Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3488| Control óptimo de una pesquería sujeta a un régimen de oscilaciones inducidas por colapsos y recuperaciones de los niveles de biomasa: Optimal control of a fishery subject to a regime of oscillations induced collapses and recoveries of biomass levels: | |
| Dora Julia Borbón González | |
| Héctor Alonso Echavarría Heras | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Marine resources,Optimal control,Marine sciences,Anchoveta norteña,Pesquerías,Recursos marinos,Control óptimo,Engraulis mordax Girard,Baja California,Ciencias del mar,Northern anchovy,Fishery | |
| Con el propósito de desarrollar metodologías que posibiliten la realización de estudios de optimalidad en sistemas de explotación de recursos pesqueros y la identificación y aplicación de modelos generalizados de producción en el diseño de estrategias de manejo óptimo de una pesquería, se aplicó la técnica matemática de Control óptimo determinista a los datos de la pesquería de la anchoveta norteña (Engraulis mordax) de la costa oeste de Baja California, período 1972-1998, utilizando el modelo de producción de Gompertz-Fox para describir la variación de la biomasa del recurso en el tiempo. Se desarrollaron expresiones generalizadas del modelo de Gompertz-Fox al variar en el tiempo el factor de escala de la tasa de crecimiento natural de la población, r, .y la capacidad de carga del sistema, K; se identificaron los estimadores de los parámetros para cada una de las expresiones generalizadas abordadas, así como para el modelo con parámetros constantes. Las oscilaciones en la biomasa del recurso se modelaron mediante la representación de las funciones que determinan a r y a K como una serie de Fourier truncada. Una vez determinados los estimadores de los parámetros, se trabajó con el problema de optimización consistente en maximizar los ingresos netos totales descontados, derivados de la explotación del recurso, cuando se especifica como variable de control al esfuerzo pesquero; se abordaron los casos autónomo y no- autónomo. La información sobre capturas comerciales y esfuerzo pesquero ejercido se obtuvo del Centro Regional de Investigaciones Pesqueras de Ensenada, Baja California y la información de tipo económico, necesaria para efectuar el análisis bioeconómico, de diversas fuentes. Se obtuvieron resultados satisfactorios en el ajuste de parámetros del modelo de GompertzFox de parámetros constantes y generalizaciones abordadas, con porcentajes de variabilidad explicada por el modelo que van de un 75 a un 89.7 %, así como valores aceptables para los errores estándar calculados para los estimadores de los parámetros, en cada caso. La representación de los parámetros r y K en téminos de funciones periódicas generó valores de r cercanos a cero para los años 1972, 1977, 1982, 1987, 1992 y 1997, en los que se han presentado eventos El Niño; mientras que K osciló alternando los valores máximos y mínimos para los años en que r es cercana a cero; se observaron grandes oscilaciones para la biomasa simulada, presentando mínimos en algunos años El Niño. La aplicación de la técnica de Control óptimo condujo a la determinación de la senda óptima, nivel de biomasa óptimo, así como del esfuerzo óptimo; los cuales permitieron definir una estrategia de explotación óptima y la realización del estudio retrospectivo de la optimalidad del esfuerzo pesquero ejercido en la pesquería. Se desarrolló también una metodología para efectuar el análisis de viabilidad para la biomasa del recurso cuando se aplica un esfuerzo pesquero igual a su cota superior, Emax, y se especifica un umbral de colapso de un 1 O % del nivel asintótico para la biomasa. Los resultados muestran que la estrategia de explotación aplicada en la pesquería fue sub.;óptima, para los distintos casos analizados, dado que el esfuerzo pesquero aplicado no mantuvo el nivel de biomasa, calculada a partir de datos de captura por unidad de esfuerzo, sobre la senda óptima; en particular, cuando se usó el modelo de parámetros constantes, bajo el caso autónomo, se observó que al usar el precio de la anchoveta destinada al proceso de reducción se concluye que la pesca solo debió permitirse durante pocos años del horizonte temporal de funcionamiento de la pesquería. Para las generalizaciones del modelo en las que r es función del tiempo, se observó que el esfuerzo real aplicado en la pesquería excedió al esfuerzo óptimo para los años 1972, 1977, 1982 y 1987, lo cual podría haber influido en la declinación en las capturas observada a partir de 1982; también se observa el gran efecto de los valores de r cercanos a cero sobre la biomasa óptima, predominando sobre el efecto de las variables económicas. Los valores calculados para el Emax presentaron valores mínimos, en años El Niño, cuando 'r varía en el tiempo; sin embargo se observa que la biomasa calculada bajo el Emax oscila pero nunca cae hasta el valor del umbral de colapso establecido, lo cual nos indica la pertinencia de la metodología desarrollada. Los resultados derivados de las generalizaciones del modelo de Gompertz-Fox permiten identificar la influencia de eventos El Niño sobre la pesquería de anchoveta, pero no es posible ignorar el efecto de la intensa explotación a la que estuvo sujeta la pesquería y la probable influencia sobre su colapso; la política óptima de manejo debiera primeramente permitir su reconstrucción y posteriormente aplicarse un manejo conservativo reduciendo el esfuerzo en condiciones ambientales adversas, a valores determinados por el nivel de esfuerzo óptimo, calculado con la técnica de Control óptimo. La generalización del modelo de Gompertz-Fox, al hacer variar en el tiempo los parámetros r y K, permite modelar adecuadamente