第1章　绪论
　　随着气候变化，全球变暖，北极海冰变薄变稀。在2003年以前的30年中，海冰面积平均下降了8%，并且海冰融化趋势加快。1978～2013年11月的海冰面积相对于1981～2010年平均值每十年下降4.9%，即每年下降53500km2(Shakhova et al.，2013)。北极海冰面积减小，海洋环境发生变化，为鱼类提供了生存条件，也为渔业资源开发提供了作业条件。
　　据统计，全球海洋渔获物的鱼种组成呈现每年0.05～0.10的营养层减少趋势(Pauly et al.，2002)，这意味着较年长的鱼种将逐渐从海洋生态系统消失，一些重要传统经济种类的资源将逐渐枯竭。例如，20世纪后半叶北大西洋掠食性鱼类(营养级大于或等于3.75)的生物量衰退了2/3(Guénette et al.，2001)。据联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO)评估，过度开发的种群比例增加，从1974年的10%增加到1989年的26%，1990年后继续上升。完全开发的种群比例从1974～1985年的50%左右下降到1989年的43%，2009年恢复到57.4%(图1-1)。过度捕捞和气候变化造成的环境变化是世界渔业资源衰退的主要原因。
　　图1-1　1974～2009年世界海洋鱼类种群开发状况
　　根据FAO统计数据分析，北极地区捕捞量在1976年达到*大值1.51×107t，年平均捕捞量约为1.11×107t，捕捞量一直处于稳步发展状态。全球海洋渔业年平均捕捞量为5.23×107t，北极海洋渔业捕捞量占全球海洋渔业捕捞量的比值呈递减趋势，所占比例年平均约24.8%(FAO，2010)。
　　近几十年来气候变化越发显著，对北极渔业资源产生极大的影响。气候变化引发海水升温、海冰面积缩减和海平面上升，不仅直接影响北极渔业资源的种类、习性及时空分布，而且通过对洋流、北极涛动、臭氧层等的影响间接地影响北极渔业资源的格局。气候变化对北极渔业资源的结构和数量有不可逆转的影响，且影响范围较广。
　　为此，本书通过分析近十年北极主要的气候变化现象，例如北极涛动(Arctic Oscillation，AO)、北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation，NAO)和阿留申低压等，以及研究气候变化对北极海冰、水温和洋流等的影响，研究海冰、水温和洋流等变化对北极渔业资源的影响，以及这些变化对渔业资源种类组成和空间分布的影响。本书旨在为北极生态系统保护、资源利用开发以及政策制定提供指导依据。
　　随着全球气候变暖，北极地区正经历着急剧的变化。丰富的资源、重要的战略位置以及日益畅通的北极航道，导致这一地区急剧升温并成为大国较量的新舞台。为了保护北极地区的环境，合理持续开发北极资源，环北极八国(吕亚楠，2012)(丹麦、加拿大、美国、俄罗斯、挪威、瑞典、芬兰和冰岛)和北极周边国家(中国、意大利、日本、韩国)纷纷投身于北极科考研究，并制定一系列相关政策，希望在北极开发中占有一席之地，例如2009年初美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)海洋渔业署筹划制定了“北冰洋渔业管理计划”，计划管理美国在其北极水域的楚科奇海和波弗特海的捕捞作业事宜(Pauly et al.，2002)。
　　近一百年来，全球地表温度都在上升，北极地区气温的上升幅度更是全球平均升温幅度的2～3倍(Post et al.，2009)，使得北极航道开通成为可能，这巨大的经济利益吸引着各国研究者投身北极航道的研究。国内外许多科学家投身北极航道路线(李振福等，2014)、海冰(赵津和杨敏，2013)、环境(Niessen et al.，2010；闫力，2011)、主权(Krafft，2009；王丹维，2011)、洋流(Rudels et al.，1999)、微生物(Johnson et al.，2002)、浮游动植物(Hasle and Heimdal，1998；Lee，1975)等的研究。1999～2014年中国先后六次对北极进行科学考察，研究分析了北极冰面气象、海冰物理、水文化学、海洋生物和海洋化学等，获得了丰富的考察数据和样品。
