kamniroИсследования водных биологических ресурсов Камчатки и северо-западной части Тихого океанаThe researches of the aquatic biological resources of Kamchatka and the North-West Part of the Pacific Ocean2072-82122782-6236«КамчатНИРО»10.15853/2072-8212.2022.65.42-51kamniro-204Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ СТАТЬИFULL ARTICLESРезультаты использования климато-океанологических предикторов для модели случайного леса (Random Forest) в целях прогнозирования динамики численности подходов горбуши Западной КамчаткиResults of using climate-oceanological predictors in a Random Forest model for the forecast of stock abundance dynamics of pink salmon runs in Western KamchatkaФельдманМ. Г.FeldmanM. G.

Фельдман Марк Геннадиевич, канд. биол. наук, вед. н. с.

Петропавловск-Камчатский

Mark G. Feldman – Ph. D. (Biology), Leading Researcher

Petropavlovsk-Kamchatsky

feldman.m.g@kamniro.ruБугаевА. В.BugaevA. V.

Бугаев Александр Викторович, док. биол. наук, зам. руководителя

Петропавловск-Камчатский

Alexandr V. Bugaev – Dr. of Science (Biology), Deputy Director

Petropavlovsk-Kamchatsky

bugaev.a.v@kamniro.ruТепнинО. Б.TepninO. B.

Тепнин Олег Борисович, зав. сектором

Петропавловск-Камчатский

Oleg B. Tepnin – Head of Division

Petropavlovsk-Kamchatsky

tenpin.o.b@kamniro.ruКамчатский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (КамчатНИРО)РоссияKamchatka Branch of Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (KamchatNIRO)Russian Federation2022120120231654251Copyright © Фельдман М.Г., Бугаев А.В., Тепнин О.Б., 20232023Фельдман М.Г., Бугаев А.В., Тепнин О.Б.Feldman M.G., Bugaev A.V., Tepnin O.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://kamniro.elpub.ru/jour/article/view/204

Совершенствование прогнозирования подходов горбуши является одной из наиболее актуальных проблем управления лососевыми запасами Камчатки. Перспективным методом прогнозирования представляется алгоритм случайного леса деревьев решений (Random Forest) с использованием итеративного отбора наиболее значимых климато-океанологических предикторов. Определены три достоверно влияющих предиктора для модели случайного леса. Ошибка прогноза при этом составила 28%. Для верификации полученных результатов использованы альтернативные методы отбора наилучших признаков. Полученные результаты показали возможность использования исследуемых климато-океанологических предикторов для моделирования прогнозов динамики численности горбуши Западной Камчатки.

An improvement of the forecast of pink salmon runs is one of the most actual problems in management of salmon stocks of Kamchatka. Algorhythm of Random Forest with the use of iterative selection of most important climate-oceanological predictors seem to be promising. Three authenticly influental predictors have been found for the model of Random Forest at the error of the forecast of 28%. Verification of the obtained results used alternative methods of selection of the best predictors. Obtained results have demonstrated possibility of the use of considered climate-oceanological predictors in modeling the forecasts of stock abundance dynamics of pink salmon in Western Kamchatka.

