Hipoteza o utjecaju zimskih oceanografskih svojstava sjevernog Jadrana na ulov inćuna u Jadranu

Hipoteza o utjecaju zimskih oceanografskih svojstava

sjevernog Jadrana na ulov inćuna u Jadranu

• Bavim se višegodišnjim promjenama površinskih protoka te T, S, geostrofičke struje

Sjeverni Jadran

• Sjeverni Jadran se obično definira kao područje sjeveno od spojnice Rimini-Pula

Rijeka Po

• U to plitko područje malih razmjera ulijeva se Po, jedna od najvećih sredozemnih rijeka

Po riverA d r i a t i c S e a

M e d i t e r r a n e a n S e a

Donos hranjivih soli

• Zahvaljujući rijeci Po donos hranjivih soli u sjeverni Jadran je izuzetno velik

• Hranjive soli potiču primarnu proizvodnju

• Smatra se da je sjeverni Jadran jedno od naproduktivnijih područja sredozemlja

Primarna i sekundarna proizvodnja-definicije

• Produktivnio popdručje: visoka primarna proizvodnja

• I visoka sekundarna proizvodnja**regner?

• Primarna proizvodnja organski tvari

• Cvatovi fitoplanktova=visoka brojnost…

Geostrofičke struje

• Polja geostrofičkih struja određuju se iz prostornih razdioba gustoće

• One su postojana komponenta strujnog polja koja opstaje kroz više mjeseci, godinu dana a možda i duže

• Smatra se da imaju važnu ulogu u sustavu strujanja sjevernog Jadrana

• Geostrofiče struje su na koju se nadograđuju struje uztrokovane vjetrom, plimom i oskeom…

• Polja geostrofičkih struja su postojana u periodu od više mjeseci, čak godine dana

• Izrazita Višpegodišnja promjenjiobost

Dva tipa cirkulacije sjevernog Jadrana

• Analiza geostrofičkih struja upućuje da postooje dva glavna tipa cirkulacije sjevernog Jadrana*: tip A i tip B

Dva tipa cirkulacije sjevernog Jadrana, A i B

A B

Slučaj A

• Sjeverni Jadran je pod utjecajem voda iz Poa

Slučaj B

• Sjeverni Jadran je pod utjecajem voda iz srednjeg Jadrana

• Vode iz Poa slijevaju se uz talijansku obalu, ne ulazeći u sjeverni Jadran

Cirkulacija i proizvodnja

• Očekuje se da cirkulacija bitno utječe na primarnu i sekundarnu proizvodnju sjevernog Jadrana

• Da je primarna proizvodnja izrazito velika u godinama kada prevladava tip A (sjeverni Jadran pod utjecajem Poa)

• Da se velika primarna proizvodnja održava na veliku sekundarnu proizvodnju pa bi tip A pogodovao i velikoj sekundarnoj proizvodnji

Predavanje se temelji na radu:

Impact of circulation on high phytoplankton blooms and fish catch in the northern

Adriatic (1990-2004)

Romina Kraus and Nastjenjka Supić

Estuarine, Coastal and Shelf Science 91 (2011) 198-210

Impact of circulation on high phytoplankton blooms and fish catch in the northern Adriatic (1990-2004)

• Opsežan i složen rad

• Analiza distribucije i brojnosti fitoplanktona u sjevernom Jadranu u ovisnosti o oceanografskim uvjetima u različitim sezonama

• U ovom predavanju izložit će se samo jedan dio rezultata iz rada

Impact of circulation on high phytoplankton blooms and fish catch in the northern Adriatic (1990-2004)

• Samo rezultati koji se odnose na vezu cirkulacije s primarnom i sekundarnom proizvodnjom u sjevernom Jadranu

vanDva pitanja

• 1. Može li se uspostaviti veza između višegodišnjih promjena brojnosti fitoplanktona u sjevernom Jadranu i geostrofičke cirkulacije?

• 2. Odražavaju li se višegodišnje promjene primarne proizvodnje u sjevernom Jadranu na jadransku sekundarnu proizvodnju?

Podaci:

• Temperatura, salinitet te sastav i brojnost fitoplanktona uzorkovani mjesečno do sezonski na nekoliko dubina na postajama između ušća Poa i Rovinja od 1990. do 2004. g.