　　尽管国内外北极科考都会采集大量北极生物样品进行研究，但是对北极渔业的研究却很少。大部分北极渔业的研究集中在某一个区域的渔业资源状况或者某种渔业资源状况，缺乏系统性的研究。国内外许多研究者对北极鱼类体内物质、群落结构、分布特点、养护管理等进行了研究，例如Osuga和Feeney(1978)、费云标和严绍颐(1992)分析比较了北极鱼类抗冻糖蛋白结构，Power(1978)研究分析了北极湖泊鱼类的群落结构，唐建业和赵嵌嵌(2010)探讨了北极渔业资源养护管理问题。同时，研究人员对格陵兰岛、挪威和冰岛等海域的渔业资源状况关注度比较高，例如Arnason等(2000)分析了挪威、冰岛和纽芬兰沿岸渔业管理，徐吟梅(2009)研究了挪威的渔业资源概况。另外，对北极鱼类常见种的形态、生活习性和资源分布的研究也有不少，例如Jonsson和Jonsson(2001)研究了北极鲑鱼的物种形态，Gardiner和Dick(2010)分析了北极头足类的分布情况。虽然每年美国国家海洋和大气管理局都会发布《北极报告》，但其有关北极渔业资源的内容很少，研究气候变化对北极渔业资源影响的内容则更少。
　　全球气候变化日益显著，极端异常事件频繁发生，气候变化引起的一系列问题已经成为社会热点话题，对于气候变化我们是从静到动、从稳定到突变的认识过程。20世纪90年代后，人们发现气候具有突变性，并且突变发生的时间尺度已经从千年缩减为十年以内。随着科学技术的发展，科学家对气候变化的研究逐渐深入到北极，通过对北极历年气候变化的监测，已经生成了很多气候变化的预测模型，例如大气深层海冰和地表耦合模型。同时，各国科学家也对北极涛动、大洋冷池、阿留申低压、海冰面积缩减等北极气候变化现象进行了分析，并研究了它们对北极海洋环境及生物资源的影响。
　　随着人们对气候变化的不断认识，国内外不少科学家开始研究气候变化对海洋渔业资源的影响，但仍处于初级探索阶段，大部分研究者从事极端气候与渔业资源关系的研究。气候变化的具体表现为海平面上升、海水温度升高、海水酸度增加、紫外线辐射增强、海洋水文结构和海流变化等(Brander，2010；陈宝红等，2009；赵蕾，2008)，这些变化影响了鱼类的生长过程(生殖、生长、摄食和洄游等)、群落结构、资源存量和资源时空分布等(Reist et al.，2006a；王亚民等，2009)。许多研究表明，气候变化是世界渔业资源产量和分布变化的重要原因之一，气候变化直接或间接影响渔场分布、鱼类洄游路线以及渔汛时间等。目前，气候变化与渔业资源分布和产量波动的关系已成为相关学科的研究热点(方海等，2008)。
　　在北极，气候变化引起的海面温度、CO2浓度和海平面的升高，降水量和海洋水文结构的变化以及紫外线辐射增强等环境变化，都会直接或间接影响北极渔业资源。Reist等(2006b)、Wrona等(2006)研究分析了北极气候变化对北极鱼类种群、淡水鱼类和生态系统等的影响，何剑锋等(2005)、郭超颖等(2011)研究分析了北极浮游生物的分布和多样性。对气候变化与北极渔业资源关系的研究相对缺乏，本书通过分析气候变化对北极渔业的影响，为北极渔业资源的开发与保护提供基础资料。
　　总结以上内容，我们回顾了北极海域及其渔业研究现状，探讨了近几十年来重大气候变化现象以及其对渔业资源影响的研究现状。目前，气候变化对渔业资源的影响已经有一定的研究进展，而气候变化对北极海域渔业资源影响的研究仍存在一些问题，具体可归纳为以下几点。