горбуша Западной Камчаткидинамика численности подходовпрогнозированиеклассификациямоделированиеслучайный лесдерево решенийpink salmon of Western Kamchatkastock abundance dynamics of runsforcastingclassificationmodelingrandom forestReferencesБугаев А.В., Тепнин О.Б. 2015. Продуктивность тихоокеанских лососей: влияние термических условий вод в период первой зимы в бассейне Северной Пацифики // Тр. ВНИРО. Т. 158. С. 89– 111.Bugaev A.V., Tepnin O.B. Productivity of Pacific salmon: effects of water temperature conditions during first wintering in the North Pacific basin. Trudy VNIRO, 2015, vol. 158, pp. 89–111. (In Russian)Бугаев А.В., Тепнин О.Б., Радченко В.И. 2018. Климатическая изменчивость и продуктивность тихоокеанских лососей Дальнего Востока России // Исслед. водн. биол. ресурсов Камчатки и сев.-зап. части Тихого океана. Вып. 49. С. 5–50.Bugaev A.V., Tepnin O.B., Radchenko V.I. Climate variability and Pacific salmon productivity in Russian Far East. The researches of the aquatic biological resources of Kamchatka and of the north-west part of the Pacific Ocean, 2018, vol. 49, pp. 5–50. (In Russian)Бугаев А.В., Фельдман М.Г., Тепнин О.Б., Коваль М.В. 2021. Аномалии температуры поверхности воды в западной части Северной Пацифики — потенциальный климатический предиктор прогнозирования тихоокеанских лососей Камчатки // Вопр. рыболовства. Т. 22. № 4. С. 46–62.Bugaev A.V., Feldman M.H., Tepnin O.B., Koval M.V. Water surface temperature anomalies in the western North Pacific – potential climatic predictor of Pacific salmon runs in Kamchatka. Problems of Fisheries, 2021, vol. 22, № 4, pp. 46–62. (In Russian)Фельдман М.Г. 2020. Использование метода Random Forest в целях прогнозирования подходов горбуши северо-востока Камчатки // Исслед. водн. биол. ресурсов Камчатки и сев.-зап. части Тихого океана. Вып. 59. С. 76–96.Feldman M.H. Using the decisions of the random forest algorithm for the purposes of forecasting pink salmon runs on North-Eastern Kamchatka. The researches of the aquatic biological resources of Kamchatka and of the north-west part of the Pacific Ocean, 2020, vol. 59, pp. 76–96. (In Russian)Фельдман М.Г., Бугаев А.В. 2021. Современные принципы управления запасами горбуши Oncorhynchus gorbuscha Камчатского края (динамика численности, прогнозирование, регулирование промысла) // Вопр. рыболовства. Т. 22. № 4. С. 86–95.Feldman M.H., Bugaev A.V. Modern principles of pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) stocks management in the Kamchatka Region (population dynamics, forecasting, fishing regulation). Problems of Fisheries, 2021, vol. 22, no. 4, pp. 86–95. (In Russian)Фельдман М.Г., Шевляков Е.А. 2015. Выживаемость камчатской горбуши как результат совокупного воздействия плотностной регуляции и внешних факторов среды // Изв. ТИНРО. Т. 182. С. 88–114.Feldman M.G., Shevlyakov E.A. Survival of Kamchatka pink salmon as result of combined influence of density regulation and environmental factors. Izvestia TINRO, 2015, vol. 182, pp. 88–114. (In Russian)Фельдман М.Г., Шевляков Е.А., Артюхина Н.Б. 2019. Оценка ориентиров пропуска в реки Западной Камчатки // Исслед. водн. биол. ресурсов Камчатки и сев.-зап. части Тихого океана. Вып. 52. С. 50–78.Feldman M.G., Shevlyakov E.A., Artukhina N.B. Evaluation of the Pacific salmon spawning escapement parameters for the river basins of West Kamchatka. The researches of the aquatic biological resources of Kamchatka and of the north-west part of the Pacific Ocean, 2019, vol. 52, pp. 50–78. (In Russian)Breiman L. 2001. Random Forest // Machine learning. Vol. 45 (1). P. 5–32. Kursa M. 2020. Boruta for those in a hurry. Electronic article. 6 p. (https://cran.r-project.org/web/ packages/Boruta/vignettes/inahurry.pdf)Breiman L. Random Forests. Machine Learning, 2001, no. 45 (1), pp. 5–32. Kursa M. Boruta for those in a hurry. Online article, 2020, 6 p. (https://cran.r-project.org/web/packages/ Boruta/vignettes/inahurry.pdf)Kursa M., Rudnicki W. 2010. Feature Selection with the Boruta Package // Journal of Statistical Software. Vol. 36 (11). P. 2–12.Kursa M., Rudnicki W. Feature Selection with the Boruta Package. Journal of Statistical Software, 2010, vol. 36 (11), pp. 2–12.Linkin M.E., Nigam S. 2008. The North Pacific Oscillation – West Pacific Teleconnection Pattern: Mature – Phase Structure and Winter Impacts // Journal of Climate. Vol. 21 (9). P. 1979–1997.Linkin M.E., Nigam S. The North Pacific Oscillation – West Pacific Teleconnection Pattern: Mature – Phase Structure and Winter Impacts. Journal of Climate, 2008, vol. 21 (9), pp. 1979–1997.Mantua N., Hare S., Zhang Y., Wallace J., Francis R.A. 1997. Pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production, Bull. Amer. Meteor. Soc. № 78. P. 1069–1079.Mantua N., Hare S., Zhang Y., Wallace J., Francis R.A. Pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production. Bull. Amer. Meteor. Soc., 1997, № 78, pp. 1069–1079.Mantua N.J., Hare S.R. 2002. The Pacific Decadal Oscillation // Journal of Oceanography. Vol. 58. P. 35–44.Mantua N.J., Hare S.R. The Pacific Decadal Oscillation. Journal of Oceanography, 2002, vol. 58, pp. 35–44.Thompson D.W.J., Wallace J.M. 1998. The Arctic Oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields // Geophysical Research Letters. № 25. P. 1297–1300.Thompson D.W.J., Wallace J.M. The Arctic Oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields. Geophysical Research Letters, 1998, № 25, pp. 1297–1300.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.