Postaje na profilu:

Datumi uzorkovanja:

10-Jan-1990 13-Mar-1997 18-Jun-1996 05-Aug-1991 23-Oct-1992


14-Jan-1992* 20-Mar-2003 24-Jun-1998 17-Aug-1993 20-Oct-1995


24-Jan-1994 25-Apr-1991 10-Jun-1999 31-Aug-1995 29-Oct-1999




15-Jan-2003 24-Apr-1999 05-Jun-2003 24-Aug-1999* 22-Oct-2004

23-Jan-2004 17-Apr-2000 15-Jun-2004 25-Aug-2000 15-Nov-1990

22-Feb-1990 31-May-1990 30-Jun-2004 21-Aug-2001 09-Nov-1992

27-Feb-1991 08-May-1990 09-Jul-1990 08-Aug-2002 09-Nov-1993

17-Feb-1993 14-May-1991 23-Jul-1991 11-Aug-2004 17-Nov-1994

22-Feb-1994 05-May-1992 08-Jul-1991 10-Sep-1990 22-Nov-1995

03-Feb-1995 25-May-1992 13-Jul-1992* 03-Sep-1991* 25-Nov-1998



21-Feb-2000* 20-May-1998 18-Jul-1995 21-Sep-1994 04-Nov-2004


20-Feb-2003 10-May-2001 08-Jul-1997 01-Sep-1997 19-Dec-1990

17-Feb-2004 19-May-2003* 20-Jul-1998* 24-Sep-1998 03-Dec-1991*

20-Mar-1990 11-May-2004 13-Jul-1999 08-Sep-1999 14-Dec-1992

26-Mar-1991 31-May-2004 19-Jul-2000 26-Sep-2000 28-Dec-1994

03-Mar-1992 21-Jun-1991 23-Jul-2001 27-Sep-2001 04-Dec-1996



01-Mar-1995 21-Jun-1994 15-Jul-2004 15-Oct-1990 05-Dec-2000

21-Mar-1996 15-Jun-1995 06-Aug-1990* 30-Oct-1991* 19-Dec-2001

Geostrofičke struje:

• Standardnim metodama iz podataka o temperaturi i salinitetu određene su za svako krstarenje geostrofičke struje relativne na 30-dbarsku plohu između susjednih postaja na profilu

Geostrofičke struje:

• SJ108/SJ101• SJ101/SJ103• SJ103/SJ105• SJ105/SJ107• SJ107/RV001

U slučaju A smjer struja u zapadnom dijelu profila je prema sjevero-zapadu (“pozitivan”) a u istočnom

prema jugo-istoku (“negativan”):

Istarska obalna protustruja (IOPS)

• Jugo-istočna struja uz istarsku obalu, između postaja SJ107 i RV001, naziva se Istarska obalna protustruja

• Izražena u slučaju A, kada se vode iz Poa razlijevaju sjevernim Jadranom

U slučaju B smjer struja u zapadnom dijelu profila je prema jugo-istoku (“negativan”) a u istočnom

prema sjevero-zapadu (“pozitivan”):

IOPS

• U slučaju B IOPS se ne opaža

Brojnost fitoplanktona

• Brojnost fitoplanktona u vodenom stupcu određena je za svaku pojedinu postaju odnosno za ukupan profil za svako pojedino krstarenja:

Relacije:

Za pojedinih krstarenja brojnost fitoplanktona u vodenom stupcu bila je izrazito visoka, značajno

iznad prosjeka:

1990 1991 1992 1993 1994 1995

-1x10 6

0x10 0

1x10 6

2x10 6

3x10 6

4x10 6

aPO

(ce

lls l-

1 )

1995 1996 1997 1998 1999 2000

-1x10 6

0x10 0

1x10 6

2x10 6

3x10 6

4x10 6

aPO

(ce

lls l-

1 )

2000 2001 2002 2003 2004 2005

-1x10 6

0x10 0

1x10 6

2x10 6

3x10 6

4x10 6

aPO

(ce

lls l-

1 )

Višegodišnje promjene (1990-2004) brojnosti fitoplanktona u vodenom stupcu profila (aPO) u odnosu na prosjek.

Cvatovi fitoplanktona osobito izraženi zimi:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12m o n t h

0 .0x10 0

4.0x10 5

8.0x10 5

1.2x10 6

1.6x10 6

c e

l ls

l-1

aPO

aSJ107

aSJ108

Godišnji ciklus (1990-2004) brojnosti fitoplanktona u vodenom stupcu istoćnog (aSJ107), zapadnog (aSJ108) i ukupnog (aPO) profila.

