Report of the Study Group on Biological Characteristics ... - ICES

160
ICES SGBICEPS REPORT 2010 SCICOM STEERING GROUP ON ECOSYSTEMS FUNCTION ICES CM 2010/SSGEF:03 REF . WGNAS, WGRECORDS, SSGEF SCICOM, ACOM Report of the Study Group on Biological Characteristics as Predictors of Salmon Abundance (SGBICEPS) 24–26 November 2009 ICES Headquarters, Copenhagen, Denmark

Transcript of Report of the Study Group on Biological Characteristics ... - ICES

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 SCICOM STEERING GROUP ON ECOSYSTEMS FUNCTION

ICES CM 2010/SSGEF:03

REF. WGNAS, WGRECORDS, SSGEF SCICOM, ACOM

Report of the Study Group on Biological Characteristics as Predictors of Salmon Abundance (SGBICEPS)

24–26 November 2009

ICES Headquarters, Copenhagen, Denmark

 

 

International Council for the Exploration of the Sea 

Conseil International pour l’Exploration de la Mer 

H. C. Andersens Boulevard 44–46 

DK‐1553 Copenhagen V 

Denmark 

Telephone (+45) 33 38 67 00 

Telefax (+45) 33 93 42 15  

www.ices.dk 

[email protected] 

Recommended format for purposes of citation: 

ICES. 2010. Report of the Study Group on Biological Characteristics as Predictors of 

Salmon Abundance (SGBICEPS), 24–26 November 2009, ICES Headquarters, Copen‐

hagen, Denmark. ICES CM 2010/SSGEF:03. 158 pp. 

For permission to reproduce material from this publication, please apply to the Gen‐

eral Secretary. 

The document is a report of an Expert Group under the auspices of the International 

Council for the Exploration of the Sea and does not necessarily represent the views of 

the Council. 

© 2010 International Council for the Exploration of the Sea 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | i

 

Contents

Executive summary ................................................................................................................ 3 

1  Introduction .................................................................................................................... 4 

1.1  Main tasks .............................................................................................................. 4 

1.2  Participants ............................................................................................................ 4 

1.3  Background ........................................................................................................... 5 

2  Summary of literature ................................................................................................... 6 

2.1  Salmon life history strategies .............................................................................. 6 

2.2  Salmon in the Sea .................................................................................................. 8 

2.3  Climatic/oceanic factors ..................................................................................... 18 

2.4  Salmon in Freshwater ......................................................................................... 22 

3  Data sets ......................................................................................................................... 32 

3.1  Data sources and requirements ........................................................................ 32 

3.2  Data on biological characteristics – update on developments ...................... 33 

3.3  Data quality issues – caveats and limitations ................................................. 35 

3.4  Environmental data sets .................................................................................... 39 

4  Case Studies .................................................................................................................. 40 

4.1  Long‐term  changes  in  biological  characteristics  of  smolts  on  the 

River  Bush,  N.  Ireland  and  associations  with  environmental 

parameters ........................................................................................................... 40 

4.2  Update on biological characteristics of salmon from the River Dee, 

North Wales and other monitored rivers in UK (England & Wales) 

and associations with environmental parameters .......................................... 44 

4.3  Biological  characteristics  of  salmon  from  the  River  Frome  – UK 

(England & Wales) .............................................................................................. 50 

4.4  Biological  characteristics  of  salmon  from  the  River  Test  –  UK 

(England & Wales) .............................................................................................. 50 

4.5  Evidence for later age at maturity in Norwegian salmon stocks in 

recent years .......................................................................................................... 51 

4.6  Baltic Sea – changes in post‐smolt survival and the factors affecting 

it ............................................................................................................................ 52 

4.7  Baltic  Sea  –  review  of  Swedish  tagging  experiments  and 

implications for estimating post‐smolt survival ............................................. 62 

4.8  Fecundity of Penobscot River broodstock ....................................................... 62 

4.9  Smolt summary data for two monitored river sites in UK(Scotland) .......... 62 

4.10  Burrishoole wild salmon census programme ................................................. 65 

5  Exploratory analyses ................................................................................................... 69 

5.1  Analyses of  long‐term variation  in  condition  factor  in  relation  to 

ocean climate ....................................................................................................... 70 

ii | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

5.2  Biological characteristics data sets – temporal trends ................................... 71 

5.3  Biological characteristics data sets – spatial patterns..................................... 73 

5.4  Overview of preliminary analyses of temporal and spatial trends ............. 81 

5.5  Exploration of two‐way relationships ............................................................. 88 

5.6  Long‐term variation and  changes  in  age  at  smoltification  in  four 

major Scottish salmon rivers ........................................................................... 100 

5.7  Among‐river  comparisons  of  mean  river  age  and  proportional 

river  age  composition  in  four major Scottish  salmon  rivers:  2SW 

“summer” salmon (returning May‐August/September) ............................. 107 

5.8  Among‐river  comparisons  of  mean  river  age  and  proportional 

river  age  composition  in  four major Scottish  salmon  rivers:  1SW 

grilse (returning April–August/September) .................................................. 113 

5.9  Analysis of the time‐series of the emigrant smolt run, River North 

Esk (1964–2008) ................................................................................................. 119 

5.10  Correlations between the length of returning 1SW salmon and the 

PFA of maturing (1SW) salmon ...................................................................... 123 

5.11  Is there evidence of a change in overall (egg‐adult) mortality over 

time? ................................................................................................................... 126 

6  Overview and recommendations ............................................................................ 137 

Annex 1: List of participants ............................................................................................. 139 

Annex 2: List of working documents/presentations and data sets ............................ 141 

Annex 3: References ........................................................................................................... 143 

 

 

 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 3

 

Executive summary

A second meeting of the Study Group on the identification of biological characteristics 

for use as predictors of  salmon abundance  [SGBICEPS] was agreed by  ICES at  the 

2009 Annual Science Conference (C. Res. 2009/2/SSGEF03) and met at ICES HQ, Co‐

penhagen from 24 to 26 November, 2009. 

The meeting was  chaired  by  Ian Russell, UK  and  attended  by  11  people  from  five 

European countries. Data were made available for stocks throughout the geographic 

range of Atlantic salmon ‐ Canada, USA, Iceland, Russia, Finland, Norway, Sweden, 

UK (Scotland), UK (England & Wales), UK (N. Ireland) and France. 

The main objectives of the meeting were to  identify and compile time series of data 

on biological characteristics of Atlantic salmon and conduct preliminary analyses on 

these data as a basis for developing, and where possible testing, hypotheses relating 

any observed changes in these characteristics to trends in freshwater/marine mortal‐

ity and/or abundance of Atlantic salmon stocks and/or environmental changes. 

The Study Group report, in addressing the ToR, provides: (1) an updated summary of 

the available literature; (2) a description of the available data sets and how these were 

compiled; (3) a number of case studies; (4) details of exploratory analyses of the full 

data set; and (5) an overview and recommendations.  

In brief: 

Literature  ‐  the review summarises  the  life history strategies of salmon and 

changes  in  biological  characteristics  of  different  life  stages  across  the  geo‐

graphic  range  of  the  species  in  relation  to  key  environmental  variables. A 

number of existing, and sometimes conflicting, hypotheses relating to factors 

regulating the mortality of salmon are considered. 

Data  sets  –  additional data  sets providing  time  series of various biological 

characteristics were made available to the Study Group. Information was also 

compiled  in relation  to  the various sampling programmes  from which data 

were derived, and methodological differences noted.    

Case studies ‐ information from a number of new river or area‐specific inves‐

tigations were  presented  and  reviewed  and  other  case  studies  updated. A 

number of hypotheses were investigated. 

Exploratory  analyses  ‐  the  extended  data  sets  of  stock‐specific  biological 

characteristics were re‐examined for possible temporal trends and to explore 

changes in biological characteristics over broader spatial scales. A number of 

hypotheses were also explored. Results included a clear relationship between 

the size of 1SW salmon returning to Europe and their abundance. 

Recommendations – the Study Group highlighted the importance of monitor‐

ing  programmes  for  collecting  information  on  biological  characteristics  of 

salmon  and  recommended  better  utilisation  of  such  data  sets,  recognising 

that  the value of analysing a number of data sets  together  far exceeds  their 

value  when  analysed  separately. While  further  work  was  warranted,  the 

Study Group felt that it had probably gone as far as it could in addressing the 

ToR and  that  further progress might best be made by other groups  (e.g.  in‐

volving  modellers,  biological  oceanographers),  potentially  in  response  to 

specific management requirements.  

4 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

1 Introduction

1.1 Main tasks

In June 2008, NASCO asked ICES to  ‘continue the work already  initiated to  investi‐

gate associations between changes in biological characteristics of all life stages of At‐

lantic salmon, environmental changes and variations in marine survival with a view 

to  identifying predictors of abundance’. WGNAS had begun work on  this question, 

but had  been unable  to make  significant progress due  to  other work pressures. A 

need was therefore  identified for a separate expert group to take on this task  if sig‐

nificant progress was to be made with addressing NASCO’s request for this advice. 

At  the  2008  Annual  Science  Conference,  ICES  made  a  resolution  (C.  Res. 

2008/2/DFC02)  that a Study Group on  the  identification of biological  characteristics 

for  use  as  predictors  of  salmon  abundance  [SGBICEPS]  (Chair:  Ian  Russell,  UK) 

should be set up. This met for the first time in Lowestoft, England, from 3 to 5 March, 

2009. In June 2009, NASCO repeated  its request to ICES (as above) and  it was subse‐

quently  recommended  at  the  2009  Annual  Science  Conference  (C.  Res. 

2009/2/SSGEF03)  that  the Study Group would meet again at  ICES HQ, Copenhagen 

from 24 to 26 November 2009 to continue its work. By addressing this topic within a 

Study Group, ICES hoped it would be possible to provide the opportunity for scien‐

tists working on both Baltic and Atlantic salmon to contribute to the work. The terms 

of reference given by ICES were as follows:  

a ) identify data sources and  compile time series of data on marine mortality 

of salmon, salmon abundance, biological characteristics of salmon and re‐

lated environmental information;  

b ) consider  hypotheses  relating mortality  (freshwater  and marine)    and/or 

abundance  trends  for Atlantic  salmon  stocks with  changes  in  biological 

characteristics of all life stages  and environmental changes; 

c ) conduct preliminary analyses to explore the available datasets and test the 

hypotheses. 

The second Study Group meeting was attended by 11 people and these are listed in 

Section 1.2; the full address list of the participants is provided at Annex 1. The Study 

Group  received  a  number  of  presentations  and  considered  various working docu‐

ments; these are listed at Annex 2. In addition, the Study Group further updated and 

examined data  relating  to biological characteristics of salmon  from a wide  range of 

stocks around  the North Atlantic and Baltic. Data were available  for analysis  from 

salmon stocks in Canada, USA, Iceland, Russia, Finland, Norway, Sweden, UK (Scot‐

land), UK  (England & Wales), UK  (N.  Ireland)  and  France. A  full  list  of  the  data 

sources and the contributors is also provided at Annex 2.  

1.2 Participants

Ian Russell (Chair)    UK (England & Wales)  

Miran Aprahamian    UK (England & Wales) 

Ian Davidson      UK (England & Wales) 

Peder Fiske      Norway 

Anton Ibbotson     UK (England & Wales) 

Richard Kennedy    UK (N. Ireland) 

Julian MacLean     UK (Scotland)  

Stig Pedersen      Denmark 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 5

 

Ted Potter      UK (England & Wales) 

Ger Rogan      Ireland 

Chris Todd      UK (Scotland) 

Two people who attended the first Study Group meeting, but were unable to attend 

the  second  meeting,  also  made  contributions  to  this  second  report  of  the  Study 

Group. Subsequent to the completion of the second meeting, Erik Petersson (Sweden) 

and  Jon Barry  (UK  (England & Wales))  completed  further analyses of  the updated 

data sets. Their valuable contribution to the work of the Study Group is therefore ac‐

knowledged. 

1.3 Background

Over the past 20–30 years there has been a marked decline in the abundance of Atlan‐

tic salmon across the species’ distributional range (Figure 1.3.1). Wild Atlantic salmon 

populations are declining across most of their home range and, in some cases, disap‐

pearing  (ICES, 2008a). Generally, populations on  the southern edge of  the distribu‐

tion seem to have suffered the greatest decline (Parrish et al., 1998; Jonsson & Jonsson, 

2009; Vøllestad  et  al.,  2009). This may  be  linked  to  climatic  factors. The decline  in 

salmon abundance has coincided with a variety of environmental changes  linked to 

an increase in greenhouse gases and a corresponding increase in temperatures (IPCC, 

2001), which is most  likely to have manifest effects at the edge of the species range. 

However, these areas are often also the ones with higher human population density 

and therefore, typically, where potential impacts on the freshwater environment may 

also be greater. This has potential implications for the survival of juvenile salmon and 

their resulting fitness when they migrate to sea as smolts (e.g. Fairchild et al., 2002). In 

addition to changes  in climate and potential freshwater  issues, various other factors 

have been postulated as possibly contributing to the decline in stock abundance, in‐

cluding predation, aquaculture impacts and the effects of fisheries. 

 

Figure 1.3.1. Approximate oceanic distribution area of Atlantic salmon. 

6 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Atlantic salmon occupy three aquatic habitats during their  life‐cycle: freshwater, es‐

tuarine and marine. Similar factors contribute to mortality in each of these habitats – 

competition, predation and environmental factors ‐ but despite occurring in different 

habitats  these  are  not  independent. Conditions  experienced within  the  freshwater 

environment can affect the survival of emigrating smolts and marine conditions may 

subsequently modify the spawning success of fish in freshwater.  

It should be noted  that  the decline  in salmon populations has occurred despite sig‐

nificant  reductions  in exploitation, although  this does not preclude possible  fishery 

effects. An underlying cause has been a marked  increase  in  the natural mortality of 

salmon at sea – the proportion of fish surviving between the smolts’ seaward migra‐

tion and their return to freshwater as adult fish (e.g. Peyronnet et al., 2008). The proc‐

esses controlling marine survival are relatively poorly understood (Friedland, 1998), 

although there is growing support for the hypotheses that survival and recruitment is 

mediated by growth during the post‐smolt year, for European stocks at least (Fried‐

land et al., 2009). 

In  addition  to  the declines  in  abundance,  changes  in  salmon  life histories  are  also 

widely reported throughout their geographic range, affecting factors such as sea‐age 

composition, size at age, age at maturity, condition, sex ratio and growth rates  (e.g. 

Nicieza & Braña, 1993; Hutchings & Jones, 1998; Niemelä et al., 2006; Peyronnet et al., 

2007; Aprahamian et al., 2008; Todd et al., 2008). Changes are also manifest  in fresh‐

water  stages,  affecting  factors  such  as  the  size  and  growth  of parr  and  the  age  of 

smolting (e.g. Davidson & Hazelwood, 2005; Jutila et al., 2006).  

In addressing the terms of reference posed by NASCO, the Study Group have been 

asked to consider hypotheses relating marine mortality and/or abundance trends for 

Atlantic salmon stocks with changes in biological characteristics of all life stages and 

environmental changes. The purpose is to determine whether declines in marine sur‐

vival and abundance coincide with changes  in  the biological characteristics of  juve‐

niles in fresh water or are modifying characteristics of adult fish (e.g. size at age, age 

at maturity, condition, sex  ratio, growth  rates, etc.), and whether  these changes are 

linked with environmental change.  

As  a  foundation  for  addressing  these  questions,  Section  2  attempts  to  summarise 

available information on the life history strategies of salmon and changes in their bio‐

logical characteristics in relation to some of the key environmental variables, as a ba‐

sis for developing hypotheses as to what the possible underlying mechanisms might 

be.  This review of the literature was compiled and included as part of the first Study 

Group report (ICES, 2009a). However, brief updates have been included here where 

new information has come to light. 

2 Summary of literature

2.1 Salmon life history strategies

Atlantic  salmon have highly diverse and plastic  life‐history  traits and occupy a di‐

verse array of environments (Elliott et al., 1998). This diversity has been suggested as 

the mechanism  that enables small populations  to persist  (Saunders & Schom, 1985). 

Atlantic  salmon  populations  vary  from  fully  freshwater  resident  to  anadromous 

forms. Freshwater resident populations occur throughout the range of the species in 

North America, but are relatively uncommon in Europe (MacCrimmon & Gots, 1979). 

Non anadromous populations exist in water courses that are isolated from the sea but 

also  in sympatry with anadromous populations.  In contrast  to Arctic charr,  there  is 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 7

 

no correlation between the prevalence of anadromous forms and latitude (Klemetsen 

et al., 2003). Atlantic salmon also exhibit variability, both within and among popula‐

tions, in factors such as freshwater habitat use, length of freshwater residence and age 

at maturity (Klemetsen et al., 2003). 

Most Atlantic salmon populations are anadromous, with smolts migrating  to sea  to 

exploit the more abundant marine food resources and attain a large size at maturity 

before returning to freshwater to breed.  The majority of these fish undergo extensive 

oceanic migrations (Hansen & Quinn, 1998). However, stocks in the Baltic Sea (Karls‐

son & Karlström, 1994) and Inner Bay of Fundy (Amiro, 1998) tend to stay within the 

confines of these respective areas, although there is evidence that the latter may not 

be a successful strategy and may be changing (Hubley et al., 2008). Some stocks at the 

northern extremity of the North American distribution remain close to the river, ma‐

ture after just a few months at sea and are known as ‘estuarine’ salmon. There is some 

evidence that the incidence of these fish has become more prevalent in recent years in 

certain rivers (Downton et al., 2001).  

Fish  typically  return  to  their natal  rivers  to  spawn,  resulting  in a  certain degree of 

reproductive  isolation  between  different  populations,  although  some  straying  into 

other rivers does usually occur (Marshall et al., 1998). Salmon normally spawn in the 

same season that they return to freshwater, but this does not always apply (Webb & 

Campbell, 2000).  

Unlike most  Pacific  salmon,  Atlantic  salmon  can  spawn  repeatedly  (i.e.  they  are 

iteroparous), although there is wide variability between populations. Salmon mature 

at various sea‐ages, typically maturing for the first time as 1 to 3 sea‐winter (SW) fish, 

but also sometimes at older sea‐ages. The biological characteristics  (e.g. size at age, 

sex  ratio,  smolt  age,  fecundity,  etc.)  of  these  sea‐age  groups  vary widely  among 

stocks and with geographic location. For example, maiden 5SW salmon occur in the 

River Tana  (Teno)  in northern Europe  (Erkinaro  et  al.,  1997), while  stocks  in New‐

foundland consist almost entirely of salmon which mature as 1SW fish (Dempson et 

al., 1986). 

Life‐history characteristics are  further complicated by  the  fact  that parr can also be‐

come sexually mature. This is typically restricted to males, although there are isolated 

reports of mature female parr (e.g. Power, 1969; Moore & Riley, 1992). Sexually ma‐

ture male parr successfully mate with mature adult females both in the presence and 

absence of adult males (Myers & Hutchings, 1987) and are thought to play an impor‐

tant role in maintaining small populations (L’Abée‐Lund, 1989). Reduction of the ef‐

fective  population  size  (Ne)  can  radically  alter  the  rate  of  loss  of  genetic 

heterozygosity in any population and this may be especially pertinent to small river 

stocks.  Martinez et al. (2000), for example, assessed the frequency of successful fertili‐

zations by precocious male parr in three threatened river stocks at the southern dis‐

tributional limit of salmon in Europe.  They found frequent multiple paternity of eggs 

within redds, and that precocious parr were sufficiently successful to have significant 

effects in increasing Ne.   

Life‐history strategies are a means to successful reproduction and flexibility of these 

strategies  is a characteristic of salmonid species  (Thorpe, 1990). Stocks of salmonids 

are  often defined  by  a propensity  to migrate  and mature  at particular  ages,  but  if 

transplanted  to  a  non‐native  environment  they perform differently  (Thorpe,  1990). 

Hence, the environment influences their genetic predisposition to follow a particular 

life‐history  strategy. However,  the direction of  those decisions may depend on  the 

current metabolic performance of the individual. Therefore, such developmental de‐

8 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

cisions may be viewed within an abiotic‐biotic regulatory continuum, depending on 

the abiotic environment for their initiation and the biotic environment for their com‐

pletion (Thorpe, 1990). 

The high degree of variability in life‐history characteristics and phenotypic plasticity 

needs to be borne in mind and provides a necessary backdrop for reviewing and as‐

sessing recent changes  in biological characteristics of the fish. It  is also  important to 

bear in mind that many of these biological characteristics are inextricably linked – e.g. 

growth, maturation and run timing – and thus impossible to consider in isolation. 

