Ανάπτυξη μεθοδολογίας για την αξιοποίηση του ελληνικού συστήματος παρακολούθησης αλιευτικών σκαφών με στόχο την υποστήριξη της βιωσιμότητας των αλιευτικών πόρων της Ελλάδας

Abstract

Increased pressures and cumulative impacts on the marine realm, call for a well-planned approach to the management of marine space. The definition and mapping of ecosystem and socio-economic components is a crucial part of the scoping process of marine spatial planning within the ecosystem-based spatial management context. Under this framework, a better understanding of the spatial and temporal variation of fishing pressure and its associations with other parameters is of utmost importance. To this end, we have used the Vessel Monitoring System (VMS): a satellite-based monitoring system which at regular time intervals provides data to the fisheries authorities on the location, course and speed of fishing vessels with total length > 12 m. VMS is used worldwide and constitutes a tool for fisheries monitoring, control and surveillance as a component of the fisheries management process. In recent years, the application of the VMS in Europe allowed an analysis of the spatiotemporal distribution of fishing effort in high resolution. The estimation of fishing effort from VMS data provides vital information for analyzing and monitoring the pressure and eventually the impact of fisheries on an ecosystem.The target of this PhD thesis is to study, adjust, develop and improve VMS data methodologies in order to analyze particular characteristics of Greek fisheries. The basic objectives are: (1) the estimation and visualization of fishing effort for the professional fishing fleet (mainly focusing on the bottom trawl fishery); (2) to combine fishing effort estimations with environmental, oceanographic and data from surveys in order to identify important fishing grounds and areas of high discarding; (3) to investigate the spatial and temporal patterns of fishing effort and to identify “persistent” fishing areas, as well as, (4) to highlight the lessons learned from the above outcomes in order to contribute to the improvement of the MSP process within an overall ecosystem-based marine spatial management framework.In particular, three methodological approaches applied in the Greek Seas (in the whole area or in specific case study areas) were proposed to achieve these objectives. Several methods to obtain estimates of fishing effort were used and adjusted according to the needs of each particular objective. Τhe techniques that were used for modelling purposes included Generalized Additive Models (GAM), hotspot analysis and time-series analysis. Validation techniques to estimate the predictive performance of the final models were also used. Autocorrelation in residuals, which if ignored can produce biased estimates, was also taken into account in the GAM methods used herein. The identification of fishing grounds was based on a multi-step procedure that combines VMS data, used for the estimation of fishing effort, and catch data, used for modelling species presence. This methodological approach was applied for all Greek bottom trawlers. Fifteen demersal species were studied, considered as important target-species for bottom trawlers in the Mediterranean. The main fishing grounds in Greek waters for the fifteen studied species, as well as aggregated hot and cold spots, were identified and analyzed. Given that the mitigation and incorporation of fisheries discards into the spatial management perspective call for a well-planned approach considering their high spatiotemporal variability, a method that combines on-board observer data, environmental information and high-resolution estimates of fishing effort (from VMS data) was proposed. This method was applied in the Greek trawlers operating in the Ionian Sea. The main objectives were to map the discards per unit effort (kg/h) and to map the total discarded quantities (in kg) in a predefined spatial unit (grid cell of 5x5 km). Results revealed how the environmental and temporal factors influence the discards per unit effort distribution and indicated increased discarded quantities in areas of high fishing effort. The potential implications of the resulting discard per unit effort maps for advancing discards spatial mitigation are discussed. Mapping discards quantities using both the discards per unit effort and the fishing effort distribution provide valuable insights that can be useful to investigate the broader ecosystem consequences of potential fishery management policies such as the European landing obligation. Furthermore, a spatiotemporal analysis of patterns of fishing effort from Greek trawlers operating in the Aegean Sea using VMS data over a 6-year period (2010–2015) was performed. The exploratory analysis of the data consisted of spatial autocorrelation techniques assessing clusters of high fishing effort (hotspots). Cycles, seasonality, trends and the inter/intra-annual persistence of hotspots were examined. The spatiotemporal association between the fishing effort and environmental/economic variables (depth, chlorophyll-a, fuel price, distance from port) was also investigated through a Generalized Additive Modelling framework using a space-time soap-film smoother and a method to estimate time-trends displayed with 95% Bayesian credible intervals. The lessons learned from the above outcomes in order to contribute to the improvement of the MSP process within an overall framework of the ecosystem-based marine spatial management, are discussed in the last chapter of this thesis.

Τις τελευταίες δεκαετίες το θαλάσσιο περιβάλλον δέχεται πιέσεις από ανθρωπογενείς παράγοντες (όπως αλιεία, θαλάσσια ρύπανση από απόβλητα και επικίνδυνες ουσίες, εμπλουτισμός με θρεπτικές ουσίες και οργανική ύλη, ηχορύπανση) και την κλιματική αλλαγή. Γι’ αυτούς τους λόγους απαιτείται μια ολοκληρωμένη και καλά σχεδιασμένη προσέγγιση διαχείρισης του θαλάσσιου χώρου. Υπό το πρίσμα του Θαλάσσιου Χωροταξικού Σχεδιασμού (ΘΧΣ) και της διαχειριστικής προσέγγισης με βάση το οικοσύστημα, είναι πολύ σημαντική η αποτύπωση, η κατανόηση και η ερμηνεία της χωρικής και χρονικής κατανομής της αλιευτικής πίεσης που ασκείται από το σύνολο των επαγγελματικών εργαλείων που χρησιμοποιούνται στη χώρα μας. Η διατριβή επικεντρώνεται στην χωρική κατανομή της αλιευτικής προσπάθειας της μηχανότρατας αναλύοντας δεδομένα από το Σύστημα Παρακολούθησης Σκαφών (ΣΠΣ). Το ΣΠΣ είναι ένα δορυφορικό σύστημα το οποίο σε τακτά χρονικά διαστήματα παρέχει δεδομένα για την τοποθεσία, την πορεία και την ταχύτητα των αλιευτικών σκαφών με σκοπό τον έλεγχο των δραστηριοτήτων τους και την εξασφάλιση της συμμόρφωσης τους με τους κανόνες της Κοινής Αλιευτικής Πολιτικής. Το Σύστημα Παρακολούθησης Σκαφών φέρουν τα επαγγελματικά αλιευτικά σκάφη συνολικού μήκους μεγαλύτερο των 12 μέτρων. Το ΣΠΣ αποτελεί εργαλείο παρακολούθησης, ελέγχου και εποπτείας της αλιείας και χρησιμοποιείται παγκοσμίως για τους σκοπούς της αλιευτικής διαχείρισης. Τα τελευταία χρόνια, η εφαρμογή του ΣΠΣ στην Ευρώπη επιτρέπει την ακριβή εκτίμηση της χωροχρονικής κατανομής της αλιευτικής προσπάθειας παρέχοντας τη δυνατότητα να προσδιορίζονται και να παρακολουθούνται επιμελώς περιοχές στις οποίες καταγράφεται υψηλή πίεση καθώς και να πραγματοποιούνται εκτιμήσεις των επιπτώσεων της αλιείας στο οικοσύστημα.Αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη, προσαρμογή, ανάπτυξη και βελτίωση των μεθοδολογιών ανάλυσης των ΣΠΣ λαμβάνοντας υπόψη τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της Ελληνικής αλιείας. Οι επιμέρους στόχοι αφορούν: (1) στην εκτίμηση και στην απεικόνιση της αλιευτικής προσπάθειας του επαγγελματικού αλιευτικού στόλου (κυρίως της μηχανότρατας), (2) στο συνδυασμό των εκτιμήσεων της αλιευτικής προσπάθειας με περιβαλλοντικούς και ωκεανογραφικούς παράγοντες καθώς και με δεδομένα από τις έρευνες πεδίου, προκειμένου να εντοπιστούν σημαντικά αλιευτικά πεδία και περιοχές με υψηλά ποσοστά απορρίψεων, (3) στη διερεύνηση των χωροχρονικών προτύπων της αλιευτικής προσπάθειας και στον εντοπισμό των διαρκών (persistent) αλιευτικών περιοχών, και τέλος (4) στη συμβολή των αποτελεσμάτων στη διαδικασία ΘΧΣ υπό το γενικότερο πλαίσιο της διαχειριστικής προσέγγισης του θαλάσσιου χώρου με βάση το οικοσύστημα. Συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκε η ανάπτυξη τριών μεθοδολογικών προσεγγίσεων που εφαρμόστηκαν σε περιοχές των Ελληνικών θαλασσών. Κατά την επεξεργασία και ανάλογα με τις ανάγκες του κάθε επιμέρους στόχου χρησιμοποιήθηκαν και προσαρμόστηκαν μέθοδοι για την εκτίμηση της αλιευτικής προσπάθειας από τα δεδομένα ΣΠΣ. Για τη μοντελοποίηση των ΣΠΣ χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές όπως: τα Γενικευμένα Αθροιστικά Μοντέλα (GAM), η ανάλυση θερμών σημείων (hotspot analysis) και η ανάλυση χρονοσειρών. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές αξιολόγησης της πιστότητας των τελικών μοντέλων καθώς και της ικανότητάς τους για πρόβλεψη. Η αυτοσυσχέτιση στα κατάλοιπα (residuals), η οποία σε περίπτωση που αγνοηθεί πιθανόν να παραγάγει μεροληπτικές εκτιμήσεις, ελήφθη υπόψη στις μεθόδους GAM που αναπτύχθηκαν.Ο εντοπισμός των σημαντικών αλιευτικών πεδίων της μηχανότρατας βασίστηκε σε μια διαδικασία πολλαπλών σταδίων που συνδυάζει τις εκτιμήσεις της αλιευτικής προσπάθειας από το ΣΠΣ και τα δεδομένα αλιείας (που προέρχονται από πειραματική δειγματοληψία και από παρατηρήσεις επί σκαφών). Αυτή η μεθοδολογική προσέγγιση εφαρμόστηκε για το σύνολο των Ελληνικών μηχανοτρατών που αλιεύουν με τράτα βυθού. Τα δεδομένα αλιείας χρησιμοποιήθηκαν για τη μοντελοποίηση της παρουσίας δεκαπέντε βενθοπελαγικών ειδών τα οποία αποτελούν τα σημαντικότερα εμπορικά είδη-στόχους της μηχανότρατας στη Μεσόγειο. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν ανέδειξαν τους πιο σημαντικούς τόπους αλιείας στην Ελλάδα (ανά εμπορικό είδος και συνολικά).Τα τελευταία χρόνια, το ζήτημα της μείωσης των απορριπτόμενων αλιευμάτων απαιτεί μια καλά προγραμματισμένη διαχειριστική προσέγγιση λαμβάνοντας υπόψη τη μεταβλητότητα των αλιευτικών απορρίψεων στο χώρο και στο χρόνο. Για το σκοπό αυτό, αναπτύχθηκε μια μέθοδος που συνδυάζει τα δεδομένα που προέρχονται από παρατηρήσεις επί σκαφών, περιβαλλοντικές παραμέτρους και εκτιμήσεις αλιευτικής προσπάθειας (από ΣΠΣ). Η μέθοδος εφαρμόστηκε για τις Ελληνικές μηχανότρατες που επιχειρούν στο Ιόνιο Πέλαγος. Κύριους στόχους αποτέλεσαν η χαρτογράφηση (α) των συνολικών απορρίψεων ανά μονάδα αλιευτικής προσπάθειας (kg/h) και (β) η χαρτογράφηση των συνολικών ποσοτήτων απορρίψεων (σε kg) σε μια προκαθορισμένη χωρική μονάδα (μέγεθος κελιού 5x5 χλμ.). Τα απορριπτόμενα αλιεύματα μελετήθηκαν για συγκεκριμένες ομάδες απορριπτόμενων ειδών (π.χ. ιχθύες). Τα αποτελέσματα ανέδειξαν τους τρόπους με τους οποίους οι περιβαλλοντικοί και εποχιακοί παράγοντες επηρεάζουν το ποσοστό απορριπτόμενων αλιευμάτων, προσδιορίζοντας έτσι τις περιοχές με υψηλά ποσοστά απορρίψεων. Η χαρτογράφηση των συνολικών ποσοτήτων απορρίψεων παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για τη διερεύνηση των επιπτώσεων που προκύπτουν από τις πιθανές πολιτικές διαχείρισης της αλιείας (όπως η Ευρωπαϊκή οδηγία για την υποχρεωτική εκφόρτωση των αλιευμάτων) στο περιβάλλον.Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε η χωροχρονική ανάλυση της αλιευτικής προσπάθειας για μια περίοδο 6 ετών (2010-2015). Η ανάλυση έγινε για τις ελληνικές μηχανότρατες που επιχειρούν στη περιοχή του Αιγαίου. Συγκεκριμένα κατά τη διερευνητική ανάλυση των δεδομένων εντοπίστηκαν οι περιοχές που παρουσιάζουν υψηλή αλιευτική προσπάθεια και χαρακτηρίζονται ως θερμά σημεία (hotspots). Επιπρόσθετα, μελετήθηκαν οι κύκλοι, η εποχικότητα, οι τάσεις και η επιμονή των hotspots εντός και κατά τη διάρκεια των ετών. Ακόμα διερευνήθηκε η χωροχρονική συσχέτιση μεταξύ της αλιευτικής προσπάθειας και άλλων περιβαλλοντικών / οικονομικών μεταβλητών (βάθος, χλωροφύλλη-α, τιμή καυσίμων, απόσταση από το λιμάνι). Στο τελευταίο κεφάλαιο της διδακτορικής διατριβής περιγράφεται η πιθανή συμβολή των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από τις παραπάνω μεθοδολογικές προσεγγίσεις στο χωροταξικό σχεδιασμό και στη διαχείριση.