《Fisheries Research》：Dynamic oceanographic influences on summer flounder (
Paralichthys dentatus) abundances and distributions off coastal New Jersey
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中大西洋湾（Mid-Atlantic Bight, MAB）是美国东海岸一个动力海洋区域，具有强烈的季节循环、较高的年际变异以及由气候变化引起的显著大尺度海洋学变化。MAB是包括夏季比目鱼（Paralichthys dentatus）在内的许多商业和休闲渔业鱼
中大西洋湾（Mid-Atlantic Bight, MAB）是美国东海岸一个动力海洋区域，具有强烈的季节循环、较高的年际变异以及由气候变化引起的显著大尺度海洋学变化。MAB是包括夏季比目鱼（Paralichthys dentatus）在内的许多商业和休闲渔业鱼类的关键栖息地。研究人员利用新泽西州环境保护部（New Jersey Department of Environmental Protection, NJDEP）的海洋资源评估计划（Ocean Stock Assessment Program）——一项独特的、涵盖季节至十年尺度变异的30年近岸调查——以及广义加性模型（generalized additive models, GAMs），探讨MAB动态热环境如何影响物种丰度和分布，并以夏季比目鱼作为测试物种。根据研究人员的模型，观察到单位努力捕获量（catch per unit effort, CPUE）存在明显的季节和十年尺度峰值：1）春季（20世纪90年代中期至2010年代的4月）；2）夏季（20世纪90年代中期至2000年代初的8月）。本研究结果提示，这些模型CPUE峰值常与底层温度、盐度和层化的时空变化相一致。为进一步探讨这些格局，研究人员考察了模型所强调的两个CPUE峰值季节在数十年间的CPUE、底层温度和盐度以及层化的空间差异。海洋学空间格局提示，鱼类可能随时间响应环境变化；然而，海洋学之外的其他因素，如管理法规和捕捞压力，也影响CPUE。
研究背景与意义：中大西洋湾（Mid-Atlantic Bight, MAB）具有全球海洋中最大的表层水温季节循环之一，其热栖息地对许多生态和经济重要鱼类及无脊椎动物至关重要。MAB热变异受季节性形成的冷池（Cold Pool, CP）主导；冷池约8—12°C，春季随水体层化形成，夏季扩大并增强层化，秋季在风和风暴增强后破碎混合。冷池可向上涌和混合过程提供营养盐、形成产卵场、充当冷水物种热避难所，并与当地和洄游鱼类及海洋哺乳动物物候同步。夏季比目鱼（Paralichthys dentatus）是商业捕捞的底栖物种，分布于缅因州至北卡罗来纳州沿岸河口与大陆架之间；2023年其中大西洋商业上岸量超过670万磅、收入约1300万美元。该种群在20世纪70—80年代被过度捕捞并严重衰退，1993年管理措施降低商业和休闲捕捞限额，此后种群状态在健康和过捕之间波动；新泽西州商业配额/上岸量居第三，并贡献近一半休闲上岸量。夏季比目鱼春季常关联8—16°C、夏季15—28°C、秋季12—28°C底层水，分布随季节波动，夏季近岸丰度最高，春季从河口迁向内大陆架，秋/冬季迁至大陆架外产卵；其分布北移的具体驱动此前模型未识别，而底层温度季节变化强烈影响其分布和存活，提示MAB冷池动力学可能是重要环境线索。与此同时，MAB底层温度增暖、冷池收缩，可能显著影响夏季比目鱼分布，并影响商业和休闲渔业管理及经济。NJDEP海洋资源评估计划数据的初步分析显示，夏季比目鱼CPUE在年份和季节间存在显著年际变异（Kruskal-Wallis，p < 0.05），使其成为进一步研究变化驱动的理想测试物种。研究人员据此提出假设：与MAB冷池相关的区域海洋学变异（温度、盐度和局部层化）在过去30年影响了夏季比目鱼时空分布和CPUE；研究结果支持该假设，并强调海洋学和法规/捕捞压力对CPUE的共同影响。
关键技术方法：样本来自NJDEP海洋资源评估计划随机分层底拖网调查，研究使用1990—2019年新泽西近岸5.5—27.4 m水域4837个拖网站位；每拖约20 min，以鱼/min计算CPUE，并据岸线参考线换算沿岸与跨岸距离。用YSI同步获取表、底层温度与盐度，并以McDougall and Barker（2011）方法计算表层与底层密度差（Δρ=ρ
bottom?ρ
surface）作为水体层化（stratification）代理。采用R mgcv拟合GAM，Tweedie分布与薄板回归样条（thin plate regression splines），年份/周次交互用循环样条；以Spearman相关剔除|r|>0.5变量，按赤池信息准则（Akaike Information Criterion, AIC）与Wald检验选模型，gam.hp评估贡献，并以100次Monte Carlo交叉验证和均方根误差（root mean square error, RMSE）评价。按十年和调查分层计算海洋变量异常。
研究结果：
3.1 模型变量的描述性统计（Descriptive statistics of model variables）：通过30年时间序列描述统计，研究人员得出CPUE均值0.46±0.85（范围0.00—14.05），底层温度12.51±5.47°C，底层盐度31.91±0.86 ppt，局部层化1.43±1.60 kg m
?3；标准差显示海洋条件存在明显季节和年际变异，为后续GAM分析提供基线。
3.2 广义加性模型（Generalized additive models）：通过GAM及偏残差分析，最终模型解释50.1%偏差；预测项重要性依次为年份/周次（19.3%）、底层温度（12.4%）、跨岸距离（9.3%）、沿岩距离（5.1%）、底层盐度（3.4%）和局部层化（0.5%）；Monte Carlo交叉验证平均RMSE为0.71，模型总体低估CPUE但部分年份高估。CPUE春季和盛夏较高、初夏较低、冬季最低；出现两个明显峰值：4月（20世纪90年代中期至2010年代）和8月（20世纪90年代中期至2000年代初），夏季峰值由90年代中期8月末向2000年代初盛夏移动。空间上，沿岩热点位于新泽西南部、中部和北部；春季最高在Cape May Point以南（<10 km），其次Avalon至Brigantine（50—100 km）和Barnegat以北（>150 km）；夏季最高在Barnegat以北（>150 km），其次Avalon至Brigantine和Diamond Beach以南（<25 km）；跨岸两季均在10 km内较高，夏季在>25 km处出现第二个较高区，>40 km因站点少而不确定性较高。海洋变量解释16.4%偏差，底层温度影响最大；CPUE随底层温度升高而增加，>15°C时捕获概率更大；底层盐度升高时CPUE下降，高盐值不确定性大；层化升高时CPUE上升，约8.5 kg m
?3达峰后下降，高值不确定性大。
3.3 模拟变量的空间格局（Spatial patterns of modeled variables）：通过按十年和调查分层的空间异常分析，春季CPUE空间格局跨十年相对不变，海洋异常亦相对稳定：新泽西南部底层温度偏暖，盐度在外海增加，层化在全调查区相对稳定。夏季CPUE空间分布从20世纪90年代至2010年代更趋沿岸；外海调查足迹出现更冷底层温度、更高盐度和更高层化，尤其2000年代和2010年代较1990年代明显。
讨论部分总结：讨论认为，GAM显示的最大时间变异为季节尺度，两个峰值分别为1995—2018年春季由非层化向层化过渡（4月至5月中旬）的多十年峰值，以及20世纪90年代中期至2000年代初层化季节的8月峰值。春季峰值与夏季比目鱼向浅海沿岸迁移一致，且峰值起始与1993年捕捞限额后资源重建、1995年产卵生物量超过目标阈值相吻合，讨论认为春季持续高CPUE更可能与资源重建有关，同时不排除季节迁移与资源重建的共同影响。夏季8月峰值仅持续至2000年代初；讨论指出该时期商业捕捞在90年代末增加、2004年达峰后下降，可能指示调查可捕获的丰度较高；Sackett et al.（2007）的标记研究提示夏季风暴、气压、温度和溶解氧变化可引发提前离湾，可能增加调查范围内的鱼数。空间上，沿岩CPUE热点邻近河口和潟湖育苗栖息地；跨岸10 km内CPUE较高，夏季25—30 km的小幅增加可能反映风暴驱动提前外移或高温下活动增加（Henderson et al., 2014）。海洋变量中，底层温度、盐度等底层条件比层化解释更多模型方差；暖而低盐的底层水更接近河口/沿岸水，是夏季比目鱼偏好栖息地，较高层化也对应较高CPUE，但底层条件贡献更大。春季持续高CPUE更可能与1993年后资源重建有关，因海洋空间变化较小；夏季分布向暖淡近岸水移动，同时更冷、更盐的底层水更近岸，可能指示冷池近岸锋向岸移动并挤压偏好热栖息地。冷池锋常位于20—40 m等深线；未来需研究冷池近岸锋年际变异。讨论还指出MAB底层增温可能贡献本研究报告的丰度增加；若冷池更近岸，可能限制夏季比目鱼栖息地、集中种群、增加新泽西捕捞压力并导致局部过捕。研究强调环境条件与监管决策对CPUE时空分布的共同影响，且相对影响可能季节依赖；局限包括地理范围仅限新泽西沿岸、原位环境测量有限、约50%偏差未解释并可能反映渔业管理法规和捕捞压力等未纳入因素。
研究结论翻译：研究结果强调环境条件与监管决策对夏季比目鱼CPUE时空分布的共同影响；模型结果提示这些因素的相对影响可能具有季节依赖性。总体而言，研究发现基础海洋学在塑造夏季比目鱼空间分布和丰度中起关键作用，为理解夏季比目鱼如何与其环境相互作用提供了新见解。尽管研究较为全面，但其地理范围限于新泽西沿岸，研究结果可能不能直接外推至其他区域。未来研究应将本框架扩展至更广地理范围，并纳入NJDEP调查空间范围之外的其他独立渔业数据集。本研究还受限于原位环境测量；海洋学模型可填补这些变量的数据覆盖缺口，应纳入未来研究以进一步解析不同条件下的夏季比目鱼CPUE。虽然模型结果解释了夏季比目鱼CPUE约一半的偏差，但约50%仍未解释，可能反映模型未考虑的其他因素，如渔业管理法规和捕捞压力的影响；未来纳入这些因素可提高模型性能和预测能力。尽管如此，本研究展示了海洋学变异如何驱动新泽西一种具有商业和休闲价值物种的局部分布变化，为未来管理决策和近岸渔业长期可持续性提供信息。