2.2 Salmon in the Sea

Marine survival

Marine  survival  of  salmon  is  typically  expressed  as  the  proportion  of  emigrating 

smolts  that return  to homewaters  (to  the coast) or  to  their river of origin as 1SW or 

2SW adults. In reality, these ratios are return rates rather than survival rates (Crozier 

et al., 2003) since they reflect the effects of both mortality and maturation. Changes in 

the age at maturation may affect the relative proportions of a smolt cohort that return 

as 1SW or 2SW fish, but this can also result from changes in natural mortality in dif‐

ferent areas of the ocean. Nevertheless, these return rates can be considered as con‐

venient indicators of survival (Crozier et al., 2003). 

Numerous factors are thought to affect the survival of salmon in the sea, both biotic 

and  abiotic,  although  their  relative  impact  and  the  interaction  between  them  are 

poorly  understood.  Marine  mortality  of  salmon  is  considered  to  be  density‐

independent since salmon abundance  is not constrained by  the carrying capacity of 

the NE Atlantic  (Jonsson &  Jonsson,  2004).  Instead, density‐independent processes 

are believed to regulate marine mortality either directly (physiologically) or indirectly 

by controlling a fish’s ability to feed (find high densities of prey), migrate or escape 

predators. 

Sources of marine mortality, in general, are poorly understood due to a lack of basic 

knowledge  about post‐smolt distributions  and habits  (Friedland,  1998; Dadswell  et 

al., 2010), although information on post‐smolt distribution is improving (e.g. Holm et 

al.,  2000). However,  it  is generally  accepted  that  the main marine mortality  events 

take place during the first year of sea life when survival, maturation, and migration 

trajectories are being defined (Hansen & Quinn, 1998; Potter & Crozier, 2000; Fried‐

land et al., 2005, 2009). The key factors influencing the mortality of salmon in the sea 

are believed to be: 

Environment –  climatic variations play a key  role  in  shaping  the marine 

environment, affecting currents, gyres and sea surface temperatures (SST). 

Such factors can impact upon salmon directly (e.g. migration routes) or in‐

directly  (e.g. effects on  the abundance and distribution of prey species or 

predators). The broad  scale declines  in  salmon  abundance  and  the more 

pronounced declines for MSW salmon point to changes in the marine envi‐

ronment affecting the survival of salmon at sea. Friedland & Reddin (1993) 

demonstrated correlations between the area of potential post‐smolt habitat 

in  the  sea, defined as  the  area  combining  their optimal  temperature and 

full  salinity,  and  catches  of  salmon  from  that  area. More  recent  studies 

have  confirmed  such  links  for  European  stocks  occupying  the  eastern 

North  Atlantic,  though  the  pattern  for North  American  stocks  and  the 

western North Atlantic (e.g. Gulf of St Lawrence) are rather more complex 

(Friedland et al., 2003a, b, 2009). 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 9

 

Food – growth and survival are likely to be affected by the abundance and 

distribution of suitable prey, particularly during  the period of  initial ma‐

rine  residence. When  smolts  enter  saltwater  their  energy expenditure  in‐

creases  and  scarce  food  resources  at  this  time may  result  in  increased 

mortality. A lack of food would also reduce growth and increase the likeli‐

hood of predation. The diet of salmon has been shown to change over time 

(Andreassen et al., 2001; Haugland et al., 2006) and with sea‐age (Jacobsen 

& Hansen,  2001),  but  is  still poorly understood.    For  example,  although 

stomach  contents  analysis  permits  an  appraisal  and  comparison  of  prey 

items taken in differing locations and for salmon of differing size and sea‐

age, no detailed assessment of active prey choice is yet possible because of 

a lack of comprehensive data on prey availability.  

Growth – salmon exhibit higher rates of growth and mortality than other 

pelagic  species  (Cairns,  2003).  This  strategy  is  speculated  to  represent  a 

trade‐off between  the  two and highlights  the possible  importance of ma‐

rine growth in controlling marine survival and recruitment. It is generally 

accepted  that mortality at sea  is growth mediated  (Friedland et al., 1996,) 

and  significant  relationships  have  been demonstrated  between  SST,  sur‐

vival and growth  in the first sea year (Friedland et al., 2000), and particu‐

larly  in  the  first summer  (Friedland  et al., 2009).   Distinguishing between 

environmental and genetic influences on growth is difficult. Differences in 

growth  may  reflect  variable  food  supply  or  more  general  changes  in 

oceanographic processes, which could affect some populations more than 

others depending on their marine distribution. Differences in growth rates 

may also be influenced by natural selection processes in individual rivers.   

Predation – this may be the most important source of salmon mortality, al‐

though quantitative  information on predation  in  the sea  is scarce. Preda‐

tion is believed to be most severe on smolts and post‐smolts ‐ small fish are 

vulnerable to a  larger range of predators than  large fish and more preda‐

tors occur on the continental shelf than in oceanic areas. Mortality is gener‐

ally  lower  for  larger  smolts  (Lundqvist  et  al.,  1994).  Size  clearly  is  an 

important  factor determining  the  survival of hatchery‐reared  smolts  (e.g. 

Kallio‐Nyberg  et al., 2004; Lacroix & Knox, 2005) and  the  typically  larger 

size of hatchery‐reared smolts may,  to some extent, compensate  for  their 

origin in comparison to wild smolts (Jutila et al., 2006; Kallio‐Nyberg et al., 

2004, 2006).   But  the  role of  smolt  size  in  influencing  the performance of 

wild stocks has been poorly studied and remains unclear.  For example, for 

wild fish from the River North Esk (Scotland), smolt size clearly had no in‐

fluence on resultant survival rate to adulthood, whereas for the River Fig‐

gjo  (Norway),  adult  survival  rate was  correlated with  size  at  sea  entry 

(Friedland et al., 2009).  

Competition  –  while  intra‐specific  competition  may  be  unlikely  in  the 

North Atlantic, there is some evidence to suggest that inter‐specific compe‐

tition could occur. For example, negative relationships have been observed 

between herring abundance  in  the Norwegian Sea and salmon catch and 

between herring abundance and marine survival of smolts from the River 

Figgjo  (Crozier et al., 2003). For salmon  in  the Baltic Sea, survival  indices 

have been correlated with both the total production of wild and hatchery‐

reared smolts in the Baltic and herring recruitment (ICES, 2008b). 

10 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

A number of these possible regulatory factors are considered in greater detail below 

in relation to different salmon stock characteristics. 

Age at Maturation

Age at maturation is believed to be a key life‐history trait, as fitness is reported to be 

more sensitive to changes in this trait than to changes in many other life‐history traits 

(Stearns,  1992).  Early  maturation  reduces  the  generation  time  and  increases  the 

chance of surviving to breed, but early maturing individuals are smaller and produce 

fewer or  smaller progeny. Hence,  an optimal  trade‐off will depend on  age‐specific 

growth  and mortality  rates  (Stearns,  1992).  In  salmon,  any  such  trade‐offs  are  also 

likely to be influenced by the levels of repeat spawning. Life‐history theory suggests 

that a  trait will change  in  relation  to changes  in age‐specific mortality, growth and 

fecundity to ensure fitness is maximized (Roff, 1992).  

Thorpe (2007) cautions that age at first maturity or size at first maturity in salmon can 

be misleading measures, since they appear to suggest that steps toward reproductive 

ripeness have not taken place until a specific age or size is reached at which spawn‐

ing can occur. In Atlantic salmon, maturation begins in the egg soon after fertilization 

and  continues  intermittently  until  the  individual  is  capable  of  spawning.  Thorpe 

(2007)  suggests  that  the  fish’s  developmental  decisions  are  likely  to  be  based  on 

proximate cues, both internal and external, largely independent of size and age. 

In Atlantic salmon, fish mature at various ages and this affects the patterns of return ‐ 

run timing ‐ of adult fish to freshwater.  

Run Timing and Sea-age

Run  timing  in adult Atlantic  salmon  is highly variable. Different  sea‐age  classes of 

salmon have different patterns of run  timing and  these vary on a geographic scale, 

but also between stocks in a region and within stocks over time. A change in the pat‐

tern of  run  timing could  therefore  result  from a change  in  the balance between  the 

various sea‐age classes, a change in run timing within sea‐age classes or both. There 

is widespread evidence of change  in  the sea‐age composition of salmon  throughout 

their geographic range (e.g. Gough et al., 1992; Anon., 1994; Summers, 1995; Gudjons‐

son et al., 1995; Welton et al., 1999; Juanes et al., 2005; Quinn et al., 2006; Aprahamian et 

al., 2008). 

In the UK, 1SW salmon mainly enter rivers from June to August, though some rivers 

have strong autumn  runs, 2SW  fish enter  throughout  the year, but sometimes with 

spring, summer or later peaks, while 3SW fish generally enter rivers early in the year, 

with  few entering after about May. Fish spawning  for a second  time  tend  to adopt 

similar run timing to that of their first migration. In Norway, most salmon enter riv‐

ers  from May  to October, with MSW salmon  tending  to enter earlier  than 1SW  fish 

(Jonsson et al., 1990a,b). Broadly similar patterns apply  in eastern Canada, although 

some  stocks  are  characterized  as  ‘early’  or  ‘late’  running  stocks  (Klemetsen  et  al., 

2003).  In Scotland,  some  fish have been  reported  to  enter  rivers over a year before 

they will spawn (Webb & Campbell, 2000). 

An analysis of long‐term data sets for 12 salmon stocks in the UK (Anon., 1994), indi‐

cated similar changes in the monthly pattern of catches and in the contribution of dif‐

ferent  sea‐age  classes.  The  spring  component  of  the  catches  increased  both 

numerically  and  as  a proportion  of  total  catch  from  1910  to  about  1930,  remained 

generally  stable until  the early 1950s, but  subsequently  showed a  steady decline  to 

the current low levels. It was concluded that the dominant process in these shifts in 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 11

 

timing of  runs  and  catches was  a  change  in  sea‐age  composition. While  there was 

some evidence of a shift in run timing within sea‐age classes, this was evidently not 

the main mechanism of change.  

Extensive variability  in the sea‐age composition of stocks over the past 100 years or 

more has been demonstrated in other studies (George, 1984, 1991; Martin & Mitchell, 

1985; Summers, 1995; Heddell‐Cowie, 2005), with evidence of 1SW salmon being pre‐

dominant for some periods and MSW salmon at others. These changes have occurred 

at broadly similar times among rivers, suggesting that common factors operating  in 

the marine  environment  have  been  the main  cause  of  change  in  age  at maturity 

(Aprahamian et al., 2008). Over recent decades, many stocks around the North Atlan‐

tic have experienced  long‐term declines  in  the MSW  ‘spring’ component, which ap‐

pears to be driven primarily by an increase in marine mortality (ICES, 2008a). 

The  sea‐age  composition of  stocks  and  adult  run  timing  are  influenced by various 

factors. Maturation rate  is a function of both stock genetics (e.g. Stewart et al., 2002) 

and environment, although the relative influence of these factors is not clear (Thorpe, 

1994, 2007; Friedland & Haas, 1996; Friedland, 1998). There is evidence for an inher‐

ited  link with maturation  (Hansen &  Jonsson, 1991) –  typically,  rapidly developing 

parents  tend  to produce early maturing offspring. Environment also plays a role  in 

determining the sea‐age, maturation and run timing of salmon, operating in both the 

marine  environment  and  freshwater  (Scarnecchia  et  al.,  1989,  1991;  Jonsson  et  al., 

1991a; Nicieza & Braña, 1993; Anon., 1994; Gudjonsson et al., 1995; Frieldland & Haas, 

1996; Friedland, 1998; Friedland et al., 2003a,b; L’Abee‐Lund et al., 2004; Juanes et al., 

2005; Peyronnet et al., 2008).  There is, however, no mechanistic framework to explain 

how seasonal growth and ocean environment combine to produce annual variability 

in maturation. Stocks have very different maturity  schedules, often associated with 

latitude, and age at maturity can change over time (Anon., 1994; Summers, 1995). 

An examination of the variation in sea‐age at maturity in 158 Norwegian rivers over 

large spatial and temporal scales (L’Abee‐Lund et al., 2004) found no general tempo‐

ral  trend  in  the proportion of 1SW salmon  in  the catches:  the proportion decreased 

significantly  in  10  stocks  and  increased  significantly  in  11  stocks. There was  some 

evidence of coherence in temporal patterns at a regional level, and river‐specific fac‐

tors  (river  discharge,  topographic  gradient  and  the  presence  of  lakes)  explained  a 

large percentage of the spatial variation in the proportions of 1SW fish. This propor‐

tion increased with decreasing river size (measured as water discharge), where most 

of  the discharge  occurred during  the  summer period  (the main migration period), 

and for rivers located closer to the open ocean, probably reflecting the effect of early 

feeding on growth and maturation.  

There were large regional differences in the 1SW proportion, not obviously associated 

with latitude. However, 1SW proportions were generally higher in the northern part 

of Norway  than  in  the south, possibly reflecting  large‐scale differences such as oce‐

anic migration routes, although there was no evidence of a general effect of the North 

Atlantic Oscillation Index (NAOI) on temporal trends in 1SW fish proportions. How‐

ever, Jonsson & Jonsson (2004) indicated the existence of a correlation between NAOI 

and age at maturation for one Norwegian river, with a positive winter NAOI (indica‐

tive of a mild and stormy winter) correlated with a decreased age at maturity. It was 

suggested  that  salmon  grow  quicker  and  therefore mature  earlier  in mild winters, 

and  that climatic conditions at  the  time of sea entry may be  important  for  the  later 

performance (growth) of the spawners. 

12 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Selective exploitation of older sea‐age classes can also affect the sea‐age composition 

of stocks (Gee & Milner, 1980; Moore et al., 1995). Rod fisheries can be responsible for 

much higher  levels of  exploitation on MSW  spring  fish  than of  1SW  fish  from  the 

same stock. The high seas  fisheries at West Greenland and Faroes have also mainly 

exploited potential 2SW and older returnees.  

A correlation between run timing of salmon and water temperature has been demon‐

strated  in  the Baltic region  (Dahl et al., 2004), with a strong correlation between  the 

migration peak and mean monthly sea and river temperatures in spring: fish ran ear‐

lier in years when the water temperature was higher. It was speculated that this may 

reflect earlier gonad maturation at higher temperatures; a condition‐dependent initia‐

tion of migration; or a means to reduce total migration energy costs since the cost of 

migration  increases with  temperature. Further, river conditions can also directly af‐

fect run timing to a river, with low flows potentially causing considerable delays. 

It is not entirely clear what role the freshwater environment plays in determining the 

sea‐age of salmon through its influence on the growth rate of parr, and the evidence 

is  inconclusive and  sometimes  contradictory  (Anon., 1994). For  some  stocks, an  in‐

verse  ratio  hypothesis was  proposed  that  suggested  slow‐growing  parr which  be‐

come smolts at older river age tended to return as younger sea‐age fish. However, in 

other stocks it is evident that fish which develop quickly in freshwater continue to do 

so once they migrate (Anon., 1994). It has been concluded that there is no fundamen‐

tal causal mechanism linking freshwater growth and sea‐age (Gardner, 1976; Bielak & 

Power, 1986; Anon., 1994).  

Evidence  from  long‐term monitoring of marine processes  indicates  the existence of 

major fluctuations in parameters such as temperature, salinity and plankton produc‐

tivity, occurring over a similar timescale to that in the observed shifts in salmon run 

timing  and  in  the declines  in many  stocks  (Dickson & Turrell,  1999; Beaugrand & 

Reid, 2003). Direct causal links have not been identified and Beaugrand & Reid (2003) 

conclude that results are not necessarily indicative of a trophic cascade or bottom‐up 

control of salmon abundance. However, it seems clear that fluctuations of such fun‐

damental biological significance in the marine environment are likely to be key proc‐

esses in regulating the sea‐age composition and run timing of salmon, as well as the 

overall abundance of stocks. 

While the mechanisms by which changing marine conditions may influence the sea‐

age composition of stocks are not clear, there are a number of possibilities. These in‐

clude: direct physiological  effects on  the growth and maturation processes of  indi‐

vidual  fish;  an  increase  in  total natural mortality  throughout  the period of marine 

residence,  thus  reducing  the proportion of older  sea‐age  fish as well as  the overall 

numbers; differential mortality  leading  to a shift  in genetic  tendency  to a particular 

sea‐age; and differential mortality within each smolt year class of fish destined to re‐

turn as 1SW or MSW salmon, since sea‐age groups are known to inhabit different ar‐

eas at different times during their marine migrations. 

Friedland (1998) reported that the abundance of 2SW spawners in North America is 

directly scaled to the size of over‐wintering thermal habitat in the NW Atlantic, sug‐

gesting a  link between maturation and environment. This  is consistent with  the mi‐

gration‐maturation hypothesis described by Friedland et al. (1998b). This hypothesis 

is specified for southern N. American stocks, but is intended as a general hypothesis 

applicable to all stocks and speculates that post‐smolts that migrate to more northerly 

areas are affected differently by over‐wintering conditions and, at the end of the win‐

ter,  find  themselves  in areas where  they  fail  to receive cues related  to sensing  their 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 13

 

home  rivers. As a  result,  the  fish  feed and grow,  join  feeding migrations and  their 

maturation state regresses. Those fish that have a more southerly post‐smolt migra‐

tion experience different over‐winter conditions and are closer  to  their home  rivers 

after winter. Thus,  they are more  likely  to sense cues, develop sexually and  invoke 

behaviours to navigate home. 

There are, however, alternative hypotheses relating to the marine migration of Atlan‐

tic  salmon. Dadswell  et  al.  (2010)  argue  that  a  gyre model  for  ocean migration  is 

highly plausible and have termed this scenario, originally formulated by Reddin et al. 

(1984),  as  the  ‘Merry‐Go‐Round’  hypothesis.  This  proposes  that  salmon  undertake 

trans‐Atlantic migrations using surface currents of the North Atlantic sub‐polar gyre 

(NASpG). European and North American stocks enter the NASpG on their respective 

sides of the ocean and migrate counter‐clockwise around the North Atlantic feeding 

and growing until they mature after one, two or more years, at which point they de‐

part the NASpG at the appropriate location and return to their native river. They ar‐

gue that it is unlikely that post‐smolts would have the necessary stored navigational 

information  to  make  straight  line  movements  to  specific  areas  such  as  West 

Greenland. Rather, they suggest that the interplay of physiology and environmental 

cues probably maintain salmon in the appropriate areas of the NASpG for year‐round 

maximum growth and survival. 

Growth and Age at Maturity

Growth  in  salmonids  is  regulated  by  temperature  and  typically  increases  linearly 

with water temperature up to an optimum rate given an adequate food supply (Brett, 

1979). However, it has been reported that growth in Atlantic salmon post‐smolts has 

a non‐linear response to temperature, with optimum growth occurring at 13°C (Han‐

deland et al., 2003). Temperature can act on growth directly by affecting physiological 

processes or indirectly by modifying ecosystems (e.g. food availability or changes in 

other aspects of  the rearing environment). Higher  temperatures may  increase meta‐

bolic demand beyond available food resources and inhibit growth. Some fish on low 

food rations have been shown  to have a  lower  temperature preference  than  fish on 

high rations (Despatie et al., 2001), suggesting that when food is limiting growth will 

be  optimised  at  lower  temperatures.  However,  other  factors  also  influence  fish 

growth and the size that fish attain at maturity. 

Large body size confers certain advantages for spawning fish, but can be balanced by 

the greater probability of mortality associated with spending more time at sea and by 

potential  difficulties  in  accessing  spawning  habitats,  particularly  in  smaller  rivers. 

Such factors are thought to drive the adaptation of locally adapted age and size dis‐

tributions for fish (e.g. Jónasson et al., 1997). 

Mean body size has been shown to vary consistently among populations with some 

rivers supporting large MSW fish, while others support smaller 1SW salmon (Schaffer 

&  Elson,  1975).  River  discharge  volume may  be  the main  factor  determining  the 

among‐population  variation  in  fish  size  for  rivers where mean  annual water  dis‐

charge is <40 cumecs (Schaffer & Elson, 1975; Scarnecchia, 1983; Jonsson et al., 1991a). 

Mean size and age at maturity increase with river discharge for these smaller rivers, 

although there is no such relationship for larger rivers (Jonsson et al., 1991a). Within 

populations,  temperature may  be  a  key  factor  influencing  temporal  differences  in 

growth rate at sea through its influence on food resources and the growth potential of 

the fish (Friedland et al., 1998a; Friedland et al., 2000; Jonsson et al., 2001). 

14 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

There is conflicting evidence as to whether Atlantic salmon smolt size influences sub‐

sequent  post‐smolt  growth.  Both  negative  relationships  (Skilbrei,  1989; Nicieza  & 

Braña,  1993;  Jonsson &  Jonsson,  2007)  and  positive  relationships  (Lundquist  et  al., 

1988; Salminen, 1997) have been  reported, and Friedland et al.  (2006)  indicated  that 

marine growth of post‐smolts  in  the Gulf of St. Lawrence  from August  to October 

was  independent of  freshwater growth history. Various hypotheses have been pro‐

posed to explain the slower growth at sea of larger smolts (Jonsson & Jonsson, 2007). 