una pesquería sujeta a oscilaciones en el nivel de biomasa. The fundamental aim of this research is the development of theoretical tools that will facilitate optimality evaluations in systems of exploitation of fishing resources and the identification and application of generalized production models in the design of optimal management policies. The obtained results were applied to the analysis of capture by unit effort data associated with the northern anchovy (Engraulis mordax) fishery of the west oast of Baja California, period 1972-1998. Generalized expressions of the Gompertz-Fox model were developed varying r in time, the factor of scale of the rate of the population's natural growth and the carrying capacity of the system, K ; estimators of the parameters were identified for each one of the considered generalized expressions, as well as for the model with constant parameters. The oscillations in the biomass of the resource were modeled by means of the representation of r and K in terms of truncated Fourier series. Using these estimators and Optimal Control Theory Methods I addressed the problem of optimization dealing with the maximization of the net discounted revenues derived from the exploitation of the resource, when fishing effort is specified as a control variable; the autonomous and non-autonomous cases were approached. The information about commercial captures and applied fishing effort was obtained from the Centro Regional de Investigaciones Pesqueras de Ensenada, Baja California and the necessary economic information to carry on the bioeconomic analysis was obtained from several sources. Satisfactory results were obtained when fitting the Gompertz-Fox model with constant parameters and also for the considered generalizations, obtaining determination coefficients that go from a 75 to 89.7%, as well as acceptable values for the standard errors calculated for the estimators of the involved parameters. The representation of the parameters r and K in terms of periodic functions generated almost vanishing values for r for the years 1972, 1977, 1982, 1987, 1992 and 1997, were El Niño events have ocurred; while K oscillated alternating between maxima and minima values for the years where r was almost vanishing; big oscillations were also observed for the simulated biomass, presenting mínima in sorne years. The application of the technique of Optimal Control led to the determination of the optimal path, the level of optimal biomass, as well as the optimal effort; which allowed the definition of a strategy of optimal exploitation and the realization of a retrospective study for the optimality of the fishing effort applied to the fishery. Also, amethodology was developed to perform the viability analysis for the biomass of the re so urce when a fishing effort similar to a hypothetical upper bound, E max , for the fishing effort is applied and a threshold of collapse of 10% of the asymptotic biomass level is specified. The results show that the strategy of exploitation applied in the fishery was suboptimal, for the different cases analyzed, since the applied fishing effort did not maintain the level of predicted biomass over the optimal path; in particular, for the model with constant parameters, the results indicate that whenever the price of the anchovy for the reduction process is used, fishing should have been only allowed during few years of the time horizon of operation of the fishery. For those, generalizations of the model in which r is a function of time, the reported effort applied in the fishery exceeded the predicted optima! effort leve! for the years 1972, 1977, 1982 and 1987; this could have in:fluenced the observed decline in captures observed which started from 1982; the great effect of the near zero values of r is also observed on the optima! biomass, prevailing on the effect of the economic variables. The values calculated for E max presented minimum values, in years El Niño, when r varies in time; the biomass calculated under the E max oscillates however, it never felt under the value of the established collapse threshold, indicating the relevance of the developed methodology. he results derived from the generalizations of the Gompertz-Fox model allow for the identification of the in:fluence of events El niño on the anchovy fishery, but it is not possible to ignore the effect due to the intense exploitation over the resource and its probable influence on the collapse; the optima! management policy should firstly allow for recovery and later on conservative management should be applied which must foresee a reduction of effort under adverse environmental conditions, to values determined by the leve! of optimality, calculated with the provided optimal control techniques. The generalization of the Gompertz-Fox model, varying in time the parameters r and K, appropriately models a fishery subject to oscillations in the leve! of biomass. The model with r and K varying at the same time is the one which provides the greatest information. It is possible to apply the formal tools developed here to the study of other fisheries. | |
| CICESE | |
| 2002 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Borbón González, D. J. 2002.Control óptimo de una pesquería sujeta a un régimen de oscilaciones inducidas por colapsos y recuperaciones de los niveles de biomasa: el caso de la anchoveta norteña (Engraulis mordax Girard). Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 176 pp. | |
| PECES Y FAUNA SILVESTRE | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Ecología Marina |
Cargar archivos:
| Fichero | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|
| 150421.pdf | 10.28 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |