Several studies have documented fish populations changing in response to long-term warming. Over the past decade, sea surface temperatures in the Gulf of Maine increased faster than 99% of the global ocean. The warming, which was related to a northward shift in the Gulf Stream and to changes in the Atlantic Multidecadal Oscillation and Pacific Decadal Oscillation, led to reduced recruitment and increased mortality in the region’s Atlantic cod ( Gadus morhua ) stock. Failure to recognize the impact of warming on cod contributed to overfishing. Recovery of this fishery depends on sound management, but the size of the stock depends on future temperature conditions. The experience in the Gulf of Maine highlights the need to incorporate environmental factors into resource management.

MEPS Marine Ecology Progress Series Contact the journal Facebook Twitter RSS Mailing List Subscribe to our mailing list via Mailchimp HomeLatest VolumeAbout the JournalEditorsTheme Sections MEPS 393:111-129 (2009) - DOI: https://doi.org/10.3354/meps08220 Changing spatial distribution of fish stocks in relation to climate and population size on the Northeast United States continental shelf Janet A. Nye1,*, Jason S. Link1, Jonathan A. Hare2, William J. Overholtz1 1National Marine Fisheries Service, Northeast Fisheries Science Center, Woods Hole Laboratory, 166 Water St., Woods Hole, Massachusetts 02543, USA 2National Marine Fisheries Service, Northeast Fisheries Science Center, Narragansett Laboratory, 28 Tarzwell Drive, Narragansett, Rhode Island 02882, USA *Email: janet.nye@noaa.gov ABSTRACT: We tested the hypothesis that recent oceanographic changes associated with climate change in the Northeast United States continental shelf ecosystem have caused a change in spatial distribution of marine fish. To do this, we analyzed temporal trends from 1968 to 2007 in the mean center of biomass, mean depth, mean temperature of occurrence, and area occupied in each of 36 fish stocks. Temporal trends in distribution were compared to time series of both local- and large-scale environmental variables, as well as estimates of survey abundance. Many stocks spanning several taxonomic groups, life-history strategies, and rates of fishing exhibited a poleward shift in their center of biomass, most with a simultaneous increase in depth, and a few with a concomitant expansion of their northern range. However, distributional changes were highly dependent on the biogeography of each species. Stocks located in the southern extent of the survey area exhibited much greater poleward shifts in center of biomass and some occupied habitats at increasingly greater depths. In contrast, minimal changes in the center of biomass were observed in stocks with distributions limited to the Gulf of Maine, but mean depth of these stocks increased while stock size decreased. Large-scale temperature increase and changes in circulation, represented by the Atlantic Multidecadal Oscillation, was the most important factor associated with shifts in the mean center of biomass. Stock size was more often correlated with the total area occupied by each species. These changes in spatial distribution of fish stocks are likely to persist such that stock structure should be re-evaluated for some species. KEY WORDS: Atlantic Multidecadal Oscillation · Climate change · Biogeography · Center of biomass · Northeast United States continental shelf · Distribution · Area–abundance relationships Full text in pdf format Supplementary material PreviousNextCite this article as: Nye JA, Link JS, Hare JA, Overholtz WJ (2009) Changing spatial distribution of fish stocks in relation to climate and population size on the Northeast United States continental shelf. Mar Ecol Prog Ser 393:111-129. https://doi.org/10.3354/meps08220Export citation RSS - Facebook - Tweet - linkedIn Cited by Published in MEPS Vol. 393. Online publication date: October 30, 2009 Print ISSN: 0171-8630; Online ISSN: 1616-1599 Copyright © 2009 Inter-Research.

Global climate models were used to assess changes in the mean, variability and extreme sea surface temperatures (SSTs) in northern oceans with a focus on large marine ecosystems (LMEs) adjacent to North America, Europe, and the Arctic Ocean. Results were obtained from 26 models in the Community Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) archive and 30 simulations from the National Center for Atmospheric Research Large Ensemble Community Project (CESM-LENS). All of the simulations used the observed greenhouse gas concentrations for 1976–2005 and the RCP8.5 “business as usual” scenario for greenhouse gases through the remainder of the 21st century. In general, differences between models are substantially larger than among the simulations in the CESM-LENS, indicating that the SST changes are more strongly affected by model formulation than internal climate variability. The annual SST trends over 1976–2099 in the 18 LMEs examined here are all positive ranging from 0.05 to 0.5°C decade–1. SST changes by the end of the 21st century are primarily due to a positive shift in the mean with only modest changes in the variability in most LMEs, resulting in a substantial increase in warm extremes and decrease in cold extremes. The shift in the mean is so large that in many regions SSTs during 2070–2099 will always be warmer than the warmest year during 1976–2005. The SST trends are generally stronger in summer than in winter, as greenhouse gas heating is integrated over a much shallower climatological mixed layer depth in summer than in winter, which amplifies the seasonal cycle of SST over the 21st century. In the Arctic, the mean SST and its variability increases substantially during summer, when it is ice free, but not during winter when a thin layer of ice reforms and SSTs remain near the freezing point.