Responses of Japanese anchovy catch to environmental changes in the South Sea of Korea in recent decades: a generalized additive model approach

Japanese anchovy (Engraulis japonica) is commercially and biologically important small pelagic fish in Korea. In relation to a decrease in the production of coastal fisheries in Korean waters in recent years, the understanding of a relationship between fish resources and environmental factors of their habitat can help establish the strategies of fisheries management. This study investigates the relationships between anchovy catch and ocean environment during 1980-2010 in the South Sea of Korea, the main fishing ground of anchovy in Korea, by applying a generalized additive model (GAM) to primary/secondary production and oceanographic data including temperature and salinity. Based on GAM results shows that the zooplankton biomass, mixed layer depth, 5m depth seawater temperature, and Arctic Oscillation Index explain a large part (more than 80%) of variability of annual anchovy catchment. This finding suggests that in recent three decades, zooplankton biomass is a main contributor to the interannual variability of anchovy catchment in the South Sea of Korea.ship between fish resources and environmental factors of their habitat can help establish the strategies of fisheries management. This study investigates the relationships between anchovy catch and ocean environment during 1980-2010 in the South Sea of Korea, the main fishing ground of anchovy in Korea, by applying a generalized additive model (GAM) to primary/secondary production and oceanographic data including temperature and salinity. Based on GAM results shows that the zooplankton biomass, mixed layer depth, 5m depth seawater temperature, and Arctic Oscillation Index explain a large part (more than 80%) of variability of annual anchovy catchment. This finding suggests that in recent three decades, zooplankton biomass is a main contributor to the interannual variability of anchovy catchment in the South Sea of Korea.1

Effects of ocean warming on potential habitat distribution of Japanese anchovy (Engraulis japonica) in the seas around Korea: A maximum entropy approach

Ocean warming is affecting marine fish and these effects will continue in the future. Korean waters are one of the most rapid warming areas. In Korea, Japanese anchovy (Engraulis japonica) is commercially and biologically important small pelagic fish species sensitive to environmental changes. Thus, we try to investigate the effects of global warming on potential changes in habitat distribution of anchovy in the future by using a maximum entropy model (MaxEnt). The model was constructed based on seawater temperature at 10m depth, mixed layer depth (MLD), and sea surface height (SSH) in August 1983-2015, and predict spatial distribution in 2030, 2060, and 2090 by using the seawater temperature projections from the three climate change scenarios (RCP4.5, RCP6.0, and RCP8.5) in the NorESM1-M with keeping other environmental variables (SSH and MLD). Coastal regions from the eastern South Sea to the East Sea were within the range of optimal spawning temperature of anchovy during 1983-2015. However, in 2090, it moved to the north and located near the Vladivostok in Russia. Also, while the relatively high habitat suitability indices were limited to the South Sea in 1983-2015, it was extended prominent to the north in all the three scenarios in the future. We will apply several other CMIP5 models and consider primary production as an environmental factor.1

Changes in ecological characteristics of walleye pollock Gadus chalcogrammus in accordance with the biomass fluctuation

To investigate environmental effects on the pollock stock we compared differences in biological and ecological parameters during high (1970s-1980s) and low (1990s-2000s) biomass periods. Pollock length frequencies showed that a larger sizeclass was dominant in the low biomass period when their condition factor was larger, as well. This indicates that growth was relatively better during the low biomass period. The gonad-somatic index also revealed that the peak spawning season was in February during the high biomass period but changed to December during the low biomass period. Population Stock Density (PSD), which is index of size structure based on length frequency, was higher during the low biomass period than during the high biomass period, indicating recruitment intensity of pollock became weaker in 1990s.lass was dominant in the low biomass period when their condition factor was larger, as well. This indicates that growth was relatively better during the low biomass period. The gonad-somatic index also revealed that the peak spawning season was in February during the high biomass period but changed to December during the low biomass period. Population Stock Density (PSD), which is index of size structure based on length frequency, was higher during the low biomass period than during the high biomass period, indicating recruitment intensity of pollock became weaker in 1990s.1

CPUE Standardization Considering Spatio-temporal and Environmental Variables of Chub Mackerel Scomber japonicus in Korean Waters

