教授與其研究生王政喻,以及海大海資所的郭庭君助理教授所組成的研究團隊

 
海洋渦漩之誕生:當黑潮掃過鵝鸞鼻

海洋渦漩之誕生:當黑潮掃過鵝鸞鼻

流在地形變化影響下,常常會引發水體擾動,這些擾動的物理機制可能有尾流(wake flow)、正壓不穩定(barotropic instability)…等,且有機會進一步發展成亞中尺度渦漩

 
東海表水元素汞之時空分布、循環與海氣交換

東海表水元素汞之時空分布、循環與海氣交換

汞是一具有神經毒性之元素,在環境中具有相當複雜的生地化循環特性;其中在表層海水中還原生成元素汞(Hg0),進而海表面進行海氣交換的過程作用

 
颱風能影響3、4千公尺深的海洋混合? 溫度計串告訴你

颱風能影響3、4千公尺深的海洋混合? 溫度計串告訴你

一項由荷蘭Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ) 研究員Dr. Hans van Haren主導,邀中研院與本所教師共同參與的海底溫度計串及地震儀觀測(OBS)

 
結合赤道及赤道外動力過程準確的預報聖嬰現象

結合赤道及赤道外動力過程準確的預報聖嬰現象

聖嬰現象是熱帶太平洋上最主要的變化模態,它對全世界的天氣和氣候都具有重要影響,由於這個全球性的變化會直接影響人類的生活甚至改變陸地及海洋的生態系統

 
北太平洋震盪

北太平洋震盪

北太平洋冬季海平面氣壓異常場上最重要的模態就是著名的阿留申低壓,次為重要的第二模態稱為北太平洋震盪,雖然他不是北半球最重要的氣候特徵

 
單渦旋、雙渦旋、上游擾動影響臺灣東邊黑潮變動的動力機制

單渦旋、雙渦旋、上游擾動影響臺灣東邊黑潮變動的動力機制

科技部支助的「黑潮流量及其變異整合計畫」(OKTV)跟Dr. Magdalena Andres (Woods Hole Oceanographic Institution)在美方OKMC計畫支助下,自2012年11月到2014年10月聯合在臺灣

 
黑潮之海水層化強度調節了垂直維度上的細菌β多樣性

黑潮之海水層化強度調節了垂直維度上的細菌β多樣性

中央研究院博士生鄭琬萱與臺灣大學海洋研究所謝志豪、詹森教授團隊,首度揭露海水層化 (stratification) 的強度會增強環境效應 (environmental effects) 和空間效應

 
綠島渦流物理機制研究

綠島渦流物理機制研究

西方邊界流受島嶼阻隔的影響下,於背流處常常衍生生很多小尺度現象,也影響著當地生物生態系統,台灣的東岸綠島島尾渦流即是很典型的案例,但釐清背後物理機制視為當要之急

 
加拿大底棲生物多樣性大尺度變化及調控機制

加拿大底棲生物多樣性大尺度變化及調控機制

海洋研究所魏志潾老師與加拿大團隊合作調查加拿大領海從大西洋到北極海及太平洋之底棲生物多樣性大尺度變化及調控機制。本篇研究發表於國際期刊 Diversity and Distributions

 
體型大小與光線及營養鹽供給共同影響浮游生物群集碳氮元素比變化

體型大小與光線及營養鹽供給共同影響浮游生物群集碳氮元素比變化

何珮綺、謝志豪 臺灣大學海洋研究所   海洋研究所何珮綺博士與謝志豪、王珮玲教授團隊,聯合丹麥科技大學Ken H. Andersen教授首度揭露海水與淡水

 
On Baroclinic Instability over Continental Shelves: Testing the Utility of Eady-Type Models. Journal of Physical Oceanography

On Baroclinic Instability over Continental Shelves: Testing the Utility of Eady-Type Models. Journal of Physical Oceanography

Eady (1949)的斜壓不穩定(baroclinic instability)理論是海洋與大氣科學家了解海洋渦旋和中緯度天氣系統形成(包含其空間尺度、成長率等)的重要理論基礎