Površinski sloj

• ? Produkcija je bila bitno bviša na zapadnim postajama

Veza između cirkulacije i brojnosti fitoplanktona

Veza cirkulacije i brojnosti fitoplanktona

• Korelacijska analiza između • višegodišnjih promjena brojnosti fitoplanktona i

geostrofičkih struja • u veljači, ožujku, srpnju i listopadu (tj. u mjesecima

izraženih cvatova)

• Što je korelacijska analiza pokazat će se na primjeru

Korelacijska analiza-primjer

• uspoređuje se brojnost fitoplanktona na 5 m dubine na postaji SJ107 (x) s iznosom struje između SJ107 i RV001 (IOPS; y) za sva krstarenja u veljači od 1990. do 2004. g.

godina x (cell/l) godina y (cm/s)

1990 2590 1990 -0.17

1991 1235 1991 -0.07

1993 17020 1993 1.23

1994 1600 1994 -0.48

1995 1480 1995 -0.14

1997 481000 1997 -3.32

1998 13320 1998 -0.80

1999 1850 1999 1.14

2000 13690 2000 1.03

2002 4810 2002 -0.06

2004 674140 2004 -7.04


• to su dva niza od 11 podataka: niz x i niz y

• svakom krstarenju (u 1990., 1991., 1993., 1994., 1995., 1997., 1998., 1999., 2000., 2002. i 2004. g.) odgovara po jedna vrijednost za x i jedna za y


1990 2590 1990 -0.17

1991 1235 1991 -0.07

1993 17020 1993 1.23

1994 1600 1994 -0.48

1995 1480 1995 -0.14

1997 481000 1997 -3.32

1998 13320 1998 -0.80

1999 1850 1999 1.14

2000 13690 2000 1.03

2002 4810 2002 -0.06

2004 674140 2004 -7.04


• određen je linearan koeficijent korelacije r iz standardnog izraza

• u kojiem su xi i yi članovi niza x i y, i=1,…,11 uz


1990 2590 1990 -0.17

1991 1235 1991 -0.07

1993 17020 1993 1.23

1994 1600 1994 -0.48

1995 1480 1995 -0.14

1997 481000 1997 -3.32

1998 13320 1998 -0.80

1999 1850 1999 1.14

2000 13690 2000 1.03

2002 4810 2002 -0.06

2004 674140 2004 -7.04

N

i

N

iii

N

iii

yyN

xxN

yyxxN

r

1 1

22

1

)(1

)(1

))((1

11,...,1;1

;1

11

iyNyx

Nx

N

ii

N

ii


• linearni koeficijent korelacije između nizova iz tablice je 0.87

• to je visoka vrijednost koja upućuje da između nizova postoji korelacija


1990 2590 1990 -0.17

1991 1235 1991 -0.07

1993 17020 1993 1.23

1994 1600 1994 -0.48

1995 1480 1995 -0.14

1997 481000 1997 -3.32

1998 13320 1998 -0.80

1999 1850 1999 1.14

2000 13690 2000 1.03

2002 4810 2002 -0.06

2004 674140 2004 -7.04

Testiranje značajnosti koeficijenta korelacije

• uobičajene metode testiranja koeficijenta korelacije (p, Monter carlo) temelje se na pretpostavci da su uspoređivane varijable iz populacije čija je distribucija normalna

• populacija brojnosti fitoplanktona za krstarenja u veljači najvjerojatnije nema normalnu raspodjelu


1990 2590 1990 -0.17

1991 1235 1991 -0.07

1993 17020 1993 1.23

1994 1600 1994 -0.48

1995 1480 1995 -0.14

1997 481000 1997 -3.32

1998 13320 1998 -0.80

1999 1850 1999 1.14

2000 13690 2000 1.03

2002 4810 2002 -0.06

2004 674140 2004 -7.04

Testiranje značajnosti koeficijenta korelacije

• zato je testiranje značajnosti kk provedeno metodom Boot-Strapping

• metoda se koristi kod uspoređivanja varijabli iz populacija nepoznate statističke distribucije

• a to znači da se može koristiti za testiranje kk varijabli iz bilo koje populacije


1990 2590 1990 -0.17

1991 1235 1991 -0.07

1993 17020 1993 1.23

1994 1600 1994 -0.48

1995 1480 1995 -0.14

1997 481000 1997 -3.32

1998 13320 1998 -0.80

1999 1850 1999 1.14

2000 13690 2000 1.03

2002 4810 2002 -0.06

2004 674140 2004 -7.04

Princip metode Boot-Strapping

• analiza koeficijenata korelacije za “pomiješane nizove”

• primjer takvog niza u tablici

• brojnost fitoplanktona u 2000. g. uspoređuje se sa strujom u 1990. g. itd.


2000 13690 1990 -0.17

2002 4810 1991 -0.07

2004 674140 1993 1.23

1994 1600 1994 -0.48

1995 1480 1995 -0.14

1997 481000 2004 -7.04

1998 13320 1994 -0.48

1993 17020 1995 -0.14

1995 1480 1990 -0.17

1990 2590 2002 -0.06

1990 2590 2004 -7.04

“Pomiješani” nizovi

• slože se uz pomoć generatora slučajnih brojeva


2000 13690 1990 -0.17

2002 4810 1991 -0.07

2004 674140 1993 1.23

1994 1600 1994 -0.48

1995 1480 1995 -0.14

1997 481000 2004 -7.04

1998 13320 1994 -0.48

1993 17020 1995 -0.14

1995 1480 1990 -0.17

1990 2590 2002 -0.06

1990 2590 2004 -7.04


• koeficijent korelacije za “pomiješane nizove” iz tablice je 0.14, tj. znatno je niži od koeficijenta korelacije za “prave” nizove


2000 13690 1990 -0.17

2002 4810 1991 -0.07

2004 674140 1993 1.23

1994 1600 1994 -0.48

1995 1480 1995 -0.14

1997 481000 2004 -7.04

1998 13320 1994 -0.48

1993 17020 1995 -0.14

1995 1480 1990 -0.17

1990 2590 2002 -0.06

1990 2590 2004 -7.04

“Pravi” nizovi

• linearni koeficijent korelacije za “prave” nizove iz tablice je 0.87


1990 2590 1990 -0.17

1991 1235 1991 -0.07

1993 17020 1993 1.23

1994 1600 1994 -0.48

1995 1480 1995 -0.14

1997 481000 1997 -3.32

1998 13320 1998 -0.80

1999 1850 1999 1.14

2000 13690 2000 1.03

2002 4810 2002 -0.06

2004 674140 2004 -7.04


• Usporedbom kk za “prave” niszove s kk za stotinjak parova “pomiješanih” nizova određuje se njegova značajnost

• KK 0.87 bio je značajan na razini od 99%

• To znači da se samo jednom u sto slučajeva za “pomiješane” nizove javio kk veći od 0.87

Testiranja

• Kk značajan

• Dakle, postoji korelacija izmeđ

• U brojnosti fita na 107 i struje 107/RV001

Ispremiješpani nizoviu

• Generatir slučajnih brojeva

Diagram korelacije za dva niza podataka pokazuje da dobro pravcem

0x100

4x105

8x105

phyto (ce ll l-1)SJ107-5 m

-0 .08

-0 .06

-0 .04

-0 .02

0

0.02

SJ1

07/R

V00

1

curr

ent

(m

s-2

)

Diagram korelacije

• upućuje na to da između dva niza postoji linearna veza

• graf prikazuje diagram korelacije dva niza

0x100

4x105

8x105

phyto (ce ll l-1)SJ107-5 m

-0 .08

-0 .06

-0 .04

-0 .02

0

0.02

SJ1

07/R

V00

1

curr

ent (

m s

-2)

1. Pitanje Postoji li veza između pojave cvatova fitoplanktona i cirkulacije?

SJ107

0 m 5 m 10 m 20 m 30 m

ICCC

February 0,86; 96 0,94; 99 0,95; 99 0,85; 96 0,82; 96

March 0,17* 0,10* 0,28* 0,60; 93 0,14*

July 0,53; 89 0,60; 94 0,37** -0,32** 0,00*

October 0,56; 90 0,56; 93 0,59; 94 0,39* 0,71; 99

Koeficijenti korelacije s razinama značajnosti (%) između IOPS i brojnosti fitoplanktona na različitim dubinama postaje SJ107 za veljaču, ožujak, travanj i listopad**osobito visoki u svim mjesecima izuzev ožujka**osbito u veljači

U veljači su bile visoke korelacije i za temp salinitet

SJ107Month 0 m 5 m 10 m 20 m 30 m

Salinity

February -0,95; 99 -0,87; 99 -0,52; 87 0,32** 0,37**

March -0,37** -0,10* 0,17* 0,00* 0,22*

July -0,32** -0,10* -0,30* -0,26* 0,00*

October -0,95; 99 -0,81; 99 0,17* 0,00* 0,00*

Temperature

February -0,70; 97 -0,39; 80 -0,36** -0,10* -0,20*

March 0,10* -0,32* -0,51; 93 -0,14* -0,20*

July 0,00* 0,00* 0,00* 0,39** 0,00*

October 0,00* 0,00* 0,24** 0,20* 0,41; 84

• Cvatovi fitoplanktona na SJ107 podudarali s pojavom IOPS

Zimski cvatovi

• A cvatovi su se opažali u bazenima zaslađene vode…-U bazenu slatke hladnije voda iz Poa vode, kao za 2004

Drugi mjesecvi

• U drugim mjesecima povezanost cvatova s temperaturom i salinitetom je bila manje izražena

• U ožujku veliki cvatovi koji plutaju u površinskom sloju neovisno o geostrofičkoj razdiobi struja?