The chub mackerel Scomber japonicus is the most important commercial species caught primarily by large purse seine fisheries. The effective management of chub mackerel resources requires a thorough understanding of the current stock status and the factors driving its fluctuations. The catch per unit effort (CPUE) is a crucial index representing the relative abundance of resources, and CPUE standardization was applied using a generalized linear model and generalized linear mixed model (GLMM). This study adopted various explanatory variables including spatiotemporal factors of Year, Month and Area (spatial clustering), and environmental factors of seawater temperature at a depth 50 m ((T50) and Tsushima Warm Current transport (TWC) and catch ratio of chub mackerel (Ratio). The GLMM, which incorporates random effects, was identified as the optimal model. Ratio had the most significant effect on the CPUE, and environmental and spatio-temporal factors had significant influences. Although the nominal CPUE showed an increasing trend across different areas, the standardized CPUE either decreased or exhibited a decreasing rate of increase. These findings serve as fundamental data for stock assessment and contribute to the spatiotemporal and environmentally informed management of chub mackerel resources in Korean waters.22Nkc

Framework study on the four-dimensional climatological atlas of the Korean Seas

연구목표 : 한국해 수온과 염분 4차원 기후 평균장 계산을 위한 기반 구축 연구내용 ○ 한반도 주변해역의 과거 수온, 염분 관측 자료를 기반한 빅데이터 구축 ○ 대규모 해수 물성 자료 처리를 위한 품질검증 첨단 추격 기술 시범 개발 - 자동 및 Human-in-loop 품질검증 체계도 기술 개발 - 국제 기준에 따른 품질검증 개발 ○ 기후장 구축을 위한 기술 시범 개발 - 한국해 해역에서 최적화된 객관적 내삽 기술 개발 - 밀도역전 처리 방안 제시한국해양과학기술

Framework study on the four-dimensional climatological atlas of the Korean Seas

연구목표 : 한국해 수온과 염분 4차원 기후 평균장 계산을 위한 기반 구축 연구내용 ○ 한반도 주변해역의 과거 수온, 염분 관측 자료를 기반한 빅데이터 구축 ○ 대규모 해수 물성 자료 처리를 위한 품질검증 첨단 추격 기술 시범 개발 - 자동 및 Human-in-loop 품질검증 체계도 기술 개발 - 국제 기준에 따른 품질검증 개발 ○ 기후장 구축을 위한 기술 시범 개발 - 한국해 해역에서 최적화된 객관적 내삽 기술 개발 - 밀도역전 처리 방안 제시한국해양과학기술

Projection and evaluation of ocean climate and extreme events based on AR6 scenarios