This has been attributed to growth of the gill surface area, with oxygen consumption 

becoming  gradually more  limiting  for  growth  as  the  fish  get  larger  (Pauly,  1981). 

Wootton (1998) suggested that the surface area for absorbing food may limit growth 

in  larger  fish,  and Einum  et  al.  (2002)  proposed  that  fish  growing more  slowly  in 

freshwater, and which are small as smolts, may be better adapted to the marine envi‐

ronment. 

It has also been demonstrated that the age at sexual maturity decreases with decreas‐

ing first year growth at sea (Jonsson et al., 1991a; Jonsson & Jonsson, 2007). Evidence 

of a linkage between higher growth rates during the first winter at sea and higher age 

at maturity has also been demonstrated for populations in northern Spain (Nicieza & 

Braña, 1993). This contrasts evidence from the Baltic (Salminen, 1997) where sea‐age 

at first spawning was inversely related to the marine growth of sea‐ranched salmon. 

Jonsson & Jonsson (2007) suggest this discrepancy may be related to the expected fit‐

ness gain of fish exhibiting different growth trajectories resulting in different reaction 

norms for growth (Stearns, 1992). Fish that grow fast initially may either attain sexual 

maturity relatively early, when later growth is environmentally constrained, or later 

when  the  high  growth  rate  is maintained  (Jonsson  &  Jonsson,  1993,  2004).  Thus 

salmon and a number of other fishes appear to delay maturity when the growth rate 

is consistently high throughout life, but mature early if growth rate starts to level off 

(Jonsson & Jonsson, 1993). 

Exploitation has also been shown to affect the size and age of returning fish. For ex‐

ample, the cessation of drift net fishing in Norway has been shown to affect the struc‐

ture of the spawning run in a number of Norwegian and Russian salmon populations 

(Jensen et al., 1999). In the Miramichi River, Canada ‐ increases in mean length at age 

and the abundance of repeat spawners have been attributed to reductions in exploita‐

tion (Moore et al., 1995). Long‐term declines in the size of 2SW salmon and a reduced 

proportion of previous spawners were also attributed to the selective effects of fish‐

ing for a stock in Quebec (Bielak & Power, 1986). 

Sex Ratio

There is a tendency for male fish to mature and return to freshwater at a younger age 

than females. In many stocks the 1SW component of the run is predominantly male 

while 2SW fish are predominantly female (Anon., 1994). Female fish have predomi‐

nated in the catch at West Greenland, where most fish are approaching their second 

sea winter when caught and where  fish  from a wide  range of stocks are exploited. 

Some studies suggest that the sex ratio in 3SW salmon is more even, while others in‐

dicate a bias towards females in some stocks and males in others (Anon., 1994). 

Since many stocks have experienced a decline in the proportion of older MSW salmon 

and a  relative  increase  in  the predominance of 1SW  fish  this  could have a marked 

effect on the sex ratio of the spawning stock and the overall level of egg deposition. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 15

 

Previous/Repeat Spawners

The proportion  of  salmon  surviving  to  spawn  varies markedly  among  and within 

Atlantic  salmon populations.  In  some  stocks very  few  fish  survive  after  spawning, 

while in other populations fish may return repeatedly and fish with a wide range of 

life histories can contribute  to egg deposition  in any year, even within populations 

with an apparently  simple  sea‐age  structure. For example, although most  stocks  in 

Newfoundland consist almost entirely of salmon which mature as 1SW fish, signifi‐

cant  numbers  of  these  fish  can migrate  back  to  sea  after  spawning  to  return  and 

spawn repeatedly (Dempson et al., 1986). Some fish return to spawn  in a number of 

consecutive years (consecutive spawners) while others return every other year (alter‐

nate  spawners),  although  fish have  also  been  known  to  switch  between  these  two 

strategies (Klemetsen et al., 2003).  

Levels of repeat spawning are clearly  influenced by  the overall  level of exploitation 

and also the possible size selectivity of fishing gears.  Repeat spawning is affected by 

the size of the fish, with the proportion of repeat spawners decreasing with size. This 

is possibly related to energy expenditure during spawning: 1SW salmon may allocate 

50% of their energy for spawning (Jonsson et al., 1991b) compared with 70% in older 

fish (Jonsson et al., 1997). A study based on stocks in 18 Norwegian rivers (Jonsson et 

al., 1991a) indicated that in small rivers (flow rates <40 m3 sec‐1) salmon tended to ma‐

ture at smaller size and age, but post‐spawning survival was high with fish tending 

to spawn annually (consecutively). Large rivers were characterized by larger matur‐

ing  salmon, with  low post‐spawning survival and  the  repeat‐spawning  fish mainly 

returning to spawn in alternate years. Within populations the proportion of alternate 

spawners increased with the size at first maturity. 

A study conducted in a sub‐arctic region at the border between Finland and Norway 

showed  that  the  proportion  of  repeat  spawners  has  increased  in  the  last  10  years 

(Niemelä et al., 2006), more so in females than males. For the Miramichi stock, there 

has been a significant recent increase in the rate of salmon returning to spawn for a 

second time as consecutive spawners, but not for the alternate spawning life history 

strategy, for both 1SW and 2SW maiden salmon (ICES, 2008a). This has been associ‐

ated with years of a high biomass index of small fish in the southern Gulf of St. Law‐

rence, a change attributed to reduced predation pressure resulting from the collapse 

of the previously dominant groundfish stocks in this area (cod, skate, flatfish species) 

(Benoit & Swain, 2008). It has been suggested that this may reflect bottom‐up effects 

of prey availability on adult fish abundance as prey abundance is an important factor 

in post‐spawner survival in Atlantic salmon. 

Changes in Size at Maturity

Previous  investigations  have  demonstrated  that  the marine  growth  of  salmon  has 

decreased over the last 20 years (Crozier & Kennedy, 1999; Jonsson et al., 2003). There 

have also been recent widespread reports of unusually small 1SW  fish returning  to 

rivers  in many parts of Europe with  the mean weight of  fish  in a number of stocks 

being the lowest in the time series   (ICES, 2007a, 2008a; Todd et al., 2008). However, 

these  changes  are  not manifest  in  all  populations  (Davidson & Hazelwood,  2005; 

ICES, 2008a). The decrease  in growth  in recent years has been  linked  to  indirect ef‐

fects of anomalous warming  in areas where  salmon are  located at  sea  (Todd  et  al., 

2008). The mean  standardised weights of 1SW  fish  from 20 Norwegian  rivers have 

also correlated positively with the estimated pre‐fishery abundance (PFA) of the cor‐

responding sea year class, and the annual mean weight of small salmon (< 3 kg) from 

16 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

the River Drammen has correlated positively with the estimated survival of hatchery 

reared smolts released in the same river (ICES, 2008a). 

Todd et al. (2008) have indicated almost identical temporal patterns in growth condi‐

tion variation for two Scottish data sets – a single river stock and a mixed stock fish‐

ery ‐ with an overall decrease of 11–14% over the past decade. Growth condition has 

fallen as SST has risen, and for each year class, a negative correlation was identified 

between the midwinter (January) SST anomalies in the Norwegian Sea and the final 

condition of  the  fish on return during  the subsequent summer. The study explicitly 

drew  no  connection with  stock  abundances,  but did  also  demonstrate  that  under‐

weight  individuals had disproportionately  low  reserves of  stored  lipids, which  are 

crucial for successful spawning of  individuals. It was felt that the  investigation was 

consistent with other analyses in providing evidence of major, recent climate‐driven 

changes  in northeast Atlantic pelagic ecosystems, and  the  likely  importance of bot‐

tom‐up  control mechanisms manifest  as  changes  in  the  quality  and/or  quantity  of 

available prey. 

ICES (2008a) cautioned that the growth of salmon during the first year at sea, as as‐

sessed  from returning 1SW salmon, provides an  indirect measure of growth rate.  If 

the  conditions  that  smolts  experience during  the  first weeks or months  at  sea  and 

growth during  this period  are  crucial  for  size‐selective mortality, measurements of 

circuli on scales during this period (Beamish et al., 2004; McCarthy et al., 2008) may be 

better correlated with  survival  than growth over  the whole period. Furthermore,  if 

mortality  is  size‐selective,  in  years with  harsh  conditions,  only  the  largest  fish  are 

likely to survive and this is likely to compromise potential correlations between sur‐

vival and the size of returning fish. 

Peyronnet  et  al.  (2007)  noted  that  the  length  of  1SW  fish  returning  to  the  River 

Burrishoole had varied little over a 40‐year period and that there was no significant 

correlation  between  average  length  and marine  recruitment.  It was  suggested  that 

length at return was unlikely to be a good indicator of the limiting effects of the envi‐

ronment on survival, since such effects would probably manifest mainly when  fish 

are small and most vulnerable. At  larger size, salmon would have potential  to  feed 

and grow intensively at different times. Thus, growth in the first months at sea may 

have  a  strong  influence  on  recruitment,  but may  have  a  relatively  small  effect  on 

length at return compared with growth experienced after the first winter.  

This Burrishoole study looked at various growth measurements based on inter‐circuli 

distances  and  found  that  the  number  of  scale  circuli deposited during  the marine 

phase was highly correlated to both rates of marine survival and to the time series of 

PFA. However,  the only significant  relationship was  found with  the distances over 

the  first  ten  scale  circuli.  This  was  a  negative  relationship,  suggesting  that  high 

growth during early marine residency results in lower overall marine survival.  

Davidson  &  Hazelwood  (2005)  found  only  weak  correlations  between  weight‐at‐

return and post‐smolt growth (first‐year marine) increments, indicating that the for‐

mer  is  not  heavily  influenced  by  initial  growth  at  sea. Cairns  (2003)  suggests  that 

salmon aim to achieve a target weight prior to return and one of the consequences of 

this is that fish must compensate for poor initial growth by increased foraging activ‐

ity  but  at  the  cost  of  greater  susceptibility  to  predation.  Relatively  stable  return 

weights for 1SW salmon for stocks in the UK (Rivers Wye and Dee) over the last 40 

years  are  consistent with  this  target weight  hypothesis. Conversely,  however,  the 

weight of 2SW salmon appears to have been increasing in recent years (Rivers Severn, 

Wye and Dee). Annual variations in adult weight‐at‐return data for these rivers were 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 17

 

also highly synchronous, especially within sea‐age groups, but showed no strong as‐

sociations with SST variables or the NAO index. 

Long‐term changes have been observed in the mean size of salmon caught in the fish‐

ery at West Greenland, with  the mean  size of European origin  fish declining more 

markedly than that of American fish (ICES, 2008a). This may suggest that ocean habi‐

tat has been more limiting for European fish, although appears to be at odds with the 

apparent increase in size of 2SW salmon noted for rivers in England and Wales. 

Growth and Marine Survival

A number of authors have provided evidence that growth during the first year at sea 

has a critical influence over marine survival and that recruitment is strongly linked to 

growth (Friedland & Haas, 1996; Friedland et al., 1998a; Friedland et al., 2000; Jonsson 

et al., 2003; Friedland et al., 2005; McCarthy et al., 2008; Peyronnet et al., 2007; Peyron‐

net et al., 2008). Beamish & Mahnken (2001) have proposed a ‘critical size and period 

hypothesis’  to  explain  the  recruitment of  coho  salmon. This proposes  that  the  fish 

must reach a threshold size (possibly varying with year) by the end of the first sum‐

mer  and  autumn  at  sea  to  be  able  to  cope with  the metabolic demands  of winter. 

However, while Friedland et al. (2009) identified a critical period of Atlantic salmon 

post‐smolt  growth  and  survival,  their  results  did  not  suggest  that  a  critical  size 

mechanism was controlling adult abundance.  

However, Crozier & Kennedy  (1999)  reported  that  survival  of  cohorts  to  both  the 

coast (pre fishery) and freshwater for salmon from the River Bush were unrelated to 

variation in growth from smolt migration to the end of the first winter in the sea. Fur‐

ther, variability  in marine growth was much  less  than  the variation  in natural  sur‐

vival  at  sea,  suggesting  that  factors  instead of, or  in  addition  to, growth  influence 

natural marine survival. Davidson & Hazelwood (2005) identified common patterns 

of post‐smolt  (first‐year marine) growth  among  salmon  stocks  around  the UK  and 

Ireland, suggesting these were likely to be influenced by a mixture of environmental 

processes  operating  throughout  the  post‐smolt  period  and  possibly  indicative  of 

shared  trends  in sea survival. However, no data were available  in  this study  to ex‐

plore links between smolt survival and post‐smolt growth rate.  

Observations that marine survival trends are correlated among some geographically 

separated rivers  in both  the NE Atlantic  (Crozier & Kennedy, 1993; Friedland et al., 

1998a) and NW Atlantic  (Friedland  et al., 1993)  imply  that major  regulating  factors 

operate when stocks mix and utilise a common shared habitat in the first autumn at 

sea. However, analysis of long‐term catch data from Norway and Scotland has dem‐

onstrated high levels of homogeneity at small, local scales, but marked heterogeneity 

at larger scales (Vøllestad et al., 2009). This anlysis suggested a trend of healthy popu‐

lations in the north and decline, as evidenced by falling catches, in the more southerly 

stocks.  It was  speculated  that northern Norwegian populations were  closer  to  cool 

oceanic regions, which are likely to be highly productive. In contrast, southern popu‐

lations must undergo much more  extensive migrations  through  larger  areas of  the 

ocean  to reach productive northern  feeding areas,  leaving  them more vulnerable  to 

mortality  factors. However,  these studies do not necessarily support  the hypothesis 

that  growth  influences  natural  survival  (Crozier & Kennedy,  1999).  Further, while 

there appear  to be critical periods  for marine mortality, differences have been  indi‐

cated between European and North American stocks of Atlantic salmon. 

The survival  rates of 1SW and 2SW salmon  from  two European stocks  ‐  the Figgjo 

(Norway) and River North Esk (Scotland), both of which discharge into the North Sea 

18 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

– were  found  to  be  correlated  both within‐  and  between‐stocks  (Friedland  et  al., 

1998a). This coherence in recruitment pattern from non‐neighbouring stocks suggests 

that survival effects act on the broad spatial scale or when stocks are mixed. Further, 

survival was found to be positively correlated with the area of 8‐10oC water in May. 

An analysis of SST distributions  indicated  that when  cool  surface waters dominate 

the Norwegian coast and North Sea at this time salmon survival was poor, but when 

the  8oC  isotherm  extended  along  the Norwegian  coast  during May,  survival was 

good.  Post‐smolt  growth  increments  for  returning  1SW  fish  also  showed  that  en‐

hanced  growth was  associated with  years when  temperatures were  favourable,  in 

turn  resulting  in higher  survival  rates  (Friedland  et  al.,  2000). The  evident  link be‐

tween growth and survival suggests that growth‐mediated survival mechanisms (e.g. 

predation) are the dominant source of recruitment variability and recent work (Fried‐

land et al., 2009) has reinforced this view. Further, similar fluctuations in survival for 

both 1SW and 2SW salmon suggest that the possible contribution of variable matura‐

tion can be discounted. 

For North American stocks, correlations have also been demonstrated between sur‐

vival and thermal conditions, with similar trends in return rates observed for North 

American  rivers over a broad geographical  range, consistent with  factors acting on 

fish when they are mixed and utilising a shared habitat.  Associations have also been 

demonstrated between  the  increased summer growth of 2SW  fish and  increased re‐

turns of 1SW fish and a higher 1SW fraction (Friedland & Haas, 1996).  Friedland et al. 

(1993)  showed  that  the distribution  of  the winter  habitat  in  the Labrador  Sea  and 

Denmark Strait was critical for post‐smolt survival. However, it was recognised that 

the mechanisms  for  this  correlation were  somewhat obscure  since  the observations 

conflicted with conventional thinking that the spring period is more important – i.e. 

when  the  smolts  first migrate  to  sea.  Subsequent  investigations  (Friedland  et  al., 

2003b) compared  thermal conditions  in potential post‐smolt nursery areas with  the 

pre‐fishery abundance of North American stocks and found that stock size was nega‐

tively correlated with mean SST during June. The results suggest that post‐smolt sur‐

vival is negatively affected by the early arrival of warm ocean conditions in the smolt 

nursery area and indicates that June conditions (the first month at sea for most stocks 

in the region) are pivotal to survival. 

Hatchery-reared salmon

Many salmon stocks are supplemented by salmon released  from hatcheries.  In gen‐

eral, wild  fish are  reported  to  survive  significantly better  than hatchery‐reared  fish 

(e.g. Jonsson et al., 2003). Recent studies have also indicated that hatchery fish seem to 

be subject to other mortality events, above those experienced by wild fish (Peyronnet 

et al., 2007). Modeling studies (Peyronnet et al., 2008) indicated that survival of hatch‐

ery  fish was primarily  explained by  coastal  SSTs one year before  the migration of 

smolts suggesting that warmer conditions during freshwater rearing appear to affect 

fitness at migration. 

2.3 Climatic/oceanic factors

The  following  section  reviews  certain  environmental  factors  that have  been  linked 

with  salmon  recruitment;  additional  information  in  relation  to  environmental data 

sets is provided in Section 3.5. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 19

 

North Atlantic Oscillation (NAO)

The NAO is the dominant atmospheric process in the North Atlantic throughout the 

year.  It accounts  for more  than one  third of  the  total variance  in  sea‐level pressure 

and represents the large‐scale shift in atmospheric mass between a  ‘high‐index’ pat‐

tern, characterised by an intense Iceland Low with a strong Azores ridge to its south, 

and a  ‘low‐index’ pattern  in which  the pattern  is  reversed. The pressure difference 

between these two areas is the conventional index of NAO activity (Dickson & Tur‐

rell, 1999). 

The NAO has exhibited considerable long‐term variability, which appears to be am‐

plifying with time, although the index has been weak and variable over the past dec‐

ade.  The  1960s  exhibited  the most  protracted  and  extreme  negative  phase  of  the 

Index; the late 1980s – early 1990s experienced the most prolonged and extreme posi‐

tive phase. Changes in the NAO Index produce a wide range of physical and biologi‐

cal responses in the North Atlantic, including effects on wind speed, evaporation and 

precipitation, SST, ocean circulation, storminess, and the production of zooplankton 

and fish recruitment (Dickson & Turrell, 1999). 

There  is  thought  to be a  link between salmon marine survival and  the NAO. There 

are various mechanisms by which  this might occur  through:  (a) a positive NAO  is 

linked to lower transport through the Faroes‐Shetland Channel with important effects 

on mixing processes (Parsons & Lear, 2001) and recruitment of other fish species such 

as cod; (b) a positive NAO is correlated with high SST and reduced mixing and zoo‐

plankton abundance in the NE Atlantic (Beaugrand & Reid, 2003) and salmon growth 

has been negatively correlated with SST (Friedland et al., 2005); (c) a positive phase of 

the NAO has also been  reported  to have had a negative effect on catches  from  the 

River Foyle  (Boylan & Adams, 2006). Peyronnet  et  al.  (2008) directly  link  the NAO 

signal to salmon survival (rather than catches). 

Davidson & Hazlewood  (2005) have demonstrated a strong correlation between  the 

NAO index and patterns of post‐smolt growth for various 1SW salmon stocks in the 

UK. Peyronnet  et al.  (2008) have also explored  the  influence of climate and oceanic 

conditions on  the marine survival of 1SW  Irish salmon using Generalised Additive 

Models and have demonstrated a  link between a positive phase of  the NAO, along 

with  low plankton  abundance and high SST  in  the NE Atlantic with  a decrease  in 

salmon survival. 

The NAO  is also known  to affect  freshwater ecosystems via effects on  temperature, 

rainfall  and wind  speed, highlighting  the over‐riding  influence of  the NAO  as  the 

dominant atmospheric process in the North Atlantic and one which appears to serve 

as a general surrogate  for a number of climatic effects operating over  land and sea 

(Dickson and Turrell, 1999). For example, Jonsson et al. (2005) reported a positive cor‐

relation  between NAOI  and water  temperature &  discharge  in  the  River  Imsa  in 

Norway during winter 1976–2002, indicating a significant oceanic influence on winter 

river conditions. Thus, while  the global decline  in abundance of Atlantic salmon  is 

usually assumed to stem mainly from changes in the marine environment (Friedland, 

1998), the potential for large scale processes, such as the NAO, to affect both freshwa‐

ter and marine environments together may mean that the influence of freshwater fac‐

tors in this decline have been understated (Crozier & Kennedy, 2003). 

Davidson  & Hazlewood  (2005)  have  demonstrated  that  year‐to‐year  variations  in 

both  river and  sea  surface  temperatures around England and Wales, and  the NAO 

Index were highly synchronous. Further, Peyronnet et al. (2008) have shown that the 

NAO in the winter, prior to smolt migration, explained 70% of the deviance in marine 

20 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

survival of wild 1SW salmon from Ireland. This suggests that the NAO may be affect‐

ing pre‐smolts in freshwater with knock‐on effects for the fitness of fish during their 

early marine migration, although various mechanisms might apply. Warmer condi‐

tions during the juvenile rearing period may be detrimental to the future survival at 

sea by affecting overall fitness, or the match between the migration time and the op‐

timum migration period. 

Long‐term variation  in  catches  for  two  rivers within  the northernmost distribution 

area of the species has been related to mean SSTs  in the Kola section of the Barents 

Sea in July (Niemelä et al., 2004). However, no link was identified for these stocks be‐

tween NAO and  catches.  In  contrast  to most of  the North Atlantic area,  catches  in 

these rivers demonstrate no consistent recent trend of declining abundance.  

The Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) provides an alternative measure of At‐

lantic climate variability to the NAO.  Information is provided in Section 3.5. 

Gulf Stream North Wall (GSNW)

The latitudinal position of the Gulf Stream is generally defined as the landward edge 

of the Gulf Stream (east coast of USA), and is referred to as the North Wall. The posi‐

tion is indicated by isotherm gradient data and is derived from satellite, aircraft and 

surface observations. This has also been used as an exploratory variable in relation to 

the changing abundance of Atlantic salmon  (Crozier  et al., 2003). However, while a 

variety of  relationships between marine  conditions  (GSNW, NAO & SST) and  sur‐

vival and abundance of stocks were indicated, both at single river and wider levels, 

these were not always consistent or intuitively correct, and the number of significant 

relationships was little greater than expected by chance.  

Mixed Layer Depth (MLD)

The MLD describes a thin homogeneous surface layer mixed by the wind which has 

consistent  temperature & salinity. The  thickness of  the MLD varies and  reflects  the 

level of oceanic stratification. Warmer spring temperatures result in a shallower MLD 

and promote production since nutrients become trapped and phytoplankton can de‐

velop. This link between MLD and plankton productivity has also been related to the 

marine survival of coho salmon (Hobday & Boehlert, 2001).  

Peyronnet et al. (2008) found that the depth of the MLD in June had a significant con‐

tribution to models of marine survival for Irish salmon, with June MLD < 25m being 

generally  positively  associated with  survival.  Peyronnet  et  al.  (2008)  further  noted 

that the timing of the formation of the MLD varied between years and suggested that 

delays  in  the  formation of a shallow mixed  layer could affect salmon survival. This 

might occur through reduced primary productivity, or a mismatch between the tim‐

ing of plankton  abundance  and  the presence of post‐smolts.  It was  also  suggested 

that  since  post‐smolts  are  distributed  close  to  the  surface,  a  shallow mixed  layer 

might contribute to better survival through keeping their prey close to the surface. 

Temperature

Temperature  has  been  identified  as  an  important  factor  influencing  growth  and 

maturation of Atlantic salmon (Scarnecchia, 1983;  Scarnecchia et al., 1991). However, 

it  has  also  been  suggested  that  thermal  conditions  can  influence maturation  inde‐

pendently of growth by  influencing migration patterns  (Friedland et al., 1998b). For 

example,  temperature may directly affect  the physiology of post‐smolts  through  in‐

creased  swimming  requirements as a  response  to migration  cues or  to avoid unfa‐

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 21

 

vourable  thermal  conditions  (Salminen,  1994). This  assumes post‐smolts have very 

specific thermal preferences and would seek to locate optimum temperatures during 

the first months at sea. 

A  number  of  authors  have  noted  a  negative  correlation  between  the  growth  of 

salmon and SST, affecting fish in both the NE and NW Atlantic (Peyronnet et al., 2007; 

Friedland  et  al.,  2003b)  and  the  Pacific  (Wells  et  al.,  2008).  Because  growth  in  sal‐

monids  typically  increases  linearly with water  temperature up  to an optimum  rate 

given an adequate food supply (Brett, 1979), and there is an evident link between size 

and survival, this presents something of a dilemma in making sense of the observa‐

tion  that warmer  conditions  are  associated with  poorer  survival,  at  least  for  fish 

which are experiencing temperatures which are at or below the optimum for growth. 

This possibly suggests a shortage of food ‐ under warmer conditions this could result 

in higher mortality rates, possibly due to an increasingly fragmented distribution of 

prey exacerbated by  the effects of higher  temperatures on  fish’s metabolism. Fried‐

land et al. (2003b) explored four hypotheses: how ocean conditions may affect growth 

of post‐smolts, whether variations in climate have altered predation pressure or prey 

abundance,  and how migration might be  affected by variations  in  climate. Having 

reviewed the evidence, and given that post‐smolts represent a relatively minor com‐

ponent of the food web, they suggested that post‐smolts may not be affected by fluc‐

tuations in predator and prey levels as much as they are controlled by the individual 

demands of swimming and migration. Strong migrational behaviours that select for 

particular preferred  temperature  ranges could  impose  significant energetic costs on 

fish as they seek optimal temperatures. 

Davidson & Hazlewood  (2005) have  reported  increasing  trends  in  temperature  for 

rivers and coastal waters  in England over  the  last 20–40 years. These are consistent 

with warming trends across the north Atlantic (Hughes & Turrell, 2003) and globally 

(IPCC, 2001). Temperature  fluctuations among  river and  sea  sites were highly  syn‐

chronous,  suggesting  large‐scale  climatic processes  are  influencing both  freshwater 

and marine environments simultaneously. However, for both rivers and coastal wa‐

ters there were geographical differences in warming rates with southerly sites warm‐

ing  faster  than  northerly  sites.  Rises  in  temperature  have  been  linked  to marked 

declines  in  the  status  of  salmon  stocks  in  parts  of  southern  England  (Solomon & 

Lightfoot, 2007). For example, in some instances ‐ during very warm summers ‐ high 

estuarial  temperatures  appear  to  deter  adult  salmon  from  entering  freshwater,  or 

may even prove lethal (Solomon & Lightfoot, 2007).  

Given these common patterns in freshwater and marine temperature change, and the 

importance of  temperature  to  the biology of  fishes, Davidson & Hazlewood  (2005) 

suggested that coherent trends in the age and growth of pre‐ and post‐smolt salmon 

might be expected. However, SST data were generally poorly associated with post‐

smolt  growth  patterns.  Similarly, more  direct measures  of  sea  survival  and  adult 

abundance have shown a poor association with SSTs (Crozier et al., 2003). This does 

not mean  that  environmental  temperature  is  unimportant  for  salmon  in  the  sea, 

rather that other (perhaps more complex) factors have been the main cause of change 

and/or  the  temperature variables examined have poorly  represented  the  true  influ‐

ence of temperature on salmonid biology/ecology. 

A correlation between SST and survival has been observed for salmon stocks  in the 

NE Atlantic suggesting  temperature either directly affects growth or modifies post‐

smolt  behaviour  (Friedland  et  al.,  2000).    Beaugrand &  Reid  (2003)  demonstrated 

highly  significant  relationships  between  SST  in  the NE  Atlantic, Northern Hemi‐

22 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

sphere  temperatures,  the NAO  and  long‐term  changes  in  3  trophic  levels  (phyto‐

plankton, zooplankton and salmon). A stepwise shift was identified that started after 

a pronounced increase in Northern Hemisphere temperature anomalies at the end of 

the  1970s.  The  biological  variables  showed  a  pronounced  shift  after  ~1982  for 

euphausiids (decline), 1984 for total abundance of small copepods (increase), 1986 for 

phytoplankton  biomass  (increase)  and  the  copepod  Calanus  finmarchius  (decrease) 

and 1988 for salmon (decrease).  

Beaugrand & Reid (2003) concluded that regional temperature increases were an im‐

portant parameter currently governing  the dynamic equilibrium of NE Atlantic pe‐

lagic ecosystems with possible consequences  for  fisheries. However,  the  results did 

not necessarily indicate a trophic cascade or bottom‐up control of salmon abundance. 

Nonetheless, it was suggested that the findings possibly open the way to the devel‐

opment of predictive tools, based on physical and plankton indicators, which might 

be used to assess future changes in the abundance and distribution of salmon. 

Scenarios  for  future climate change  (UKCIP, 2002) suggest  that warming  trends are 

likely to be far more severe in the coming decades than those experienced in the past 

– even under the best case ‘low emissions’ scenario.  

Davidson & Hazlewood  (2005) used  temperature profiles  forecast  to  the end of  this 

century (UKCIP, 2002) to predict the growth rates of salmon in freshwater based on 

the model of Elliott & Hurley (1997). This indicated that for rivers in the south‐west 

and north of England,  freshwater growth  rates  could generally  improve under  the 

‘low emissions’ scenario but may fall below current levels under the ‘high‐emissions’ 

scenario as temperatures exceed optimum levels in the latter half of the century. On 

rivers in the south‐east of England (represented by the Thames) ‐ where warming is 

expected  to  be  greatest  ‐  declining  growth  rates may  result, with  adverse  conse‐

quences for abundance and survival. 

Warming  is only one aspect of  climate  change  that might prove detrimental at  ex‐

treme  levels;  expected  increases  in  the  frequency  of  summer droughts  and winter 

floods could also adversely affect survival and abundance (UKCIP, 2002). Jonsson & 

Jonsson  (2009) provide a  recent  review of  the  effects of  climate  change on Atlantic 

salmon  and brown  trout, with particular  reference  to water  temperature and  flow. 

The authors suggest  that  there  is  reason  to expect a northward shift  in  the  thermal 

niche of anadromous salmonids, with decreased production and population extinc‐

tion  in  the southern part of  the distribution areas. Effects on stocks are expected  to 

include earlier migrations, later spawning, younger ages at smolting and attainment 

of sexual maturity, and increased mortality. 

The effects of global warming on salmon  in  the sea are more speculative given our 

poorer  knowledge  of  ocean  processes  and  of  the  marine  life  of  Atlantic  salmon 

(Hughes & Turrell, 2003). However, given  that  temperature  increases over  land are 

expected to exceed those over the surface of the oceans, the changing state of condi‐

tions in freshwater may be the more important factor controlling future distribution 

and viability of the species, while change in the marine environment may be the main 

factor regulating stock productivity (Friedland et al., 2009). 

2.4 Salmon in Freshwater

Both density‐dependent and density‐independent  factors regulate  the abundance of 

Atlantic salmon  in  freshwater  (Elliott, 2001). The carrying capacity  for salmon  juve‐

niles is limited and the response of juvenile abundance to intra‐specific competition is 

strongly compensatory (Elliott, 2001). Aside from the effects that density may have on 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 23

 

freshwater survival, other factors such as disease, predation and displacement by ad‐

verse environmental conditions may vary with the abundance of juveniles.  

There are many estimates of mortality rates for the juvenile stages of salmon because 

the  freshwater  life  stages  are  readily  accessible  and  are  not  subject  to  fisheries 

(Crozier  et al., 2003). Thus,  freshwater mortality  is  relatively well characterised and 

tends to be less variable than marine mortality (Friedland, 1998). 

Estimating mortality during the marine phase is more difficult because the returning 

adults have commonly been exposed to both natural and fishing mortality at sea. Fac‐

tors which act  in  freshwater, but may be manifest as variations  in sea survival  (e.g. 

Peyronnet et al., 2008) also need to be borne in mind in the context of marine survival. 

In addition, conditions experienced within  the marine environment  (e.g. prey avail‐

ability, growth  rate,  climatic  conditions),  clearly have an  impact on  the  subsequent 

freshwater stages of the salmon through modifications to run timing and spawning. 

High densities of  juveniles, among other factors, can affect  juvenile growth and ulti‐

mately  the size of migrating smolts  (Jutila et al., 2006). As  there  is evidence of size‐

dependent survival at sea, the conditions experienced  in freshwater are  likely to di‐

rectly  affect  survival  in  the  ocean.  Environmental  conditions  in  freshwater,  inde‐

pendent of abundance, can also affect the physiology and energy reserves of salmon 

as they migrate to sea. 

Recent research has demonstrated very clearly that the conditions experienced within 

the freshwater environment are critical to the survival of salmon in the marine envi‐

ronment. For instance exposure of juvenile salmon to diffuse pollution in freshwater 

(e.g. pesticides) modifies run  timing, development of  the parr‐smolt  transformation 

and  the  subsequent  survival  and  behaviour  of  post‐smolts  during  the  freshwa‐

ter/marine  transition  and once  they  enter  the marine  environment  (Fairchild  et  al., 

2002; Moore  et  al.,  2003,  2007,  2008;  Lower & Moore,  2007). However,  poor water 

quality is simply one factor within the freshwater environment that may regulate and 

modify juvenile salmonid production. Habitat availability, feeding opportunities, and 

modifications to the thermal and flow regimes of rivers and streams may all interact 

to influence the “quality” of the smolt, which may compromise its ability to survive 

in  the marine  environment  and  successfully  complete  its  extensive marine migra‐

tions.  

Spawning

Salmon spawn in river systems in the autumn and winter wherever suitable spawn‐

ing and nursery habitat areas exist; spawning habitat requirements are described by 

Armstrong  et  al.  (2003). Female  fish  exhibit a degree of parental  care burying  their 

eggs  in  redds  (Marshall  et al., 1998). Fish  typically  spawn earlier  in more northerly 

areas and in the upper reaches of rivers where water temperatures are lower and later 

in more  southerly  areas  and  in  the warmer,  lower  reaches of  rivers. Although  the 

spawning season may last only a few weeks, fish may enter the river at any time and 

some fish can spend over a year in freshwater prior to spawning (Webb & Campbell, 

2000).  It  is  presumed  that  entering  the  river well  in  advance  of  spawning  confers 

some benefit in terms of reproductive success. This might be due to: better survival in 

freshwater; easier upstream migration past falls and rapids prior to full gonad devel‐

opment; optimising opportunities for encountering   specific, favourable river condi‐

tions  for  upstream migration;  and  avoiding migration  through  estuaries  and  the 

lower reaches of rivers during warmer periods when  flows,  temperature and water 

quality may be less suitable for migration (Anon., 1994). 

24 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

In many river systems, the earliest running fish in each sea‐age class tend to penetrate 

furthest into the river system. It is not clear whether this is because the fish happened 

to  enter  first  or whether  they  specifically  did  so  because  they  had  farthest  to  go 

within  the system. A genetic component  to run  timing has also been  indicated  (e.g.  

Stewart et al., 2002).  

Large body size enables female fish to produce more and larger eggs, compete more 

effectively  for  spawning  sites and dig deeper  redds. Large males are better able  to 

compete  for access  to  females and are preferred by  females as mates  (Quinn, 2005). 

However, the benefits of large size are likely to be balanced by the greater probability 

of mortality associated with spending more time at sea and possibly by difficulties in 

accessing spawning sites in smaller streams. In each river, these factors are expected 

to drive local adaptations in age and size distribution (e.g. Jónasson et al., 1997). 

There is also evidence that females arrive on the spawning ground earlier than males 

(Dahl et al., 2004). This could be due to the fact that females are commonly older, and 

older individuals often migrate earlier. Another possibility is that females try to mo‐

nopolize preferred spawning sites, while males normally compete only for access to a 

specific  female.  It  is  also  known,  however,  that  pheromones  released  by  female 

salmon attract male fish and help to synchronise spawning events (Moore & Waring, 

1996). 

Spawning date seems to have evolved to allow progeny to emerge at a locally appro‐

priate time in the spring relative to the average temperature regime that occurs dur‐

ing incubation (Quinn, 2005). However, there can be significant variation in the time 

of spawning among salmon within a river system (Webb & McLay, 1996), and there is 

some evidence to suggest a recent shift in the timing of spawning, in some rivers at 

least (W. Riley, pers comm).  

The temperatures experienced by female salmon in the months before spawning can 

have a major effect on egg quality and subsequent survival.   Elevated temperatures 

and  temperature  ‘spikes’  can  have  a  negative  effect  on  egg  size  and  fertility  rates 

(King et al., 2003, 2007), affect physiological pathways (Watts et al., 2004) and ovula‐

tion (Taranger & Hansen, 1993). 

Fecundity

Fecundity is another trait that is highly variable both within and among stocks. Lar‐

ger  fish  typically produce more  and  larger  eggs  (Thorpe  et  al.,  1984;  Jonsson  et  al., 

1996). Thus, absolute fecundity varies greatly among individual fish relative to their 

size  at maturity. Relative  fecundity  (eggs per kg  total  egg mass) varies much  less, 

typically by a factor of 1.5 to 2.0 within a population (Klemetsen et al., 2003). 

Eggs are  large and  incubation relatively  long, with embryos relying on endogenous 

food reserves for a lengthy period before first feeding (Marshall et al., 1998). There is a 

reported trade‐off between egg size and fecundity (Jonsson et al., 1996) ‐ fish may ei‐

ther spawn large and few eggs or small and many eggs. The faster that fish grow in 

freshwater before smolting, the smaller their relative egg size on reaching maturity, 

This has been explained as a phenotypic response to the potential growth opportuni‐

ties in the natal river and assumes that the freshwater feeding conditions experienced 

by the parents as juveniles is a good predictor of what their offspring would experi‐

ence. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 25

 

Sexual maturity in parr

The sexual maturity of salmon parr is common for males. Development is thought to 

have both heritable and environmental components. Therefore, the proportion of ma‐

ture male parr can vary considerably between rivers, between river stretches and be‐

tween  years  depending  on  stock‐specific  characteristics  and  growing  conditions 

(Dalley et al., 1983; Bagliniere & Maisse, 1985; Hutchings & Jones, 1998), but usually 

increases with parr age (Dalley et al., 1983). O’Connell & Ash (1993) also reported a 

higher incidence of precocious parr in lacustrine habitats compared with fluvial habi‐

tats in the same river catchment. 

Possible environmental triggers for precocious male parr are fast early growth in fa‐

vourable conditions  (e.g. Thorpe, 1990), with high seasonal  fat content possibly  the 

most important precondition for maturation (Rowe & Thorpe, 1990; Rowe et al., 1991; 

Simpson, 1992). Prevost et al. (1992) found that large size after the first year and short 

winters favoured maturation of 1+ male parr; and that the  incidence of maturing 1+ 

males was greater where high densities of parr were recorded in the second season of 

growth. 

In northern (sub‐arctic) Atlantic salmon rivers the reported maturation rates of male 

parr  are  low  (0–25%,  typically  ~10%)  (Elo  et  al.,  1995; Heinimaa & Erkinaro,  2004; 

Hutchings & Jones, 1998) compared with mean reported proportions among 1+ parr 

elsewhere – 57% in Newfoundland, 53% in the Maritime Provinces and 22% in Que‐

bec  (Hutchings &  Jones, 1998); 28–52%  in east coast  rivers  in  the U.S.A.  (Whalen & 

Parrish, 1999); 0–100% in France (Bagliniere & Maisse, 1985). The short growing sea‐

son, poor seasonal growth and long winters consuming body lipid reserves may ex‐

plain this finding (Heinimaa & Erkinaro, 2004). 

In New England, U.S.A, where maturation  of male  0+  parr  is  typically  rare  (~5%) 

Letcher & Terrick  (1998) reported a high  incidence of 0+ parr maturation  (74%)  fol‐

lowing a massive, localised flood that appeared to be the result of increased growth 

of parr  following  the  flood. They suggested  that such strong environmental distur‐

bances  can  alter  the  direction  and  timing  of  salmon  life‐histories  by  influencing 

community structure and growth opportunity. 

It has also been suggested that maturity in male parr will be evolutionary stable only 

if adult mortality is high (Myers, 1984), and that over‐fishing could eventually elimi‐

nate anadromy in male members of a population (Myers & Hutchings, 1987). If true, 

male precocity should be expected to be less common in lightly exploited stocks. Ri‐

ley & Power (1987) carried out a study to test this hypothesis using data from land‐

locked  and  anadromous  stocks  in  Canada.  They  concluded  that  high  post‐smolt 

mortality  in anadromous stocks  is conducive  to male parr maturity at an early age, 

and suggested the lower proportion of maturing male parr in landlocked stocks was 

related to competition among males for mates and the smaller size of the spawning 

adult landlocked salmon. 

The incidence of mature female parr is rare (Fleming, 1996), with only a few recorded 

incidences  in  anadromous Atlantic  salmon  (e.g. Moore & Riley,  1992). There  is no 

evidence to suggest any change.   

Egg and alevin development

Salmon spawning substrates vary in composition (Armstrong et al., 2003). Spawning 

redds generally cover areas of 1–11 m2 (Bardonnet & Bagliniere, 2000) and consist of a 

‘pot’ or ‘pit’ and a ‘tail’ (Crisp & Carling, 1989). The pot is the deepest excavated part 

at the upstream end of the redd, where most eggs are deposited. The depth to which 

26 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

eggs are buried in spawning gravels is related to female fish length (e.g. Crisp & Car‐

ling, 1989) and typically in the range 15–25 cm. The eggs are buried to protect them 

from light, predators and high water flow, which can result in mortality due to me‐

chanical shock (Bardonnet & Bagliniere, 2000). Egg burial depth also has some influ‐

ence  on  rate  of  development  (temperature)  and  on  the  likelihood  of  washout, 

asphyxiation or exposure during low flows (Crisp, 1996).  

Egg development  is  influenced  strongly by  temperature and  this provides  the best 

predictor of hatching time (Crisp, 1996). However, a number of other factors can in‐

fluence hatching time, including incident light, dissolved oxygen concentration, sub‐

lethal mechanical shock and low temperatures at the time of hatching (Crisp, 1996). 

A  number  of  factors  also  affect  the  survival  of  the  intragravel  stages  (eggs  and 

alevins) of salmon (e.g. Crisp, 1996; Youngson et al., 2004; Lapointe et al., 2004). Tem‐

perature has a direct effect on the survival of eggs and can also influence the size of 

alevins at hatching  through regulating  the relative proportions of  the yolk sac used 

for metabolism  and  tissue  growth. Oxygen  supply  rate  is  also  critical. Oxygen  re‐

quirements vary at different stages of development and are further influenced by fac‐

tors such as egg size,  temperature,  the spatial arrangement of eggs within  the redd 

and the velocity of intragravel water flow (Crisp, 1996; Youngson et al., 2004). Other 

factors affecting egg and alevin survival include the gravel composition, stream bed 

conformation  and  hydraulics,  patterns  of  discharge  and mechanical  shock  (Crisp, 

1996). A  range of  factors  thus  influence  the  survival of  salmonid eggs and alevins, 

and these can interact in a complex manner (Crisp, 1996). 

Fry emergence and dispersal

The period of emergence and establishment of feeding territories is a time when mor‐

tality can be very high, and during which the strength of a cohort may be established, 

and  can be  regarded as a  critical period  (Armstrong  et  al., 2003). The  timing of  fry 

emergence  in  salmon  is  influenced by  environmental  conditions during  egg devel‐

opment,  most  notably  water  temperature  (e.g.  Elliott  &  Hurley,  1998;  Garcia  de 

Leaniz  et  al.,  2000).  Thus  the  combination  of  spawning  date  and  the  temperature‐

dependent rate of egg and alevin development effectively determine when  this will 

occur  (e.g.  Jensen  et  al.,  1989).  It  is  generally  accepted  that  spawning  dates  are 

adapted to current thermal and flow conditions such that juvenile emergence timing 

is optimized  as  a  result of  selection pressures  (e.g. Heggberget,  1988;  Jensen  et  al., 

1991). Marked changes in temperature or flow during early development may there‐

fore create a mismatch between emergence and environmental conditions, resulting 

in increased levels of early juvenile mortality (Jensen et al., 1991). 

Emergence  from  the  redd  is  generally  associated with  the  initiation  of  exogenous 

feeding  (Dill, 1977), although  fry may also disperse with varying amounts of unab‐

sorbed yolk sac, particularly during the early part of the dispersal period (Garcia de 

Leaniz et al., 2000). Emergence  is typically clumped, with the majority of fry from a 

redd  emerging  over  a  short  period  (e.g.  80%  over  a  2–3  day  period  reported  by 

Gustafson‐Marjanen & Dowse, 1983), and occurs at night (e.g. Gustafson‐Marjanen & 

Dowse, 1983). Clumped emergence at night is considered to be a predator avoidance 

tactic through avoidance of visual detection by predators and reducing the individual 

risk  of  predation  through  being  in  a  large  group  (Gustafson‐Marjanen & Dowse, 

1983).  In  Chinook  salmon  (Oncorhynchus  tshawytscha),  Field‐Dodgson  (1988)  noted 

that flow rate had a strong effect on emergence timing, while the effects of tempera‐

ture and light level were less.   

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 27

 

After emergence  from  the gravel, some 0+ young‐of‐the‐year  fry drift, while others, 

so called resident fry, remain close to the redd area and seek to establish and defend 

territories (Bujold et al., 2004). It has been suggested that those fry that fail to gain ter‐

ritories  close  to  the  redd will be displaced downstream  and die  (Elliott,  1984), but 

others suggest dispersal of viable fry may be an important means of maximizing use 

of available habitat, particularly where redds are widely spaced  (Crisp, 1995), or of 

avoiding  densely‐populated  areas  and  obtaining  individual  territories  elsewhere 

(Mikheev et al., 1994).  

As with emergence, dispersal occurs mostly at night (Kennedy & Strange, 1986), and 

is  typically  downstream  of  the  redd,  although  upstream  dispersal  can  also  occur 

(Egglishaw & Shackley, 1973; Crisp, 1995). The most intensive dispersal of 0+ fry oc‐

curs during  the  two months after emergence  (Beall  et  al., 1994), and Marty & Beall 

(1989)  reported  two distinct waves of dispersal, one  soon  after  emergence  and  an‐

other 10 to 20 days later. The majority of fry typically remain close to the redd site ‐ 

less  than 1 km downstream, with a high proportion within 50m  (e.g. Egglishaw & 

Shackley, 1973; Kennedy & Strange, 1986; Marty & Beall, 1989;  Crisp, 1995; Webb et 

al., 2001). Dispersal distances also appear to be affected by rainfall and thus flow rates 

(Crisp, 1995). Once settled, salmon appear to die in situ rather than move during the 

summer (Egglishaw & Shackley, 1980; Armstrong et al., 1994), although a further dis‐

persal may occur in autumn (Rimmer et al., 1983; Rimmer et al., 1984). 

Garcia de Leaniz et al. (2000) report marked variability in the developmental stage of 

fry at dispersal ‐ early in the dispersal period all fry had remnants of a yolk sac, but 

fry dispersing later in the season had no yolk sack left. Bujold et al. (2004) report that 

larger  (but not older)  fry  tended  to  stay near  the  redd while  smaller  fry  tended  to 

drift/disperse downstream, probably as a result of intraspecific competition for food 

and space. Differences in the dispersal behaviour of emerged fry may also be related 

to gender;  in masu salmon  (Nagata &  Irvine, 1997)  found  that male  fry were more 

likely to remain near the redd and female fry to move downstream. 

After dispersal, Garcia de Leaniz et al., (2000) report that individual growth of fry is 

highly variable. Crisp (1995) found that the weight of 0+ fry in the autumn following 

dispersal was directly related to the distance dispersed and inversely related to popu‐

lation density. Two hypotheses were proposed to explain this observation: (a) that the 

fry that dispersed the longest distances tended to be of above average size at the time 

of dispersal, and (b) that the fish which dispersed farthest were of average or below 

average size at the time of dispersal, but, once dispersed, encountered less competi‐

tion and were able to grow more rapidly. It was noted that hypothesis (a) was con‐

trary to the view that displaced fish are typically smaller than the population average. 

Metcalfe & Thorpe (1992) demonstrated that earlier‐feeding fry were dominant over 

their  later‐feeding  siblings, despite  not  being  any  larger,  but  soon  established  and 

maintained a size advantage. This led to an increased probability of early‐feeding fish 

migrating to sea as one‐year‐old smolts (rather than 2 or more) (Metcalfe & Thorpe, 

1992), indicating the link between growth rates and future life‐history traits (Thorpe, 

1989).  It was  subsequently demonstrated  (Metcalfe  et  al.,  1995)  that  the  correlation 

between date of first feeding and dominance was a consequence of early‐feeding fry 

having  relatively  higher metabolic  rates  (Metcalfe  et  al.,  1995). However,  environ‐

mental factors such as temperature or flow can also have an important influence on 

fry survival. Good et al. (2001) reported that size‐selective mortality of salmon fry was 

relatively weak  and  directed  towards  the  smaller  fry  in  the  population  during  a 

drought year (1995), but that during a subsequent wet year (1996), selective mortality 

28 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

was relatively strong and directed towards the larger fry from the same population. 

They concluded that hydoclimatic events can select against either small or large fish 

and  is a key determinant  in the mean size of  juvenile salmon fry at the end of their 

first summer. 

Growth in freshwater

Aprahamian et al. (2008) reported relatively stable freshwater growth of salmon parr 

on the River Dee, Wales between the  late 1930s and mid‐1980s (using mean  lengths 

back calculated  from adult scales). However, by  the end of  the 1990s  they reported 

that  juvenile  salmon were,  by  the  end  of  their  first  and  second  year,  respectively, 

~60% and ~ 19% larger, on average, than between the late 1930s and mid‐1980s. Pos‐

sible explanations proposed included: a reduction in density dependent processes; an 

increase in river temperature affecting both parr growth rate and timing and size of 

alevins at emergence; and changes in agricultural practices in the late 1970s resulting 

in enhanced invertebrate production so that food was no longer limiting growth. 

Rivot et al. (unpublished data) found a significant increase  in the length of one‐year 

old juveniles between 1973 and 2002 in Brittany and Lower Normandy. Stable isotope 

analysis on archived  scales of  juveniles  showed  that  the C13  ratio  in  scales also  in‐

creased.  They  suggested  that  the  changes  in  juvenile  growth were  in  response  to 

warming (climate change) and/ or a change in primary production.  

Jonsson  et  al.  (2005)  reported  a positive  correlation between growth  rate of parr  in 

their first year and river temperature, flow and NAOI during the winter of egg incu‐

bation, but only NAOI was significant when cross‐correlating the two series using a 

time difference of 1 year. 

Jensen (2003) analysed the effects of altered water temperature on parr growth, due 

to  hydropower  regulation  of  the River Alta,  northern Norway. After  hydropower 

development, water temperature decreased 1–2°C during June, July and the first half 

of August and parr growth rates decreased; later in the season when water tempera‐

ture  increased  by  up  to  3°C  parr  growth  increased. However,  only minor  overall 

changes in annual growth rates were observed. 

In contrast, mean annual size‐at‐age of  juvenile salmon decreased  in  the Northwest 

Miramichi  and  Southwest Miramichi  Rivers  in  the Maritime  Provinces  of  eastern 

Canada between 1971 and 1999  (Swansburg  et  al., 2002). Fork  lengths of parr were 

significantly  and  negatively  associated  with  spring  air  and  water  temperatures. 

Therefore, increases in air and water temperatures as predicted from climate change 

models may adversely affect growth of  juvenile salmon parr,  reducing overall pro‐

ductivity. 

Davidson & Hazelwood (2005) used the model of Elliott and Hurley (1997) to predict 

pre‐smolt  (freshwater) growth rates  for  the Rivers Wye and Dee, Wales. These sug‐

gested that growth rates had improved on these rivers in response to increasing tem‐

peratures, but not significantly so. These relatively stable growth predictions contrast 

a marked decline in mean smolt age observed on some rivers (Severn, Wye and Dee), 

which began around the early 1980s but has proceeded at different rates thereafter. It 

was suggested, therefore, that factors other than, or in addition to, temperature were 

promoting  faster growth  in pre‐smolt salmon on  these rivers and, as a result, a de‐

cline  in  the mean  smolt  age. Gurney  et  al.  (2008)  also  reported  changes  in  age  at 

smolting (and growth) consistent with changes in temperature regime, but indicated 

that changes  in early density‐dependent mortality,  rather  than  the physiological ef‐

fects  of  temperature,  explained  the  large  attenuation  between  a  dramatic  fall  in 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 29

 

spawner numbers and a relatively minor diminution in total smolt production in the 

Girnock Burn, Scotland. 

In general,  it  is anticipated  that parr would be expected  to grow  faster  (and hence 

probably smolt at a younger age) with increased temperature, up to the optimal tem‐

perature  for  growth  (16–19°C)  (numerous  authors). With  further  increases  in  tem‐

perature,  growth  would  be  reduced  (resulting  in  probable  increased  age  at 

smoltification). However, at  temperatures  ranging  from 22–24°C  juveniles  seek  ref‐

uge from thermal stress (Cunjak et al., 1993), at 28°C they die  in 7 days and at 33°C 

they die in 10 minutes (Elliot, 1991). 

Parr movement/ migration

Downstream movement  of  salmon  parr  during  the  autumn  has  been  recorded  in 

populations  in  both North America  and  Europe  (Youngson  et  al.,  1983; Cunjak & 

Chadwick,  1989;  Riley  et  al.,  2002).  Studies  of  the  migration  patterns  of  Atlantic 

salmon  parr  tagged  with  passive  integrated  transponder  (PIT)  tags  on  the  River 

Frome,  a  chalk  stream  in  southern  England,  have  demonstrated  that  a  substantial 

proportion (25% of the spring smolt run in absolute terms) of the population can mi‐

grate downstream during the autumn with the peak movement occurring during Oc‐

tober and November (Pinder et al., 2007).  

The  ecological drivers  for  autumn migrations of  salmon  are unknown  (Riley  et  al., 

2008),  although  a  number  of mechanisms  have  been  proposed. These  include  dis‐

placement  of  subordinates  by  dominant  fish  (Bjornn,  1971; Mason,  1976),  the  re‐

quirement  for  juvenile  salmon  to  migrate  to  more  suitable  freshwater  habitats 

(Riddell & Leggett, 1981; Huntingford et al., 1992; Riley et al., 2008) or the requirement 

for mature male parr to locate mature female adult salmon to maximise reproductive 

success (W. Riley unpubl. data for the Kielder Burn, England). In some cases the au‐

tumn migrations  of  juvenile  parr  have  been  associated with  elevated  stream  dis‐

charge  (Youngson  et  al.,  1983;  A.  Pinder,  personal  communication,  for  the  River 

Frome, England; W. Riley, unpubl. data  for  the River Ceiriog, Wales). Such move‐

ments have also been shown to comprise predominantly precocious male parr (Buck 

& Youngson, 1982; W. Riley, unpubl. data for the Kielder Burn, England), but can also 

comprise fish of both sexes (Riley et al., 2008).  

Recent studies on the River Frome have indicated that the autumn migrants, includ‐

ing those that subsequently move to and reside within the tidal reaches of the river 

during  the winter months, are not physiologically adapted  to permit permanent, or 

early, entry into the marine environment (Riley et al., 2008).  

Frequency  histograms  of  seasonal  downstream  movements  of  juvenile  Atlantic 

salmon  in the UK suggest a dual peak  in the autumn/winter migration, the first oc‐

curring in early autumn, the second during the spawning season for the river system 

in question (Pinder et al., 2007; Riley et al., 2002; Riley, 2007; W. Riley, unpubl. data for 

the River Ceiriog, Wales). Although there is often no information from these studies 

on the sex composition of the migrants, it is speculated that the later migration may 

involve mature male salmon parr and be related to reproductive activity. These fish 

are also older  than  those migrating during  the autumn  (Riley, 2007). The  extent  to 

which  the  timing  and  relative magnitude  of  these migrations might  vary  between 

rivers or over time is unclear. 

Whilst adult returns have previously been reported from parr leaving highland tribu‐

tary spawning streams during the autumn (Youngson et al., 1994), Riley et al. (2009) 

recently reported adult returns from parr that were known to have migrated down‐

30 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

stream to the lower river/ tidal reaches thus confirming the importance of these areas 

as habitat utilised by  juvenile salmon  (Cunjak & Chadwick, 1989; Riley  et al., 2008) 

before they undergo the parr‐smolt transformation.  

Smolt Age

The  age  of  smoltification  of  Atlantic  salmon  juveniles  is  closely  associated  with 

growth  rates:  fast growing populations  smoltify at younger ages  (Swansburg  et  al., 

2002). Over  the geographic range  there  is a significant negative correlation between 

the age of smoltification and an index of growth potential based on degree days and 

photoperiod length (Metcalfe & Thorpe, 1990). 

Aprahamian et al. (2008) reported that juvenile salmon on the Welsh Dee were larger 

at the end of the 1990s than between the late 1930s and mid‐1980s. This was reflected 

in a change in the age composition of smolts, with the mean smolt age declining from 

~ 2 years prior to the 1980s to ~1.6 years in the late 1990s. Similarly, Cragg‐Hine et al. 

(2006) reported a marked  increase  in  the proportion of 1+ smolts on  the Welsh Dee 

(from  ~5%  in  the period  to  1949,  to  almost  40%  in  the decade  to  2002). They  con‐

cluded that as the Welsh Dee had become colder during the period April to October 

(post‐1964 due  to  flow  regulation  schemes)  factors other  than  climate  change were 

likely to be involved.    

A decline in mean smolt age has been similarly observed in other British and French 

populations of salmon  (Bagliniere  et al., 2004). Rivot  et al.  (unpubl.) also  reported a 

significant  reduction  in  the mean  age at  smoltification  in Brittany  and Lower Nor‐

mandy and  suggested  this  reduction may be due  to  changes  in  juvenile growth  in 

response to warming (climate change) and/ or to a change in primary production, yet 

acknowledged  that selective  fishing on  late maturing  fish could also be responsible 

for a decrease in the mean age at sexual maturity. Davidson & Hazlewood (2005) re‐

ported an overall decline in the mean smolt age of 1SW and 2SW salmon returning to 

the Dee and Wye (Wales) and Severn (England) since the 1960s. However, the onset 

of  this decline did not appear until  the 1980s, and was notably  less marked on  the 

Severn. On the River North Esk (Scotland) there has been a slow but steady decline in 

mean  smolt age over  the period 1971–2004  (see Figure 4.9.1 and discussion below) 

and  on  the R.  Frome  (England)  the  decline  in  smolt  age  has  resulted  in  the  near 

elimination of 2‐year old smolts from the population (Section 4.3). 

Englund et al. (1999) reported considerable inter‐annual and tributary specific differ‐

ences in the age structure of smolts in the River Teno, Finland between 1989 and 1995. 

Jonsson et al. (2005) reported a positive correlation between river temperature and the 

proportion of salmon cohorts smolting and migrating to sea at age‐1 and suggested 

that long‐term effects of climate (e.g. NAOI) during early development may be more 

important than generally recognised. 

Smolt size

Smolt  size  can  vary widely  among  populations. Within  populations,  smolt  size  is 

flexibly dependent on growth rate – smolt size typically increases with age. Klemet‐

sen et al. (2003) noted that large smolts (mean lengths typically >20 cm) tend to occur 

in rivers that enter a cold ocean, such as rivers in parts of Quebec, while small smolts 

(averaging 12–13 cm) can occur  in cold rivers flowing  into a relatively warm ocean, 

such as  the glacier‐fed rivers along  the west coast of Norway. However,  individual 

river,  or  even  tributary,  characteristics,  and  year  to  year  fluctuations, may play  as 

large a part in determining smolt size as any such broad geographical trends.  

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 31

 

Jutila et al. (2006) reported a significant negative regression between the annual mean 

smolt size and the density of wild >1 year parr in the previous autumn in a northern 

Baltic river, but not between the annual mean smolt size and age. They hypothesised 

that the increased density of wild >1 year parr may have contributed to the decreased 

smolt size since  the 1990s, and  that  the  reduced size of wild smolts could  result  in 

reduced post‐smolt survival. 

Smolt run timing

It  is generally accepted  that  there are  two distinct processes  involved  in controlling 

the downstream movement of salmon smolts  in fresh water. First, the physiological 

development  of migratory  readiness  ‐  whereby  the  juvenile  salmon  undergo  the 

physiological  and morphological  changes  associated with  smoltification  (migration 

disposition), and second, the environmental signals (external releasing factors) which 

stimulate downstream movement  once  smoltification has  been  completed  (Bagger‐

man, 1960; Solomon, 1978).  

Changing day  length has been suggested as the ultimate trigger to smolt migration,  

with river conditions such as temperature, discharge, turbidity and nightfall serving 

as proximate  triggers controlling  the smolt run  in different rivers  (Jutila et al., 2005; 

McCormick et al., 1998; Riley, 2007; and many others). Thus the timing of smolt mi‐

gration varies with latitude, with southern populations moving out to sea earlier than 

northerly ones. Migration is correlated also to body size, with larger smolts typically 

migrating earlier, and also appears to have a genetic component (Stewart et al., 2006). 

Jutila et al. (2005) found that the onset of the smolt run was positively correlated with 

river temperature during 1972–2002 in a river flowing into the northern Baltic Sea; a 

rise in water temperature above 10°C being the main proximate environmental trig‐

ger. In addition, they found that the duration of the main run was shorter in the years 

when the onset of the smolt run was delayed. However, Zydlewski et al. (2005) found 

that temperature experience over time is more relevant to initiation and termination 

of downstream movement than a temperature threshold. 

There are concerns that variations in climate might modify the run timing of smolts. 

As  freshwater conditions are more responsive  to air  temperatures  than  the sea, and 

smolt migration is cued by water temperatures, mismatches relative to marine condi‐

tions might result and affect return rates. For example, Staurnes et al. (2001) indicated 

that smolts transferred to seawater in which the temperature gradient was more than 

4–6°C  had  poorer  seawater  challenge  performance.  Evidence  from  some  rivers  in 

Newfoundland (Crozier et al., 2003) indicated a relationship between run timing and 

subsequent survival at sea, indicating a possible optimum window of opportunity for 

smolts entering the marine environment. However, this relationship was not consis‐

tent among rivers in the area. 

Unusually early runs of smolts were observed on the River Bush in the late 1990s and 

a significant linear relationship determined between smolt migration date and marine 

survival,  suggesting  that  smolt  cohorts which migrated earlier had poorer  survival 

(Crozier et al., 2003). Average SST taken from a coastal station 25 km north west of the 

river mouth indicated a temperature difference of 2.4oC with that of the river mouth 

during the years of poor survival, whereas the differential was only 0.3oC during ear‐

lier years when marine survival was higher (Section 4.1). 

32 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Role of lacustrine habitat

Klemetsen et al. (2003) have reviewed the importance of lacustrine habitat for juvenile 

salmon. It has been suggested that juveniles occupying such sites are displaced from 

preferred stream habitats. However, it appears that growth and survival is often bet‐

ter in lacustrine sites and that use of such habitats is of adaptive significance. In New‐

foundland, a positive relationship has been  identified between mean smolt size and 

the  proportion  of  lacustrine  habitat, with  some  evidence  also  of  better  survival  to 

adult for the larger smolts.  

Overall generation times have also been shown to be lower in lacustrine than fluvial 

systems. Although mean smolt age was similar in the two systems, there was a pre‐

ponderance of 1SW adults arising  from  lake origin  fish, while  fluvial  systems pro‐

duced a significant component maturing at older sea‐ages. This was consistent with 

the view  that given  environmental  conditions  conducive  to  rapid growth,  fish will 

mature as soon as developmentally possible and may explain why many Newfound‐

land rivers are dominated by 1SW fish. Studies in other countries have also indicated 

that faster‐growing  juveniles and larger smolts favoured earlier age at first maturity 

(Nicieza & Braña, 1993 – northern Spain; Erkinaro et al., 1997 – Finland). Provisional 

results for the Frome and Dee suggest that the sex of smolts may be important to the 

strength of relationship between smolt size and age at maturity (Section 5.7). 

3 Data sets

3.1 Data sources and requirements

The exploration of biological characteristics for indicator salmon stocks and the pos‐

sible  relationship  of  such  metrics  with  environmental  parameters  and  abun‐

dance/survival measures requires data from three distinct areas. First, time series of 

standard biological measures pertaining to particular salmon stocks are needed, ide‐

ally  covering an adequate period  to account  for natural variability and  to  facilitate 

trend analysis. This process was originally  initiated  through WGNAS  (ICES, 2008a) 

and was  facilitated, at  that  time, by  the production of a data entry  spreadsheet  for 

pertinent biological variables (e.g. mean annual  length, weight, sea‐age of returning 

adults)  to ensure  the collection of  time series  information  in a standardised  format. 

Further  substantial  progress was made with  this  compliation  of  data  at  the  first 

SGBICEPS meeting (ICES, 2009a) and at the most recent meeting (Sections 3.2–3.3).  

A second  requirement  is  the  identification and compilation of appropriate environ‐

mental datasets. The Study Group reviewed the types of  information that would be 

available in taking forward exploratory analyses at its first meeting (ICES, 2009a), in 

particular relating to the marine environment. The Study Group recognised that the 

lack of  a  clear understanding of  the distribution of  salmon  at  sea  remained  a  con‐

straint  in this regard, and further recognised that specific requirements for environ‐

mental data or efforts  to  link  these with changes  in biological characteristics would 

need to be refined once clear hypotheses could be developed, for example in relation 

to specific stocks or stock complexes. Few further efforts were made to review envi‐

ronmental data sources at the second meeting (see Section 3.4) and no oceanographer 

was able to attend this meeting. However, a number of case studies presented at the 

second meeting examined changes  in biological characteristics  in relation to specific 

environmenmtal changes. Further details are provided in Sections 4 and 5. 

Finally, information on the relative performance of each available indicator stock, or 

stock complex, is required in terms of survival, mortality and abundance. The Study 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 33

 

Group examined the available data relating to these stock status variables at its first 

meeting (ICES, 2009a). Some further discussion of the stock status variables for spe‐

cific stocks  is provided  in Section 3.3 and analyses exploring  relationships between 

biological characteristics and abundance are provided in Section 5.  

3.2 Data on biological characteristics – update on developments

The Study Group previously noted that there is a vast amount of biological data relat‐

ing to salmon stocks potentially available in pursuit of its objectives. Initial efforts to 

collate such data in a standardised from were made by WGNAS (ICES, 2008a) using 

an Excel spreadsheet developed by Tim Sheehan (USA and Chair of WGNAS at the 

time). Additional data sets that might be informative in addressing the Study Group’s 

terms of  reference were collected  in  the  run up  to  the  first SGBICEPS meeting and 

preliminary analyses were completed by the Group (ICES, 2009a).  

The data entry spreadsheet requires various background information for each stock, 

as well as data for a range of biological characteristics. In summary, the fields are: 

  Field        Description 

  Year         Return year 

  River               

  Country         

  Stock Complex      e.g. NAC, northern & southern NEAC 

  Latitude      Latitude of river mouth   

Origin  Origin of majority of spawning fish – hatch‐

ery/wild 

Size  Approximated categorical description of  the 

mean  annual  size  of  the  spawning  popula‐

tion   

Status  Some standard estimate of stock status  (e.g. 

count, trap catch) or index of abundance  

  Status type      Description of ʹstatusʹ variable 

  Median run date    Median date of the spawning run 

  Mean run date      Mean date of the spawning run 

  Mean river age      Mean river age of returning fish 

  Mean sea‐age      Mean sea‐age of returning fish 

Mean total age      Mean total age of returning fish 

Proportion of run by sea‐age  Proportion of  the  run by  size/age grouping 

or by sea‐age  

Mean fork length  Mean  fork  length  (cm)  of  returning  fish  by 

size/age grouping or by sea‐age   

Mean whole weight  Mean whole weight (kg) of returning fish by 

size/age grouping or by sea‐age   

Proportion female   Proportion of  returning  fish  that are  female 

by size/age grouping or by sea‐age 

Proportion maiden spawners  Proportion of returning fish that are maiden 

spawners by size/age grouping or by sea‐age 

Where data were requested by size/age grouping or by sea‐age,  the preference was 

for information to be split between each sea‐age class – i.e. 1SW (1 sea‐winter), 2SW, 

3SW, 4SW, 5SW and previous  spawners  (PS). Where  such data were not available, 

information was provided  for small/1SW and  large/MSW  (multi sea‐winter) catego‐

ries.  

34 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

A number of additional data  sets were made available  to  the Study Group at, and 

after, the second meeting, and a number of the existing data sets were updated. This 

helped to extend the spatial and temporal coverage of the information available, for 

example, with the inclusion of some data for Baltic stocks. However, for a number of 

the new data sets, particularly  those  from Norway, a shorter  time series was avail‐

able, typically only extending back as far as 1989. This had implications for the sub‐

sequent  time  series  analyses. However,  the Study Group previously  indicated  that 

data sets with less than 15 year time series should be included in the analyses where 

these provide greater spatial scale or allow comparison with other available datasets 

(ICES,  2009a). Table  3.2.1  summarises  the  latest  information  available  to  the Study 

Group. A full list of all those who provided data is provided at Annex 2. These data 

were further analysed by the Study Group with the additional assistance of Erik Pe‐

tersson (Sweden) and Jon Barry (UK (England & Wales)), who participated in the first 

meeting of the Study Group, but were unable to attend the second meeting. 

At  the  first meeting,  the  Study  Group  recognised  that  freshwater  data  had  been 

largely ignored in their initial deliberations and recommended that the collection and 

collation of data sets should be extended to include freshwater stages (e.g. smolt age, 

smolt  size,  growth  at  age,  etc.),  not  least  since  there was  increasing  evidence  that 

freshwater  influences might  be  instrumental  to what  subsequently  happens  in  the 

sea. Such data, other than mean river age (derived from returning adult scales), have 

not been included in the data sets reported in Table 3.2.1. However, a number of case 

studies and analyses included in Sections 4 and 5 have incorporated analysis of juve‐

nile stages. 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 35

 

Table 3.2.1. Biological characteristics data provided  for each stock  (Y denotes data available  for 

some or all of the time series) 

Stock complex

Country

Stock

Hatchery/Wild

Time series

Latitude

Stock status

Median run date

Mean run date

River age mean

Sea age mean

Prop. Run by sea‐age

Mean fork length

Mean whole weight

Condition Factor

Prop. fem

ale by sea‐age 

Prop. m

aiden

 spaw

ners by sea‐age class

NAC (N) Canada Western Arm Brook W 1971‐06  51.2 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y

Canada De la Trinité W 1980‐09 49.4 Y Y Y Y Y Y

Canada Saint‐Jean W 1981‐09 48.8 Y Y Y Y Y Y

Canada Middle Brook W 1975‐05 48.8 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y

Canada Conne River W 1986‐06 47.9 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y

Canada Miramichi W 1971‐07 47.0 Y Y Y Y Y Y Y Y Y

NAC (S) Canada Nashwaak W 1972‐08 46.0 Y Y Y Y Y Y Y Y Y

Canada St John (Mactaquac) W 1978‐08 45.3 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y

Canada St John (Mactaquac) H 1978‐08 45.3 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y

Canada La Have  W 1970‐08 44.4 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y

Canada La Have  H 1972‐08 44.4 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y

USA Penobscot H 1978‐08 44.5 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y

N NEAC Finland/Norway Teno W 1972‐07 70.8 Y Y Y Y Y Y Y Y

Finland/Norway Näätämöjoki W 1975‐06 69.7 Y Y Y Y Y Y Y Y

Russia Tuloma W 1983‐08 68.9 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y

Norway Vestre Jakobselv W 1989‐08 70.1 Y Y Y Y Y Y Y

Norway Årgårdsvassdraget W 1992‐08 64.3 Y Y Y Y Y Y Y

Norway Nausta W 1989‐08 61.3 Y Y Y Y Y Y Y

Norway Gaula Sogn og Fjordane W 1989‐08 61.2 Y Y Y Y Y Y Y

Norway Etneelva W 1989‐08 59.4 Y Y Y Y Y Y Y

Norway Skienselva W 1989‐08 59.1 Y Y Y Y Y Y Y

Norway Numedalslågen W 1989‐08 59.1 Y Y Y Y Y Y Y

Norway Enningdalselva W 1990‐08 58.6 Y Y Y Y Y Y Y

Norway Gaula W 1989‐08 63.3 Y Y Y Y Y Y Y

Iceland (N&E) Laxa I Adaldalur W 1974‐08 65.6 Y Y Y Y Y

Iceland (N&E) Hofsa W 1971‐08 65.4 Y Y Y Y Y

S NEAC Iceland (S&W) Nordura W 1968‐08 64.6 Y Y Y Y Y

Iceland (S&W) Ellidaar W 1949‐08 64.1 Y Y Y Y Y

UK (Scot) N. Esk W 1981‐08 56.7 Y Y Y Y Y

UK (NI) Bush W 1973‐07 55.1 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y

UK (E&W) Lune W 1987‐08 54.0 Y Y Y Y Y Y Y

UK (E&W) Dee W 1937‐08 53.4 Y Y Y Y Y Y Y Y

UK (E&W) Wye W 1910‐07 51.6 Y Y Y Y Y Y Y Y

UK (E&W) Frome W 1968‐08 50.7 Y Y Y Y

France Bresle W 1984‐08 50.1 Y Y Y

Baltic Sweden Kalix W 1980‐08 65.8 Y Y

Finland/Sweden Tornionjoki W 1980‐09 65.5 Y Y Y Y Y Y

Sweden Ume/Vindel  W 1987‐08 63.8 Y Y Y Y

Sweden Ume/Vindel  H 1974‐08 63.8 Y Y Y Y Y Y Y Y

3.3 Data quality issues – caveats and limitations

At  the  first meeting,  the Study Group noted  the  importance of various  factors  that 

might  affect data  quality,  and  that  these  needed  to  be  considered  carefully  before 

reaching conclusions about the relevance of any apparent links between different bio‐

logical  variables  and  measures  of  salmon  abundance  or  environmental  variables 

(ICES,  2009a).  The  Study  Group  therefore  recommended  that  data  for  all  stocks 

should be accompanied by a full description of data sources and of the methodology 

used to record each variable to aid interpretation. Further, an email address of an ap‐

propriate contact person, able to provide a more detailed description of each data set, 

should be appended  to  the spreadsheet.  In  the  run up  to  the second meeting, such 

information was therefore sought from all those who contributed data sets (see An‐

nex 2) and the responses collated and included in this report. Table 3.3.1 summarises 

36 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

the information provided and the following short section provides a brief description 

of the key points: 

The stocks

The majority of stocks for which data have been provided are regarded as wild popu‐

lations ‐ i.e. not subject to supplementary stocking from hatcheries as part of restora‐

tion, enhancement or mitigation schemes. However, a small number of the stocks are 

subject to stocking (Table 3.3.1). In the case of two rivers, the St John (Mactaquac) and 

La Have Rivers  in Canada, entirely separate hatchery and wild data sets have been 

generated, and  for  the purposes of  subsequent analyses  these have been  treated as 

separate stocks. For certain other stocks, varying levels of hatchery contribution have 

applied. In these cases, the data presented typically represent a composite of the wild 

and hatchery fish in the population. 

Stock status

The data sets provided  for each country  include a “status” column, which provides 

some measure  of  abundance. A wide  range  of  stock  sampling methods have been 

used  to derive  information on  stock  status, and  these are variously  listed as: adult 

traps,  counting  fences,  catches  (by  rods,  nets  and  both  combined),  counters,  index 

trap nets and snorkel surveys (Table 3.3.1). For stocks in North America and a num‐

ber in the Southern NEAC area, the stock status variables are adjusted to take account 

of  in‐river  fishery catches  to provide an estimated return  to  the river. However,  for 

the majority  of Northern NEAC  stocks  the  status  variable  typically  comprises  the 

catch  in  freshwater by  rods, or by  rods  and nets  combined. For many  rivers  these 

data are compiled over  fixed  time  intervals, but are not adjusted  for effort. For  the 

majority of stocks, no  further adjustment was made  to estimate returns  to  the coast 

(i.e. before coastal homewater fisheries), either because no such fisheries operated or 

due  to  the  lack of robust  information  to make such estimates (e.g. stock‐specific ex‐

ploitation rates), but this applied in some cases. 

This highlights the widely differing approaches used for assessing the various stocks 

and highlights that changes  in fishery regulations and trends  in fishery catches will 

have influenced the robustness of the various abundance estimates. The Study Group 

noted  these potential disparities between  the measures available  for different rivers 

and recognised that caution was therefore needed in their interpretation and use. 

Sampling periods

The Study Group previously noted that the extent to which the mean values included 

in  the  spreadsheets  (e.g.  run dates, weights,  lengths, ages and  sexes)  truly  reflect a 

particular stock would be affected by the period over which the data were collected 

in any year (ICES, 2009a). As indicated above, a wide range of sampling methods has 

been used. Some of  these methods,  typically  traps and counting  facilities, have  the 

advantage that data can be collected throughout the entire year, although even these 

can be affected by issues such as poor trap efficiency during flood events or counter 

‘downtime’.  In  contrast,  fishery derived  information  (e.g.  samples  from net or  rod 

fisheries) is restricted to the fishing season, and may have been subject to change over 

time. 

Table 3.3.1 indicates that  just under half of the stocks for which data were provided 

reported that sampling proceeded throughout the year and could be considered rep‐

resentative of the entire run. Such sampling included the majority of the stocks in the 

NAC area and many in the NEAC Sothern area; information on run timing is almost 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 37

 

exclusively  confined  to  these  stocks.  In  the  remainder of  cases, data were  typically 

sourced from fishery‐related sampling and were thus constrained by fishing seasons 

and potentially also influenced by temporal changes in the methods used and in the 

timing and level of fishing effort employed. However, for most such data sets, efforts 

have been made  to provide data  for  fixed periods  (e.g.  June  to August  inclusive  in 

respect  of  the Norwegian  data  sets)  and/or  to  use  logbook  schemes  or  particular 

groups of fishermen to ensure consistency.  

Accordingly, the accuracy of the estimates of median and mean spawning run dates, 

average weights, lengths, ages and sexes will vary depending upon the source of the 

data and will need to be accounted for in any analysis. 

Fish weight

With respect to fish weight, the Study Group previously noted (ICES, 2009a) that data 

derived from net fisheries or sampling facilities close to the coast were most likely to 

represent the mass of fresh run fish while those derived from rod fisheries (and pos‐

sibly in some cases trap data) will be derived from a mix of fresh run and earlier run 

fish, which may have already  lost some body weight compared to when they origi‐

nally entered freshwater. Table 3.3.1  indicates a reasonably even split between sam‐

pling in coastal and more upstream facilities, including fish captured by anglers. 

Thus,  there  are  potential  issues  in  comparing  both weights  and  condition  factors 

among  stocks where  the weight variable has been  recorded  from different  sources. 

Further,  there may be problems  in  interpreting weight  trends within a  stock using 

data derived from a rod fishery as the proportion of fresh to non fresh‐run salmon in 

the sample may vary throughout the time series.  

Age data

For the majority of rivers, age data for both adults and  juveniles have been derived 

from  scale  reading, with  scales mainly  collected  as part  of  targeted  sampling pro‐

grammes. In some instances, scale samples have also been provided by anglers. Sam‐

ples have typically been taken throughout the run (see sampling periods above), but 

in some cases may reflect only part of the run – e.g. in Norway the scale samples were 

collected  by  anglers  between  the  start  of  June  and  the  end  of August.  The  Study 

Group previously recognised that scale reading can be subject to potential differences 

in methodology and interpretation (ICES, 2009a), which might lead to possible incon‐

sistencies  between  stocks.  However,  the  use  of  scale  reading  guidance,  periodic 

workshops  and  interpretation  by  experienced  ‘readers’  is  generally  considered  to 

minimise such concerns. 

In  the case of  Iceland and one stock  in  the Baltic, sea‐age composition has been as‐

sessed from length and/or weight distribution data. Studies in Iceland have indicated 

little overlap in size between 1SW and 2SW fish (confirmed by earlier scale reading), 

with very  few previous spawners or  fish of older  than 2SW occurring  (Scarnecchia, 

1983). This approach is thus considered to provide a robust alternative to analysis of 

individual scales. 

In  respect  of  the  river  age  variable,  this  has  been  determined  in  all  but  one  case 

(where smolt scales were  read) by  the examination of scales  from  returning adults. 

The Study Group previously noted that such data might not accurately reflect the age 

composition of smolt cohorts,  for example  if different age/size classes of smolts are 

subject to differential rates of mortality in the sea (ICES, 2009a).  

38 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Table  3.3.1.  Summary  of  stock  sampling  procedures  for  the  different  biological  characteristics 

data sets (see Key for abbreviations). 

Stock complex

River name

Wes

tern

Arm

Bro

ok

De

la T

rinité

Sai

nt-J

ean

Mid

dle

Bro

ok

Con

ne R

iver

Mira

mic

hi

Nas

hwaa

k

St

John

(M

acta

quac

)

La H

ave

Pen

obsc

ot

Ten

o

Näätämöjoki

Tul

oma

Ves

tre

Jako

bsel

v

Årgårdsvassdraget

Nau

sta

Gau

la S

ogn

og F

jord

ane

Etn

eelv

a

Ski

ense

lva

Num

edal

slåg

en

Enn

ingd

alse

lva

Gau

la

Laxa

I A

dald

alur

Hof

sa

Nor

dura

Elli

daar

N.

Esk

Bus

h

Lune

Dee

Wye

Fro

me

Bre

sle

Kal

ix

Tor

nion

joki

Um

e/V

inde

l

Wild only (W) or combined wild & hatchery (W/H)? W W W W W W W W/H W/H W/H W W W W W W W W W W W W W W W W W W/H W W W W W W W W/H

Stock sampling procedure

CF AT Sn CF CF IET CF CF AT AT FC FC AT RC RC RC RC RC RC RC RC RC RC RC RC RC Co AT

NC/RC/Co/AT

NC/AT RC Co AT Co RC AT

Stock status variable takes in-river fishery catches into account Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y n/a n/a N n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a Y Y Y Y n/a N N N n/a n/a

Returning Stock Estimate (RSE) takes coastal catches into account (Y/N)? N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N Y N N N N N N N N

Does biological sampling of stock cover entire run? Y Y N Y Y Y Y Y Y Y N N Y N N N N N N N N N N N N N Y Y Y Y N Y Y Y N Y

Weight data - where collected?C U U C C C n/a C U C U U C U U U U U U U U U U U U U C C C/U C C/U U C n/a n/a C

Length/weight data - how collected? S S S S S S S S S S Nt/RNt/R S R R R R R R R R R R R R R S S/R

Nt/R/S Nt/S R/Nt R S Co n/a S

Sea-age - how assessed?Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc O O O O Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc O Sc Sc

River-age - how assessed?Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc ScJ n/a Sc Sc

Sex ratio - how assessed?I I I I I I/E E E E E I I I n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a n/a E/I E/I E/I E/I E E E E n/a E/I E n/a I E

Major changes in data collection procedures over time (Y/N)? N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N

Oth

er c

omm

ents

?

Cha

nge

in s

ex d

eter

min

atio

n m

etho

ds

Cha

nges

in h

atch

ery

prac

tices

Sex

val

idat

ion

from

bro

odst

ock.

Cha

nge

in a

ge o

f ha

tche

ry s

mol

ts.

L/W

dat

a fr

om e

xper

ienc

ed f

ishe

rmen

No

fishe

ry b

elow

tra

p

New

fis

h la

dder

Cha

nges

in c

oast

al f

ishe

ry

Cha

nges

in c

oast

al f

ishe

ry

Cha

nges

in c

oast

al f

ishe

ry;

farm

esc

apee

s

Cha

nges

in c

oast

al f

ishe

ry;

farm

esc

apee

s

Cha

nges

in c

oast

al f

ishe

ry;

acid

ifica

tion

Cha

nges

in c

oast

al f

ishe

ry

Cha

nges

in c

oast

al f

ishe

ry

Red

uctio

ns in

coa

stal

net

fis

hery

Sex

rat

io d

ata

only

in la

st 2

yea

rs

Red

uctio

ns in

est

uarin

e ne

t fis

hery

Red

uctio

ns in

est

uarin

e ne

t fis

hery

Con

stru

ctio

n of

dam

with

fis

hway

in 1

991.

Som

e fis

hery

cha

nges

als

o

NEAC (N) NEAC (S) BalticNAC

 

Key:

Stock sampling procedure: CF = counting fence with adult trap; Sn = snorkel survey; IET = index estuary trap net; 

AT = adult trap; FC = Freshwater catch (nets & rods); RC = rod catch; NC = net catch; Co = counter. 

Weight data ‐ where collected: C = close to river mouth (recent entry); U = up river (possibly in freshwater for some 

time). 

Length weight data ‐ how collected: S = scientific sampling; R = rod fishery; Nt = net fishery; Co = counter. 

Sea age data: Sc = derived from scale reading; O = other (e.g. use of length/frequency data). 

River age data: Sc = derived from scale reading (adults); ScJ = derived from scales (juveniles); O = other (e.g. use of 

length/frequency data). 

Sex ratio: I = internal examination; E = external appearance; I/E = both internal & external methods used. 

Sex ratios

Table 3.3.1  indicates  that, where available, sex ratios have been determined by both 

internal and external morphometric examination of returning fish. For some rivers, a 

combination of methods has been applied and, where possible, assessments based on 

external  characteristics  have  been  validated  from  broodstock  (e.g.  Penobscot). On 

some  rivers,  the methodology has also  changed over  time  (e.g. Miramichi) or only 

been introduced recently (e.g. Lune). It is recognised that the more reliable data will 

be that obtained from fish dissection since this provides unequivocal confirmation of 

a fish’s sex. The allocation of fish to particular sexes by examination of external mor‐

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 39

 

phometric  features will  inevitably vary at different  times of  the  season and among 

different observers. So, for some catchments sex determination has been restricted to 

more mature  fish, presumably  sampled  later  in  the  run.  Such uncertainties  clearly 

carry the risk of introducing some bias into any derived estimates of sex ratios. 

For a number of rivers, no effort has been made  to assess  the sex of returning  fish, 

particularly where sampling of other biological parameters  (e.g.  length and weight) 

has been provided by anglers or other volunteers, and where are a  large number of 

‘samplers’ might  be  involved.  This would  clearly  introduce  substantial  additional 

uncertainty. 

Other data quality issues

The  original  request  for  information  indicated  that  data  should  only  be  included 

where this had been derived from sample sizes of at least 10 individual fish. In prac‐

tice, it is not clear that this has been applied in all cases. Provision of a “sample size” 

variable would allow a better appreciation of the likely error around the mean values 

presented  for each of  the variables  in  the spreadsheet. Some concerns were also ex‐

pressed about the use of annual means and that access to raw data might be of par‐

ticular added value in some instances. 

The Study Group previously recognised that requests for additional data sets, or for 

the raw data behind the annual mean values, should ideally be made in response to 

specific  lines of enquiry and where worked examples/case studies suggested useful 

lines to pursue (ICES, 2009a).   

Summary

The  foregoing  comments  highlight  the  extensive  variability  that  exists  in  the  ap‐

proaches used  for assessing stocks and deriving  time series of data on various bio‐

logical  characteristics. The Study Group  therefore  recognised  the need  for  cautious 

interpretation, particularly where comparisons were made between stocks. However, 

the Study Group noted that comparisons over time for a particular stock were likely 

to  be more  robust,  provided  data  had  been  collected  in  a  consistent manner  over 

time. 

3.4 Environmental data sets

The  Study Group  reviewed  the  types  of  environmental  information  that  could  be 

employed to develop exploratory analyses at its first meeting (ICES, 2009a), with par‐

ticular  emphasis on marine  environmental data. The  availability of  the  latest  ICES 

Report on Ocean Climate (IROC) produced annually by the ICES Working Group on 

Oceanic Hydrography (WGOH; Holliday et al., 2009) was noted. 

The Study Group previously noted  the current  lack of a clear understanding of  the 

distribution of salmon at sea and the multiple possible migratory destinations of in‐

dividuals within the same maturity grouping (e.g. southern European MSW fish mi‐

grating either  to  the Norwegian Sea or  to Greenland).   This  remained a  constraint, 

and  it was  recognised  that  clarifying  specific  environmental  data  requirements  or 

making efforts to link these with changes in biological characteristics would need to 

be refined once clear hypotheses could be developed in relation to, for example, ob‐

served changes in specific stocks or stock complexes.  

40 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

4 Case Studies

The Study Group  reviewed  the  latest  information  from  the Baltic Salmon Working 

Group (WGBAST) and considered updated/new  information from monitored stocks 

in  the North Atlantic  that  have  time  series  of  data  on  biological  characteristics  of 

salmon  or  on  changes  in  salmon  abundance  relative  to  environmental  variables. 

These have  loosely been grouped  into a series of case studies and are described be‐

low. Hypotheses that were considered within these case studies include:  

Marine  survival  is  independent of  the  time of  smolt  emigration  [Section 

4.1]; 

Marine survival is independent of the temperature difference experienced 

by smolts when moving from fresh to salt water [Sections 4.1, 4.2]; 

Recruitment success (e.g. recruits (parr or smolt) produced per spawner) is 

independent of river conditions [Section 4.2]; 

Survival of Norwegian salmon in their second year at sea has not increased 

relative to their first year in the sea [Section 4.5]; 

The proportion of males among 2SW fish has not increased (indicating no 

evidence of later maturation of male fish) [Section 4.5]; 

In addition, case studies from the Baltic were reported by WGBAST which 

looked at hypotheses relating to the effects of competition, food availabil‐

ity, sea predation and smolt quality on at‐sea survival [Section 4.6]. 

4.1 Long-term changes in biological characteristics of smolts on the River Bush, N. Ireland and associations with environmental parameters

The River Bush salmon project represents a long‐term study of the biological charac‐

teristics and stock recruitment dynamics of a typical salmon stock from UK( N. Ire‐

land). The project  is based around annual whole river  trapping census of returning 

adults and  emigrating  smolts  at Bushmills  in Co. Antrim. A  long‐term data  series, 

inclusive of a range of biological characteristics, measured on both juvenile and adult 

Atlantic salmon, is available for the stock.  

Biological characteristics of R. Bush salmon over time

The basic trends in biological characteristics from the River Bush datasets were exam‐

ined at  the  first meeting of  the Study Group and are  included  in  the earlier report. 

These data indicated that 2+ smolts were the most commonly encountered age class 

across the time series. The annual age structure has been quite variable and unstable 

temporally  (Figure 4.1.1). The mean weights and  lengths of Bush  smolts across  the 

entire time series have illustrated fair levels of variability with little evidence of a dis‐

crete directional temporal trend.  

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 41

 

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

year

pro

po

rtio

n % 3+

% 2+

% 1+

 

Figure 4.1.1. Age composition of smolts in the annual wild smolt runs on the River Bush, 1978–

2009.  

Thermal mis-match and smolt survival

Previous work on the timing of the River Bush smolt run has indicated that the mi‐

gration  has  shifted  with  increasing  numbers  of  fish  moving  earlier  in  the  year 

(O’Maoileidigh et al., 2003) with potential implications for subsequent survival driven 

by increased thermal discrepancy between river water and sea water. 

The biological characteristics of wild smolts from the River Bush were examined over 

a thirty year period (1978–2008). Changes in the timing of the smolt run were evident, 

with progressively earlier emigration periods detected across the time series (Figure 

4.1.2). The rate of change has been around 3.6–4.8 days per 10 years, with the onset of 

the  run  (measured  as  the date of  25%  total  annual  emigration)  around  10–11 days 

earlier in recent years than at the start of the time series. The timing of smolt emigra‐

tion has been linked to ambient river temperature patterns. Distinct seasonal patterns 

have also been evident for biological characteristics of River Bush smolts with mean 

age and length decreasing throughout the emigration period.  

42 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

100

110

120

130

140

150

160

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

Year

Ord

inal

Day

s

 

Figure  4.1.2. Smolt  emigration  times  (ordinal date) on  the River Bush between  1978–2008. The 

plots indicate the ordinal date by which standard percentages of the total annual smolt run had 

emigrated. Boxes indicate dates at which 25%, 50% and 75% of run had occurred; whiskers indi‐

cate dates at which 5% and 95% of run had occurred.  

Marine survival patterns in 1SW salmon from the River Bush have been strongly in‐

fluenced by  the  run  timing of  the preceding  smolt year,  such  that  later  emigrating 

cohorts demonstrated increased survival (Figure 4.1.3). A possible mechanism for this 

relationship may be the consequence of local climatic variation and potential thermal 

mismatch between  freshwater  and marine  environments. The  temperature  contrast 

between fresh and salt water experienced by River Bush smolts is exacerbated by the 

absence of an estuary on the river. The River Bush discharges directly into the North 

Atlantic Ocean  across  a  relatively  steep  and  narrow  stony  beach, where  the  river 

mouth fans out to form a shallow braided channel. The physiological stresses associ‐

ated with  osmotic  regulation  upon marine  entry may  be  compounded  by  an  in‐

creased  requirement  for  thermal  acclimation  over  a  very  limited  transitional  zone. 

Smolts are particularly vulnerable during the transition to salt water and the relative 

risk of predation has been demonstrated to increase during the acclimation of smolts 

to  seawater  (Handeland  et  al.,  1996). These processes may have become more pro‐

nounced  in  recent years on  the River Bush due  to  an observed  increasing  thermal 

disparity between  the  two discrete aquatic environments  (Figure 4.1.4)  (Kennedy & 

Crozier, 2010). 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 43

 

0

5

10

15

20

25

30

35

40

23-A

pr

25-A

pr

27-A

pr

29-A

pr

01-M

ay

03-M

ay

05-M

ay

07-M

ay

09-M

ay

Date  of 25% smolt emig ra tion

Marine Survival (%

)

 

Figure 4.1.3. Relationship between the date of the onset of the smolt run (denoted by the data on 

which 25% of smolt emigration had occurred) and subsequent marine survival of 1SW River Bush 

salmon. 

8

8.5

9

9.5

10

10.5

11

11.5

12

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

Year

Mea

n D

aily

Tem

per

atu

re

oC

River Temp

SST

 

Figure 4.1.4. Mean daily water  temperature  (oC)  for River Bush  (Bushmills) and  the sea surface 

(Malin Head) recorded on the date of 25% total Bush smolt emigration. 

44 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

4.2 Update on biological characteristics of salmon from the River Dee, North Wales and other monitored rivers in UK (England & Wales) and associa-tions with environmental parameters

It was noted at the first meeting of the Study Group (ICES, 2009a) that there are eight 

monitored rivers (Dee (Wales), Test, Itchen, Frome, Tamar, Fowey, Lune and Kent) in 

UK  (England & Wales) which  report  annual Returning  Stock Estimates  (RSEs)  for 

salmon. Four of these rivers (Dee [Wales], Tyne, Tamar and Lune) are also identified 

as monitored ‘index’ rivers  and are distinguished by having established or develop‐

ing (partial) adult trapping programmes to collect biological information (e.g. on age, 

size,  sex,  etc.)  (Davidson,  2008). These  rivers  are  spread  around UK  (England  and 

Wales) and are broadly representative of  the main salmon and sea  trout producing 

regions. The group  includes some of  the  leading  ‘chalk’ rivers of southern England 

(e.g. Test,  Itchen, Frome) as well as  the more usual  ‘rain‐fed’ rivers of  the west and 

north. While the monitoring programmes for individual rivers may differ in their de‐

tail, they share a number of common objectives in terms of the information collected 

and its application to management (Davidson, 2008).  

Information  on  changes  in  biological  characteristics  of  salmon  from  the River Dee 

(UK, England & Wales) was reported at the first meeting of the Study Group (ICES, 

2009a). The  following provides some new analyses  in  respect of  the River Dee and 

also an initial examination of spring river and coastal temperatures to assess whether 

there is any evidence of substantive changes over time. 

Long-term changes in spring temperatures – any evidence for a thermal ‘mis-match’ between rivers and coastal areas?

Further to the  investigations on the River Bush (Section 4.1), where a river/sea tem‐

perature mis‐match at the time of smolt migration has been linked to marine survival, 

initial investigations were completed for a number of sites in UK (England & Wales) 

to see if similar patterns might be evident. Time‐series of river and sea surface tem‐

perature data were collated/derived  for  four rivers spread  from south  to northwest 

around the coast ‐ namely: Hampshire Avon; Tamar; Dee and Lune ‐ to explore spa‐

tial and temporal patterns in these data. 

In all  cases,  river  temperatures were  collected at main  stem  sites at or  close  to  the 

head‐of‐tide.  Sea surface temperature data were extracted from records collated and 

published  by  Cefas  (http://www.cefas.co.uk/data.aspx)  and  obtained  at  various 

coastal  stations. The proximity of  these  stations  to  the  selected  rivers was variable 

and usually amounted to a distance of several km.  

There were a number of gaps in the data sets, particularly for the river temperature 

time‐series, and to fill these monthly mean temperatures were predicted from simple 

linear  regression  relationships with  parallel  temperature  series.  In  the  case  of  sea 

temperatures, these parallel data series were from the nearest adjacent sampling sta‐

tion to the required data sets. In the case of river temperatures, local air temperature 

time‐series (more widely available  than river  temperature  time‐series) were used as 

predictors of river temperature. For example, Figure 4.2.1 shows the regression rela‐

tionship between monthly mean observed air temperatures at Slapton Ley (extracted 

from  the  UK  Meteorological  Office  MIDAS  Land  Surface  Station  Data  set 

http://badc.nerc.ac.uk/home/) and water temperatures on the River Tamar.  

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 45

 

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00

Slapton mean monthly air temp C

Ta

ma

r m

ea

n m

on

thly

wa

ter

tem

p C

 

Figure 4.2.1. Regression relationship between the monthly mean water temperature for the River 

Tamar and the air temperature recorded at Slapton (in the same region). 

Figure 4.2.2 shows mean April temperatures (usually calculated from daily records) 

for  the  four  rivers  along  with mean  April  sea  surface  temperatures  for  adjacent 

coastal areas. The difference between  the  two data sets  is presented  in Figure 4.2.3, 

together with a plot of the 3‐year mean difference. 

The value of collating and analysing  river and sea surface  temperature data  in  this 

way is that it provides some insight into spatial and temporal variations in these fac‐

tors  around  England  and Wales  and  their  possible  role  in  influencing  changes  in 

salmon biology and abundance. However,  the data have a number of shortcomings 

which need to be considered; for example: 

Predicting missing  sea  and  river  temperature  data  points  from  parallel 

temperature  series  is  less  than  ideal. While  regression  relationships  be‐

tween,  for  example,  air  and  water  temperature  time‐series  are  usually 

highly  significant, predictions made well beyond  the period of  tempera‐

ture observations are likely to be particularly uncertain. That said, this type 

of approach  is often necessary  if we want  to examine past changes  ‐ par‐

ticularly so in the case of river temperatures where long time‐series of data 

are scarce. 

Stations where sea surface temperature data have been collected are often 

remote from the rivers of  interest and may not reflect temperature condi‐

tions  in  the  immediate  vicinity  of  those  rivers,  or  indeed  the  estuaries 

themselves  ‐ where  the effects of mixing on  temperatures experienced by 

smolts or adult salmon may be significant, particularly in physically com‐

plex estuaries. 

Use of monthly mean  temperature data  to explore relationships with  fish 

survival or abundance is a relatively crude approach when periods of key 

interest  (e.g.  the main smolt migration period) may be confined  to a  few 

days.  Therefore  exploration  of  temperature  data  at  a  finer  resolution  is 

likely to be preferable  in most circumstances (although data sets may not 

be readily available in this format). 

 

46 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

  Hants Avon: April

0

2

4

6

8

10

12

14

1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010Year

Me

an

te

mp

C

River temp

Sea temp

Tamar: April

0

2

4

6

8

10

12

14

1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010Year

Me

an

te

mp

C

River temp

Sea temp

Dee: April

0

2

4

6

8

10

12

14

1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010Year

Me

an

te

mp

C

River temp

Sea temp

Lune: April

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010Year

Me

an

te

mp

C

River temp

Sea temp

 

Figure 4.2.2. April mean water temperatures for four rivers in UK (England and Wales) compared 

with sea surface temperatures in adjacent coastal areas. [Predicted rather than observed monthly 

data points are indicated by partially filled symbols.] 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 47

 

  Hants Avon: April

-7.0

-5.0

-3.0

-1.0

1.0

3.0

5.0

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

Dif

f Bo

urn

em

ou

th s

ea

min

us

Han

ts A

vo

n r

iver

tem

p C Temp difference

3-year mean difference

Tamar: April

-5.0

-4.0

-3.0-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.03.0

4.0

5.0

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

Dif

f P

lym

ou

th s

ea

min

us

T

am

ar

riv

er

tem

p C

Temp difference

3-year mean difference

Dee: April

-5.0

-4.0-3.0

-2.0-1.0

0.0

1.02.0

3.04.0

5.0

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

Dif

f W

ylf

a/M

oe

lfre

se

a m

inu

s

De

e r

ive

r te

mp

C

Temp difference

3-year mean difference

Lune: April

-5.0

-4.0

-3.0-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.03.0

4.0

5.01960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

Dif

f H

ey

sh

am

se

a m

inu

s

Lu

ne

riv

er

tem

p C

Temp difference

3-year mean difference

 

Figure 4.2.3. The difference in mean April water temperatures for four rivers in UK (England and 

Wales) with that of adjacent coastal areas (sea surface temperatures) and the 3‐year mean differ‐

ence (solid line). 

The mean monthly April temperatures (Figure 4.2.2) suggest modest warming in riv‐

ers and coastal waters  in  the  the  last 10–20 years  ‐ particularly evident  for  the  two 

most  southerly  systems: Hampshire Avon  and Tamar. However,  there  is  little  evi‐

dence on any of these rivers over the last 40+ years of any strong pattern in terms of 

thermal mis‐match  (i.e.  the difference between  river and  sea  temperatures). This  is 

also the case for May (data not shown). The Lune ‐ the most northerly of the four riv‐

ers  ‐  shows  the greatest  inter‐annual variability  in  thermal mis‐match. Thus, while 

spring river temperatures on the River Bush (Section 4.1) have been increasing faster 

than  sea  temperatures  over  recent  years,  based  on  this  preliminary  investigation, 

there appears to be no similar trend in rivers around England and Wales. 

River Dee – recruitment and environmental factors

Studies on the River Test reported at the first meeting (ICES, 2009a) had indicated a 

strong negative correlation between recruitment success – expressed as the numbers 

of smolts produced per spawner – and  mean flow during the egg incubation period  

48 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

(Figure  4.2.4). More  specifically,  it  was  suggested  that  during  high  flow  periods 

sediment mobilisation  increases  (Figure 4.2.5) with adverse consequences  for devel‐

oping eggs and pre‐emergent fry as spawning gravels become clogged with sediment 

and intra‐gravel flow and oxygen delivery are reduced.   

 

Figure 4.2.4. Relationship between river discharge during egg  incubation and spawning success 

(smolts per spawner) on the River Test, southern England. 