　　*先，北极海冰面积广，科研调查难度大，渔业数据缺乏。国内外研究主要集中在鱼类种群结构和生态特点等，而对北极海域渔业资源状况并没有系统性的研究。故本书利用FAO多年的渔业捕捞数据，对北极海域渔业资源的渔获物多样性和渔获组成进行研究分析，对北极海域渔业资源状况有了新的全面认识。
　　其次，全球气候变化显著，极端异常事件频繁发生，近几年气候变化问题已经成为社会热点话题，而北极海域针对气候变化及海洋环境主要进行的是中小尺度、单因子的研究，对长时间序列的大尺度、多因子研究分析较少，不利于了解北极海域重要气候变化和海洋环境变化状况。因此，本书分析1950～2012年的北极涛动等气候指数和1998～2012年的海面温度等海洋环境数据，全面系统了解北极海域气候和海洋环境状况，为研究气候变化和海洋环境变化与渔业资源的关系提供有力的科学依据。
　　*后，针对气候变化对渔业资源影响的研究理论基础并不成熟，研究方法尚需不断探索。本书通过生物-环境分析和相关检验进行气候与渔业资源关系分析，同时用线性回归、神经网络等方法预测渔获量，由此更好地为开发和保护北极海域渔业资源提供有益参考。
　　全球气候变化是海洋科学前沿领域重要的科学问题，而如何应对气候变化也是当前海洋渔业科学发展的重大需求。本书选择北极海域渔业资源作为研究对象，根据FAO 1950～2012年的渔业产量数据，以渔业气候学为核心，开展海洋学与渔业资源学、统计学等学科交叉研究，重点研究气候变化对北极海域渔业资源的影响，为我国北极海域渔业资源开发和决策提供科学依据。
　　第2章　北极渔业资源及其海洋环境状况概述
　　2.1　北极基本概况
　　2.1.1　北极地理概况
　　通常认为北极地区是北极圈( )以北地区，总面积约2100×104km2，其中陆地约800×104km2(李振福等，2014)。有时候基于气候和生态学因素，北极地区也可定义为7月份时10℃等温线以北地区，这样北极地区的总面积约2700×104km2，其中陆地面积约1200×104km2。北极地区主要包括北冰洋、欧洲北部、亚洲北部、北美洲北部和格陵兰岛、巴芬岛及其他较小的北方岛屿，主体部分是北冰洋，占北极地区面积的60%。北冰洋有8个附属海：格陵兰海(Greenland Sea)、挪威海(Norwegian Sea)、巴伦支海(Barents Sea)、喀拉海(Kara Sea)、拉普捷夫海(Laptev Sea)、东西伯利亚海(East Siberian Sea)、楚科奇海(Chukchi Sea)和波弗特海(Beaufort Sea)。其中，巴伦支海受北大西洋暖流影响，水温较北冰洋其他海域要高，海冰冰情相对较轻。
　　2.1.2　北极国家及渔业组织
　　北极区域主要有丹麦、加拿大、美国、俄罗斯、挪威、瑞典、芬兰和冰岛八个国家，简称环北极八国(吕亚楠，2012)。为了保护北极地区的环境，促进该地区经济、社会和福利持续发展，1996年9月这八个国家在加拿大渥太华成立北极理事会(Arctic Council)，2013年5月15日，中国、印度、意大利、日本、韩国和新加坡成为北极理事会正式观察员国。北极区域主要的渔业组织有东北大西洋渔业委员会、西北大西洋渔业组织、北大西洋鲑鱼养护组织和国际太平洋鳙鲽渔业委员会等(Sydnes，2001)。
　　北极渔业作业区主要有东北大西洋海域，包括巴伦支海、挪威海东部和南部、冰岛及东格陵兰周边水域。其中，西北大西洋海域包括加拿大东北水域、纽芬兰和拉布拉多半岛周边水域；西北太平洋海域包括俄罗斯与加拿大、美国之间的西南陆地界线沿岸水域；东北太平洋海域主要指白令海水域。通常，格陵兰岛外海域和加拿大东北部渔业是严格意义上的北极渔业。北极地区越来越多的海冰覆盖区域变成开阔水域，海冰减少和开阔水域的季节性增长对北极渔业资源的开发产生了很大影响(Reeves et al.，2012)。