연구개발과제의 개요 ○ 정부간기후변화협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, 이하 IPCC)에서 2019년에 발표한 해양-빙권 특별보고서(Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate)에 따르면, 지구온난화의 영향으로 전 지구 해면수온이 증가함에 따라 해양극한기후(해양열파, 폭풍해일 등)의 발생빈도와 세기도 전 해역에서 증가하는 추세임(IPCC, 2012; 2019; Coumou and Rahmstorf, 2012) ○ 해양극한기후 중 특히 해양열파는 해양생물의 서식범위 축소, 양식어종의 대량폐사, 종 구성과 분포 변화 등 해양생태계에 지배적인 영향을 줌(Wernberg et al., 2012; 2016; Bates et al., 2008). 따라서 해양열파 특성이해와 미래전망을 통한 해양생태계 변화 이해 및 피해저감 대책마련이 필요함. 이를 위해 본 연구에서는 해양극한기후 중 해양열파를 중심으로 연구하였음 ○ 해양극한기후의 미래변화 전망은 CMIP5(the Coupled Model Project Intercomparison Phase 5)와 CMIP6 같은 기후모형에 의해 예측되어왔지만 미래전망에 대한 이해를 위해서는 현재기후에 대한 모형 성능 평가를 통해 모형 특성과 오차를 이해할 필요가 있음 ○ CMIP6 모형 평가는 호주 주변해 해양열파 발생일수와 최대세기에 대한 연구와(Grose et al., 2019) 전 지구에서 발생한 해양열파 특성(지속시간, 발생횟수, 평균세기) 평가 연구(Plecha and Soares, 2020) 등이 있지만 주로 다중모형앙상블에만 초점을 맞추어 평가하거나 과거재현자료(historical data) 연구에 한정됨 ○ CMIP6 모형은 모형 간 다양성으로 인해 불확실성이 존재함. 따라서 CMIP6 기후모형을 활용한 미래 전망 분석에 앞서 모형간 차이를 분석하여 불확실성을 파악하고 우수 모형을 선정하여 다양한 미래 시나리오에 의해 변화하는 북태평양 해양극한기후 특성과 발생기작 이해, 미래변화 전망 등을 분석하여 해양극한기후 변화에 효과적으로 대응하고자 함 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ○ CMIP6 모형자료 수집 IPCC AR6 모형(이하 CMIP6)의 동아시아 수온과 염분의 품위를 평가하고 미래전망을 분석하기 위해 CMIP6 웹사이트의 목록에 제시된 50개 모형 중 과거 재현 자료와 저탄소 시나리오(SSP1-2.6)와 고탄소 시나리오(SSP5-8.5)를 모두 제공하는 28개 모형 자료를 수집하였음(표 1) CMIP6는 모형 원격자(GN) 자료 이외, 1° 간격의 구형 격자(spherical grid)를 기본(primary) 격자나 우선(preferred) 격자(GR)로 추가 제공하기도 함. 모형 분석을 위해 CMIP6 우선격자로 재격자화하여 분석함 각 기관에서 우선격자로 자료를 제공한 경우는 그 자료를 그대로 사용하였고, 그 외 모형 자료는 내삽에는 bilinear 보간법을, 외삽에는 distance-weighted 보간법을 사용하여 동아시아 해역의 자료 손실이 최소화되도록 하였음. 단, AWI-CM-1-1-MR 모형은 원격자가 구조화된 격자가 아니기에 bilinear 보간법을 사용할 수 없어 distance-weighted 보간법만 사용함 모형 오차 분석에 사용된 해양기후자료는 WOA18(World Ocean Atlas 2018)이며, 이 자료의 기간은 30년(1981~2010년)임. 모형의 품위평가는 CMIP6 과거자료 중 최근 20년(1995~2014년)을 사용하였음. 미래전망은 저탄소 시나리오인 SSP1-2.6과 고탄소 시나리오인 SSP5-8.5를 근미래(2021~2040년)와 중미래(2041~2060년)로 나누어 분석하였음 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ○ 최종목표 AR6 시나리오 자료의 해양기후 활용 적합성을 평가하고 동아시아 해양기후/극한기후 발생과 기작 분석 ○ 연구개발성과의 활용분야 동아시아 상세 해양기후 시나리오 제시로 지자체 기후변화 대책 근거자료 마련 국내외 해양기후관련 보고서(UNRP, 한국기후변화보고서 등) 근거 자료로 활용 동아시아 극한기후 특성과 발생기작 분석 기법 개발 ○ 연구개발성과의 활용계획 및 방안 AR6 시나리오 기반 해양 미래변화 연구방향 가이드라인 제시 AR6 시나리오 자료에서 나타나는 해양과 대기 극한 기후 변화 기작 이해도 향상 AR6 시나리오에 기반한 해양극한기후 장기변동을 파악하여 동아시아 해양기후 변화 시나리오에 따른 다양한 대응대책 수립에 기여 동아시아 미래 기후변화 대응에 필요한 해양기후 핵심변수별 미래변화 자료 근거 제시 ○ 추가연구의 필요성 본 연구에서는 전지구 모형인 CMIP6를 활용하여 동아시아 극한기후의 미래전망을 제시하였음. 본 연구에서 구축한 동아시아 역학적 상세화 시스템을 이용한 극한기후 상세 미래전망 연구가 필요함한국기상산업기술

The Future projection of marine ecosystem for the seas around korea Ⅰ:Development of a piot atlas for the past change and future projection of marine ecosystem in the seas around Korea

한국해양과학기술

A pilot study for achievement of a performance goal, understanding of ecosystem responses to climate/environmental changes in the Yellow Sea

한국해양과학기술

A pilot study for achievement of a performance goal, understanding of ecosystem responses to climate/environmental changes in the Yellow Sea

한국해양과학기술