《Marine Life Science & Technology》：New patterns of global tuna fishing vessel dynamics in the post-pandemic era
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为探究COVID-19大流行对全球金枪鱼渔业活动的全面影响与持久效应，研究人员基于约3600万条高分辨率AIS数据，运用人工智能算法，分析了延绳钓(LL)和围网(PS)船队在大流行前、中、后期的时空动态。研究发现，疫情期间船队活动显著受限，疫后恢复并超过疫前水平，但影响存在船队与海域差异。更重要的是，捕捞活动空间格局发生系统性转变，热点区强化、活动范围扩张、重心向东南偏移，揭示了后疫情时代全球金枪鱼捕捞的新模式。该研究强调了在评估和管理金枪鱼渔业时纳入疫情等突发人为干扰因素的重要性。
在人类活动深刻影响地球的“人类世”，海洋渔业作为重要的蛋白质来源和经济活动，其动态与全球性突发事件息息相关。2019年底爆发的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情，如同一场席卷全球的“压力测试”，对各行各业造成了前所未有的冲击。国际航运、港口活动显著减少，那么，在浩瀚大洋上作业的渔船是否也按下了“暂停键”？尤其是经济价值高、活动范围广的全球金枪鱼渔业，其船队是如何应对这场危机的？疫情的影响是暂时的“阵痛”，还是引发了不可逆的格局变化？疫后恢复情况如何？这些问题对于评估渔业资源的韧性、制定适应性的管理策略至关重要。然而，尽管疫情的影响显而易见，但其对全球金枪鱼捕捞作业的全面程度和持续效应仍未被充分探索。为此，一组研究人员将目光投向了海洋，他们利用覆盖全球的高分辨率船舶自动识别系统(AIS)大数据，结合人工智能(AI)算法，展开了一项深入分析，相关成果发表在《Marine Life Science 》期刊上。
为了回答上述问题，研究团队开展了一项基于大数据的时空动态分析。他们首先从国际海鲜可持续发展基金会(ISSF)和全球渔业观察(Global Fishing Watch)平台，获取了在五个金枪鱼区域渔业管理组织(tRFMOs)注册的3635艘金枪鱼捕捞船信息，并下载了这些船只在2018年至2023年间的AIS轨迹数据，总计约3600万条。数据经过清洗和补充，以确保可靠性。研究聚焦于两种主要作业方式：延绳钓(Longline, LL)和围网(Purse Seine, PS)。分析内容主要包括三个方面：一是时间维度上，统计并比较疫前、疫中、疫后三个时期，全球及分大洋（太平洋、大西洋、印度洋）的活跃渔船数量、人均航行小时数和人均航行距离的变化，并利用基于动态规划的变点检测(DYNP)算法识别趋势转折点。二是空间维度上，通过构建不同尺度网格的轨迹热图，并运用VGG-16神经网络模型提取特征、结合K-means聚类算法，分析船队空间分布格局的变化。三是结合从各tRFMOs获取的渔获量数据，分析渔获量空间分布与渔船轨迹的关联变化，以揭示不同船队的适应性策略。
研究结果揭示了疫情对全球金枪鱼渔船活动的多层次影响：
1. 时间变化特征：全球尺度上，所有指标（船数、航行时间、距离）均在2020年1月（世卫组织宣布疫情为国际公共卫生紧急事件时）出现首个变点，开始下降。疫后均恢复并超过疫前水平，但恢复时间和程度因船型而异。延绳钓船队数量下降更明显(-27.38%)，恢复起始点（2022年4月）晚于围网船队（2021年1月），显示其受到更严重的干扰。海洋尺度上，疫情冲击和恢复能力存在显著区域异质性。印度洋的三个指标在疫情期间下降最严重，且疫后恢复强度最弱。太平洋的渔船数量和平均航行小时受负面影响较小，但恢复开始较晚，然而其疫后恢复强度最强。大西洋渔船的平均航行距离下降最小，且所有指标恢复最早。
2. 空间分布变化：回归分析表明，利用2018-2019年海洋环境因子（如海表温度SST、叶绿素浓度Chl等）训练的机器学习模型，对2020-2021年渔船空间分布的预测性能大幅下降，这提示疫情期间驱动渔船分布的主要因素可能从环境因子转向社会经济因素。对月度轨迹热图的K-means聚类分析清晰地将2018-2019年与2020-2023年的活动模式分为两个不同的集群，证实疫情前后空间分布存在显著差异。具体而言，疫情并未改变核心热点区域的位置，但使其更加凸显；两种船队的整体活动范围均有所扩张，且空间重心均向东南方向移动。
3. 渔获量与捕捞努力量动态：对渔获量和渔船轨迹空间分布的比较发现，延绳钓船队在疫后轨迹显著扩张，在多数方向上的渔获量增加，但渔获量与轨迹的热点对应关系减弱，作业效率下降。这表明延绳钓船队可能通过扩大作业范围和增加捕捞努力量来补偿效率损失，以维持渔获量水平。相比之下，围网船队在疫后的轨迹总数略有增加，核心方向的渔获量显著增长，且在新的方向上建立了更高效的渔获-轨迹关联。这表明围网船队通过策略性调整，优化了空间聚集，将作业更集中于少数高效方向。
结论与讨论：本研究系统揭示了COVID-19大流行对全球金枪鱼捕捞活动产生了显著且具有差异化的影响，并导致了不可逆的空间格局变化。疫情如同一个“准实验”，凸显了全球渔业系统在面对突发全球性危机时的脆弱性与韧性。研究表明，延绳钓和围网这两种主要金枪鱼渔业展现了不同的适应性策略：延绳钓渔业倾向于“广撒网”式的努力量补偿，而围网渔业则表现为“精准聚焦”式的空间优化。这种差异对渔业管理具有重要启示，即管理策略需从单纯关注总渔获量，转向同时监控捕捞努力量、空间效率和资源丰度，并考虑不同渔业类型的特性。此外，研究强调印度洋等受影响严重区域需要差异化的管理关注。更重要的是，疫情暴露了现有渔业管理体系和国际合作机制在应对全球危机时的不足。这些发现要求相关国家和tRFMOs在未来种群评估和政策制定中，更系统地纳入人类活动干扰因素，加强国际合作与危机应对机制建设，从而增强全球金枪鱼产业供应链的韧性，推动其向真正可持续和具有抗灾能力的方向发展。尽管AIS数据存在一定局限性，但本研究为利用大数据和人工智能技术理解突发人为事件对海洋渔业的影响提供了范例，为后疫情时代乃至未来应对其他全球性挑战下的渔业管理提供了关键科学依据。