• U toplom dijelu godine cvatovi su se opažali u bazenima zaslađene vode, ali nedostak korelacuije s temperaturom i salinitetom upućuje da hranjive soli igraju limitirajuću ulogu

2. Pitanje Može li se uspostaviti veza između primarne i sekundarne

proizvodnje:• Velika primarna produkcija sjevernog

Jadrana odrazit će se na sekundarnu produkciju

• Korelacija za pojedine mjesece s inćunima i sardinama

Koeficijent korelacije

0x100

2x106

4x106

6x106

phyto (cell/l)aSJ108

0

2,000

4,000

6,000

8,000

an

nu

al

an

cho

vy c

atch

(t)

0x100

7x105

1x106

2x106


0x100

2x106

3x106

5x106

0

2,000

4,000

6,000

8,000

ann

ual

a

nc

ho

vy c

atch

(t)

0x100

4x105

8x105

1x106

February

March

0x100

8x105

2x106

2x106

0

2,000

4,000

6,000

8,000

0x100

1x105

3x105

4x105

July

0x100

9x105

2x106

3x106


0

2,000

4,000

6,000

8,000

0x100

2x106

4x106

6x106


October

Koeficijenti korelacije..,.

0x100

2x106

4x106

6x106


4,000

8,000

12,000

16,000

20,000

24,000

ann

ual

sa

rdin

e ca

tch

(t)

0x100

7x105

1x106

2x106


0x100

2x106

3x106

5x106

4,000

8,000

12,000

16,000

20,000

24,000

ann

ual

sar

din

e ca

tch

(t)

0x100

4x105

8x105

1x106

February

March

0x100

8x105

2x106

2x106

8,000

12,000

16,000

20,000

0x100

1x105

3x105

4x105

July

0x100

9x105

2x106

3x106


4,000

8,000

12,000

16,000

20,000

24,000

0x100

2x106

4x106

6x106


October

Inćun

• Jedna od najvažnijih komercijslnih vrsta u Jadranu

• Jadranski ulov inćuna dijele Italija, Hrvatska i Slovenija s tim da je talijanski ulov značajno veći od hrvatskog i slovenskog-postotciž

• Ulov inćuna od 1990 do 2004 pokazuje manje varijacije a u 2004 značajan porast

Ulov inćuna (1990-2004)

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004

y e a r

0

10000

20000

30000

t o

n n

e s

ukupan jadranski u lov

ukupan hrvatski u lov

• Određene varijecije ulova mogu se dovesti u vezu s promjenama u načinu lova – tj. u alatima

• Međutim, višegodišnje promjrne ulova uglavnom se dobro poudaraju s postojećom procjenom ukupne količine inćuna u jadranu

Procjena biomase i ulov

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004

y e a r

100

1000

10000

100000

t o

n n

e s ukupan jadranski u lov

procjena b iom ase

ukupan hrvatski u lov

Detaljno korelacije

• Prvo korelacije sa cirkulacijom

Inćun

• Inćun se mrijesti od travnja do listopada

• U Jadranu se mrijesti u vodama pod utjecajem Poa: daklle u sjevernom Jadranu i uz talijansku obalu

• Produkcija jaja pozitivno je korelirana s fitoplanktoniom dva mjeseca ranije

Velika količina fitoplanktona u veljači

• Zimski cvat u veljači mogao bi uzrokovati veliki broj jaja u travnju

• Inćun postiže komercijalnu duljinu od 9 cm za četiri i pol mjeseca, a sezona lova…

• Aprilska “genearcija”

• Dobivene korelacije upućuju da bi se zimski cvatovi fitoplantona mogli odrazti na ulov inćuna

Cvatovi u istočnom dijelu manji nego u zapadnom

• Ali – pretpostavka da veliki cvatovi na velikom području onda jkada je 107 da se tih godina u sjevernom jadranu stvara jako velika količina organse tvari

Izbrisati : Orijentacija:

• Struje usmjerene prema sjeverozapadu definirane su kao “pozitivne” a one prema jugoistoku kao “negativne”

Postoji li veza između primarne i sekundarne produkcije?

• Linearna korelacija postoji ako koeficijent linearne korelacije (r) ima značajan iznos. Uspoređuju se dakle dva niza: i kojima su prosječne vrijednosti i . Koeficijent korelacije je:

Documents

Hipoteza o utjecaju zimskih oceanografskih svojstava sjevernog Jadrana na ulov inćuna u Jadranu