A General Age-structured Model for Ecosystem Management

Et viktig resultat av prosjektet knytter seg til den pelagiske flerbestandsmodellen der en bruker ikke-lineær programmering for å finne optimal fangstsammensetning for sild, makrell og kolmule. I denne modellen ser en både på interaksjon mellom bestandene i biologien og i kostnadsfunksjonen. Det vil si at modellen fanger opp at det er de samme fartøyene som fisker på alle tre arter, nemlig ringnotfartøy. Et resultat som gjennomgående har vist seg robust er at makrellfisket er det mest lønnsomme og bidrar mest. Politikkimplikasjonen av dette er at makrellbestanden bør bygges slik at en kan ta ut til dels betydelig større kvantum enn det en gjør i dag. Resultatene gir fortsatt rom for signifikant fangst av de to andre bestandene. Resultatet bygger på avanserte metoder for parameterestimering (ensembles Kalman-filtrering) og virker robust selv om en tar hensyn til at prisene avtar med økt fangst, altså avtakende etterspørsel. Resultatene fra dette delprosjektet er nå akseptert for publisering i Marine Resource Economics (2016). Et annet spennende resultat knytter seg til en aldersstrukturert enbestandsmodell der en også analyserer lønnsomheten av såkalt «recruitment enhancement». Resultatene viser på at verdien av slike tiltak blir betydelig redusert hvis de ikke samtidig kombineres med en optimal justering av fangst og fiskedødelighet. Det betyr med andre ord at kunstig rekruttering gjennom utsetting av yngel ikke er et tilstrekkelig virkemiddel alene for å øke lønnsomheten, men at det kan fungere bra i kombinasjon med andre tiltak. Disse resultatene er publisert i Marine Policy (2015). I tillegg er det også publisert artikler i Environmental and Resource Economics og Natural Resource Modeling. Førstnevnte bruker en kontinuerlig, ikke-lineær bioøkonomisk modell for å vise hvordan usikkerhet i veksten påvirker optimal utnyttelse når prisene er stokastiske. En ser videre at høstingen bør utføres med forsiktighet hvis prisen antas å dras tilbake til gjennomsnittet (mean-reverting price). Simuleringene viser også at i det lange løp er utnyttelsen lavere enn i den deterministisk løsningen. Den andre studien baserer seg på en stokastisk flerbestandsmodell. Modellen gir optimal høsting for torsk og lodde i et tre-bestanders økosystem i Barentshavet hvor en også har med sild. Den viser at optimal fangst i en stokastiske modell igjen er mer konservativ enn i en tilsvarende deterministisk. Videre fant en at usikkerheten har mye større effekt på den optimale fangsten av byttedyret (lodde) enn fangsten av predatoren (torsk). I 2016 har vi også publisert resultater omkring såkalt "stochastically induced critical depensation". Det dette betyr oversatt til vanlig norsk, er at hvis man introduserer usikkerhet i en bioøkonomisk optimeringsmodell, kan resultatet bli at det er optimalt å fiske opp en bestand som er kommet under et visst kritisk nivå, selv om dette aldri ville være optimalt i den samme modellen uten usikkerhet. Disse resultatene er publisert i to artikler, nemlig Marine Resource Economics (2015) og Natural Resource Modeling (2016). Det er også gjort en god del arbeid på en variant av den aldersstrukturerte modellen som er kontinuerlig både i tid og alder på fisken. Her har en funnet interessante teoretiske resultat, og i tillegg analysert numerisk hvordan fiskemønsteret varierer med en del økonomiske og biologiske parametre.

The background for this project is the general age-structured bioeconomic model that has been developed at SNF, which can include all kinds of technologies in fisheries from schooling (purse seine) fisheries to demersal (bottom trawl) fisheries where the fish is uniformly distributed in the water. We propose to develop this model further both for simulation and optimization purposes and in particular to extend it such that it can be applied as a multi-species model. The model has been presented both at ec onomic and biological meetings around the world and received a lot of attention. The theoretical model has already resulted in an article in AJAE. Researchers abroad have expressed interest for cooperation, and it would be a pity if the momentum of this w ork should be halted due to lack of funding. The generalized age-structured model is, to a much larger extent than existing models, able to incorporate density dependence in the stock. Traditional age-structured models can typically only handle demersal b ottom-trawl type fisheries and not schooling fisheries. The Beverton-Holt model comes out as a special case of our model. The new approach makes it possible to analyze not only the extreme cases of pelagic schooling species on one hand and demersal specie s at the other, but also the more realistic cases between these two extremes. It is also possible to do optimization and not only simulation. Further, optimization can be done on fairly large-scale real-world fish stocks and for quite long time horizons. This makes the model useful for solving practical management problems and yield realistic policy implications. In other words, it is not only a theoretical model but very much a tool for practical management. The main contribution will be detailed advic e on catch and effort allocation in order to increase value added in society along with analysis of consequences for employment and settlement etc. The advice will be based on ecosystem analysis.