 

Figure  4.2.5.  Relationship  between  suspended  solids  load  and  spawning  success  (smolts  per 

spawner) on the River Test, southern England. 

Prompted by these findings, a similar analysis was carried out on salmon stock and 

recruitment data  from  the River Dee, N. Wales  to  investigate whether any relation‐

ship between  recruitment success and  flow was evident.  In  the case of  the Dee, no 

census data  for smolt output were available, but  indices of 0+  juvenile recruitment, 

derived from the results of extensive autumn electrofishing surveys, were obtained. 

Measures of recruitment success (‘recuits per spawner’ or R/S) generated from these 

data sets were plotted against spawner numbers and a linear regression fitted to the 

data points (Figure 4.2.6). Residuals from the regression line were, in turn, correlated 

with mean  flows  calculated  for  various  periods  in  the  life‐cycle  (‘egg  incubation’, 

‘emergence’ and ‘first summer’). These flow variables are summarised in Table 4.2.1.  

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 49

 

River Dee: Recruits as autumn (0+) fry

-1.800

-1.600

-1.400

-1.200

-1.000

-0.800

-0.600

-0.400

-0.200

0.000

0 2000 4000 6000 8000 10000

Stock as Spawners

Lo

ge

(R

ec

ruit

s p

er

sp

aw

ne

r)

R2 = 0.26P = 0.101

 

Figure 4.2.6. Relationship between recruitment success (‘recuits per spawner’) and spawner num‐

bers for the River Dee. 

Correlation coefficients and significance levels were examined for all combinations of 

R/S  residuals  and  flow variables. Scatter plots  for  these  comparisons  are  shown  in 

Figure 4.2.7 and significant correlations (P<0.05) indicated with a # symbol. 

Table  4.2.1.  Summary  of  flow  variables  for  various  periods  in  the  life‐cycle  (‘egg  incubation’, 

‘emergence’ and ‘first summer’) for the River Dee, as used in exploratory analysis of recruitment 

success. 

Life stage  Variable as monthly (geometric) mean flow (cumecs) for period indicated: 

Incubation 

(‘IFlow’) 

Dec  Jan  Feb  Mar  Apr  Mean (Dec‐

Mar) 

Mean (Mar‐

Apr) 

Emergence 

(‘EFlow) 

Apr  May  Jun  Mean (Apr‐

May) 

Mean 

(Apr‐Jun) 

   

First summer 

(‘0+_SFlow’) 

Jul  Aug  Sep  Mean (Jul‐

Aug) 

Mean 

(Jul‐Sep) 

   

Like  the Test example,  this analysis suggests  that high  flows during  the winter pe‐

riod, principally December  to  January, may have  an  adverse  effect  on  recruitment 

success  of Dee  salmon  at  the  egg  incubation  phase. However  the  possible mecha‐

nisms at work  (e.g. siltation and/or scour of spawning gravels) are not clear at  this 

stage and further work is needed. There is little evidence that flows examined during 

the other phases of  the  life‐cycle are  similarly  strongly associated with  recruitment 

success.  

Unlike the Test example, however, the scatterplots exploring the influence of ‘incuba‐

tion’ flow do not suggest that a flow ‘threshold’ is operating above which recruitment 

success falls off sharply. This may relate to the different nature of the Test and Dee 

catchments. While both studies refer to juvenile recruitment success at similar stages 

(the Dee  from  spawner  to autumn 0+  the Test  from  spawner  to  smolt – where  the 

great majority of smolts emigrate as S1s), and are both whole catchment studies, the 

Dee  is  a  larger  and more  complex  catchment  and  a  greater proportion  of  juvenile 

production  is  likely  to  come  from  sub‐catchments  –  i.e.  away  from  the main  river 

where the flow measurements used in these analyses have been taken. 

50 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

906030 80400 100500 604020 453015

0.5

0.0

-0.5

604020

0.5

0.0

-0.5

503010 453015 302010 201510

302010 201510 604020 302010 302010

0.5

0.0

-0.5

302010

0.5

0.0

-0.5

24168

IFlow_DecR

/S r

esid

uals

IFlow_Jan IFlow_Feb IFlow_Mar IFlow_Apr

IFlow_M_Dec_Mar IFlow_M_Mar_Apr EFlow_Apr EFlow_May EFlow_Jun

Eflow_M_Apr_May Eflow_M_Apr_Jun 0+_SFlow_Jul 0+_SFlow_Aug 0+_SFlow_Sep

0+_SFlow_M_Jul_Aug 0+_SFlow_M_Jul_Sep

Scatterplot of R/S residual vs IFlow_Dec, IFlow_Jan, IFlow_Feb, ...

 

Figure  4.2.7.  Scatter  plots  of  recruitment  success  (R/S)  residuals  and  flow  variables  at  various 

stages of the life‐cycle; significant correlations (P<0.05) are indicated with a # symbol.  

Accordingly, data from the River Dee should be explored at a sub‐catchment level to 

examine relationships between recruitment and flow at a finer resolution and investi‐

gate spatial differences in the flow response.     

[Note:  In  a  related  analysis  of River Dee data  to  look  at  recruitment  success  from 

adult spawner to adult spawner, flows during the egg incubation period did not ap‐

pear influential, i.e. any effect was probably lost among a host of other factors acting 

over this longer period of the life‐cycle.]  

4.3 Biological characteristics of salmon from the River Frome – UK (England & Wales)

Information on changes in biological characteristics of salmon from the River Frome 

(UK, England & Wales) was made available at the first meeting of the Study Group 

(ICES,  2009a).  There were  no  new  data  or  developments  to  report  at  the  current 

meeting.  

4.4 Biological characteristics of salmon from the River Test – UK (England & Wales)

Information on  changes  in  biological  characteristics  of  salmon  from  the River Test 

(UK, England & Wales) was made available at the first meeting of the Study Group 

(ICES,  2009a).  There were  no  new  data  or  developments  to  report  at  the  current 

meeting.  

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 51

 

4.5 Evidence for later age at maturity in Norwegian salmon stocks in recent years

The Study Group previously examined  information  from Norway  indicating  recent 

changes in the age at maturity of returning salmon. This analysis was updated at the 

latest meeting to incorporate the most recently available data. 

Analysis of the pre‐fishery‐abundance (PFA) of Norwegian salmon stocks indicates a 

significant positive relationship between the number of 1SW salmon in one year and 

the number of 2SW salmon  in the following year (Hansen et al., 2007; Hansen et al., 

unpublished). The  regression  between PFA  for  1SW  salmon  in year n  and PFA  of 

2SW salmon  in year n+1 shows positive  residuals  in  the more  recent years  in  three 

regions  in Norway  (Figure  4.5.1),  suggesting  that more  salmon  return  as  2SW  fish 

than expected from the number of 1SW fish the previous year. The most recent data 

remain consistent with this observation. 

The 1SW component is typically male‐dominated, and if there is a tendency for later 

maturity one would expect an  increase  in  the male proportion among 2SW salmon. 

The apparent later age at maturity might be explained both by more salmon delaying 

age at maturity, or by survival in the second year at sea having increased relative to 

survival in the first year at sea. If the first hypothesis is true one might expect an in‐

crease in the proportion of male salmon among the returning 2SW fish, whereas the 

sex ratio among 2SW fish is more likely to be unchanged if the second hypothesis is 

more valid. 

Uns

tand

ardi

zed

resi

tual

s

Year

Southern Norway

Northern Norway

Central Norway

 

Figure 4.5.1. Unstandardised residuals from the regressions of PFA of 1SW salmon in year n and 

2SW salmon in year n+1 in three Norwegian regions.  

52 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

4.6 Baltic Sea – changes in post-smolt survival and the factors affecting it

The  Study Group  once  again  reviewed  information  on  post‐smolt  survival  arising 

from  the  work  of  the  Baltic  Salmon  and  Trout  Assessment  Working  Group 

(WGBAST). WGBAST  initiated  preliminary  analyses  during  their  2008 meeting  to 

evaluate the possible reasons for the low at‐sea survival of salmon stocks in the Baltic 

Sea;  investigations  continued  in 2009. Further details are available  in  the WGBAST 

reports  (ICES,  2008b;  ICES,  2009b),  and work  is  expected  to  continue  during  the 

WGBAST meeting in 2010.  

Background

The post‐smolt survival of salmon in the Baltic Sea has decreased in recent years, both 

for wild and hatchery‐reared smolts (ICES, 2008b). According to estimates generated 

from the assessment model, this decline started in the mid 1990s; the reasons behind 

the decline are unclear.  It  is possible  that changes  in  the Baltic Sea ecosystem have 

negatively affected  salmon post‐smolt  survival  rates by,  for  example,  changing  the 

abundance of prey species or though increased competition or predation from other 

species. The Baltic Sea has undergone pronounced changes  in  the  last  two decades, 

characterised by several regime shifts in species composition (ICES, 2007b). The main 

drivers of  this process are believed  to have been climate changes affecting  salinity, 

oxygen levels and temperature, but fisheries and eutrophication are also believed to 

have had an  impact.  It has also been hypothesized  that  increased mortality among 

hatchery‐reared post‐smolts may be linked to changed hatchery practices. These have 

been subject to continual improvement – for example, the use of feeds with higher fat 

and energy content. Favourable river  temperatures, especially  in autumn, have also 

resulted in improved growth rates and increasingly large smolts. There are concerns 

that  the  large  size of  reared  smolts may have negative  fitness  consequences  in  the 

wild.  

Preliminary tests of hypotheses using multivariate analyses

WGBAST initially agreed on the following specific hypotheses to test with multivari‐

ate analyses (ICES, 2008b):  

Competition hypothesis:  the  aim was  to  test  if  intra‐specific  competition 

for food is important in explaining variation in post‐smolt survival. In this 

case,  the  survival  of  smolts would  decrease  as  the  smolt  abundance  in‐

creases.  

Food availability hypothesis: Young herring are considered important prey 

for young salmon in the Baltic Sea. Therefore, increased recruitment of 0+ 

herring  in  the smolt year should  lead  to higher survival  if herring abun‐

dance is a limiting factor. This hypothesis is directly linked to the competi‐

tion  hypothesis  above.  If  herring  recruitment  directly  affects  post‐smolt 

survival  then,  by  definition,  at‐sea  survival  is  density‐dependent  and 

should be affected by smolt production in rivers and hatcheries.  

Seal predation hypothesis: If salmon smolts are subject to substantial seal 

predation, then an increase in the number of seals along the migration path 

of post‐smolts should coincide with lower survival. If such a pattern is re‐

vealed,  the predation hypothesis  remains possible, but  is not necessarily 

more likely than other hypotheses that might lead to similar predictions.  

Smolt quality hypothesis: This relates only  to hatchery‐reared smolts and 

hypothesises that increased mortality is due to changed hatchery practices. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 53

 

Pre‐release factors suggested to be important explanatory variables include 

size, condition factor and level of fin damage.  

In preliminary analyses, the model which included only the seal counts was assigned 

the highest probability (>0.4) as a predictor. Models including estimated smolt abun‐

dance were assigned low probability compared to other combinations.  

Ongoing analyses during 2009

During the WGBAST meeting in 2009 (ICES, 2009b), three data sets describing salmon 

at‐sea  survival  were  evaluated:  1)  post‐smolt  survival  estimates  (Mps)  for  wild 

salmon from the Baltic assessment model; 2) return rates to the river of reared salmon 

from  the River Umeälven  (Ume), and 3)  tag‐recapture rates of salmon reared  in  the 

River Dalälven. The data for potential explanatory variables characterising the Baltic 

Sea  ecosystem  and  the  smolt  release hatcheries were updated  and  some more de‐

tailed time series were added.  

Statistical procedures

From  initial analyses of  individual predictor variables using a  log‐linear  regression 

model  (ICES,  2008b),  a  number  of  variables  were  selected  for  further  statistical 

evaluation. Predictor variables  that were  considered  important  included  seal abun‐

dance, herring recruitment and abundance, sprat abundance, smolt production esti‐

mates  (both  wild  and  hatchery‐reared  smolt  production)  and  trawl  effort. 

Temperature was not included, as previous studies have shown that sea surface tem‐

perature may only have an indirect effect on salmon survival through its positive ef‐

fect  on  herring  recruitment  (e.g. Kallio‐Nyberg  et  al.,  2006). The  selected  predictor 

variables were used to test the hypotheses formulated during the previous WG meet‐

ing (see above). The Mps and Ume return rate survival  indices were used to test the 

seal predation and food abundance hypotheses using two slightly different Bayesian 

models, whereas  tag‐recapture data  from  the River Dalälven were used  to  test  the 

smolt quality hypothesis. 

Post‐smolt  survival estimates  ‐ Mps  estimates were  extracted  from  the assessment 

model by  calculating  the median of  the posterior distribution of  the  instantaneous 

mortality rate, and by calculating  the correlation matrix of  the  joint posterior. Then 

the median values were used as observations and the correlation matrix was used as 

a model for correlated measurements. The mortality was assumed to vary randomly 

between years with  an  annual  expected value depending on  explanatory variables 

according to following equation: 

E(My) = qSEALy + exp(α – β1HSD30y+1 – β2HSD31y+1 – γ2HCBy – γ2SCBy) 

Where q is the catchability coefficient of seals and α, β1, β2, γ1 and γ2 are regression 

coefficients. All  these parameters are assumed  to be positive, which means  that  the 

increase  in seal abundance  is assumed  to  increase  the mortality, while  the variables 

reflecting availability of food are assumed to decrease the mortality. The explanatory 

variables are described in the following table. Note that the relative recruitment of 0+ 

herring was approximated  in  the model by shifting  the estimates of 1+  recruitment 

backwards by one year. SD refers to ICES subdivision. 

54 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

 

VARIABLE  DESCRIPTION 

SEAL  Total Baltic seal counts in Swedish surveys 

HSD30  SD30 1+ herring recruitment / (SD30+SD31 smolts) 

HSD31  SD31 1+ herring recruitment / (SD31 smolts) 

HCB  Herring stock biomass in central Baltic 

SCB  Sprat stock biomass in central Baltic 

The  five  explanatory  variables  can  be  combined  in  31 different ways. The  relative 

credibility of  these alternative models was estimated by calculating posterior prob‐

ability  for each of  the models. Such a Bayesian Model Averaging approach weights 

the models based on the goodness of fit and typically induces a penalty for complex‐

ity. 

For models that included the number of seals as a predictor, it was possible to calcu‐

late an estimate of the number of smolts eaten by an average seal. These values could 

then be used to assess whether the results of the model were plausible compared to 

independent knowledge about the diet of seals. 

Return  rate  to River Umeälven  ‐ The assumed model  structure  for  the  return  rate 

analysis was very similar  to  the model used  for  the estimated post smolt mortality 

rates. The main difference was that offshore and coastal fishing effort were included 

as predictors  in each combination of explanatory variables. Furthermore,  instead of 

using herring data from SD(ICES subdivision)31, both 0+ and 1+ recruitment of SD30 

were included as explanatory variables since it has been suggested that larger reared 

post‐smolts may feed on both one year old and young of the year herring (Salminen 

et al., 2001). The mortality rates were assumed to vary randomly around the annual 

mean which depends on the explanatory variables: 

Zy = Fy + My 

Fy = q(pCOASTy + (1 ‐ p)OFFSHy) 

My = dSEALy + exp(α – β1H1y – β2H0y – γ1CBHy – γ2CBSy) 

The mortality rate was then converted to expected return rate as: 

Ry = exp(‐My). 

In order  to compare  the results of  the modelling of  the return rate  to  the estimated 

post‐smolt  survival,  the  expected  natural marine  survival  of  released  River  Ume 

smolts was calculated as: 

Ry = exp(‐My). 

VARIABLE  DESCRIPTION 

SEAL  Total Baltic seal counts in Swedish surveys 

H0y = H1y+1  SD30 0+ herring recruitment / (SD30+SD31 smolts) 

H1  SD30 1+ herring recruitment / (SD31+SD31 smolts) 

HBC  Herring stock biomass in central Baltic 

CBS  Sprat stock biomass in central Baltic 

COAST  Mean coastal effort during the next two years after the release year, 

all gear combined 

OFFSH  Mean offshore effort during the next two years after the release year, 

all gear combined 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 55

 

Tag‐recapture rates from River Dalälven ‐ Tag‐recapture data is dependent on fish‐

ing effort and the willingness of fishermen to report tags, and is therefore more prob‐

lematic to use for analyses of trends  in survival over time  if these problems are not 

dealt with carefully. This dataset was therefore used only to evaluate the smolt qual‐

ity  hypothesis  described  above, more  specifically  the  effects  of  smolt  length  and 

hatchery  injuries  on  subsequent  survival  following  release.  The  fish were  divided 

into  four categories: healthy  (no  injuries), dorsal  fin  injured, other  fins  injured, and 

dorsal fin and other fins injured. Release year, release date (Julian date) and length of 

fish at tagging were included as continuous variables. The dataset was first analysed 

with PROC LOGISTIC  (SAS  statistical  software)  in order  to  investigate  the overall 

effect  of  the  independent  variables. Thereafter,  the data was  analysed with PROC 

GENMOD (SAS statistical software), assuming binary response of recapture, in order 

to calculate Least‐square means for the different categories. 

2009 results

The work on salmon post‐smolt mortality  in the Baltic Sea  is still at an  initial stage, 

and these results should be viewed as preliminary. It is important to highlight the fact 

that a correlative approach has been applied, which means that observed associations 

between survival estimates and biological predictors are not necessarily due to causal 

relationships. 

The  independent dataset of return rates of reared salmon  to  the river mouth of  the 

River  Umeälven  was  in  close  agreement  with  the  Mps  model  estimates  (Figure 

4.6.1.a). The decrease in salmon fishing effort was not taken into account in examin‐

ing the Ume dataset. Despite that, return rate seems to have decreased over the last 8 

to 10 years, which supports the model estimates indicating a negative trend in post‐

smolt survival over the last decade. The natural marine survival (Sy) estimated from 

the River Umeälven  return  rates  are  lower  than  the  post‐smolt  survival  estimated 

using  the  stock  assessment model  (Figure  4.6.1.b).  The  independent  survival  esti‐

mates  show  similar  annual variation  and  the decreasing  trend, which gives  strong 

support for the conclusion that post‐smolt survival has been decreasing. 

56 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

0

0.1

0.2

0.3

0.4

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

Smolting year

Su

rviv

al r

ate

(Mp

s)

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

Re

turn

rat

e

Mps wild

Mps reared

Ume return rate

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

198719

8819

8919

9019

9119

9219

9319

9419

9519

9619

9719

9819

9920

0020

0120

0220

0320

0420

05

Nat

ura

l m

arin

e su

rviv

al

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Po

st

smo

lt s

urv

ival

River Ume model

Assessment model

a)

b)

 

Figure 4.6.1. Changes in: a) post‐smolt survival of wild and hatchery‐reared salmon estimated by 

the assessment model and  the return rate of reared salmon to  the River Umeälven, and b) post‐

smolt survival of hatchery‐reared salmon estimated by the assessment model and estimated natu‐

ral marine survival of hatchery‐reared salmon from the River Umeälven, for 1987–2007 smolt year 

classes. 

The predation and food availability hypotheses

Initial analyses of predictor variables indicated that survival of wild post‐smolts was 

negatively correlated with seal abundance (Figure 4.6.2) and total smolt production in 

the Gulf of Bothnia (Figure 4.6.3), and positively correlated with herring recruitment 

in both the Bothnian Bay (Figure 4.6.4) and Bothnian Sea. No relationships were ob‐

served between survival and  total  trawl effort  in  the Bothnian Bay or pelagic  trawl 

effort in the Bothnian Sea. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 57

 

 

Figure 4.6.2. a) Changes  in survival of wild post‐smolts and seal abundance along  the Swedish 

coast, and, b) indications of a negative correlation between these variables. 

 

58 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Smolting year

Mp

s

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

To

tal s

mo

lt p

rod

uc

tio

n B

oB

&

Bo

S Mps wild

Smolt production

y = -6E-05x + 0.4844

R2 = 0.4492

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000

Total smolt production BoB & BoS

Mp

s

a)

b)

 

Figure 4.6.3. a) Changes in survival of wild post‐smolts and the production of wild and hatchery‐

reared smolts in the Bothnian Sea and Bothnian Bay, and, b) indications of a negative correlation 

between these variables. 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 59

 

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Smolting year

Mp

s

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

900000

1000000

No

0+

her

rin

g x

(103 )

Mps wild

Herring recr BoB

y = 1E-07x + 0.199

R2 = 0.2344

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 900000 1000000

Herring recruitment BoB

Su

rviv

al

wil

d

a)

b)

 

Figure 4.6.4. a) Changes  in survival of wild post‐smolts and  the recruitment of herring  in Both‐

nian Bay, and, b) indications of a positive correlation between these variables.  

From  the 31 models  fitted  to post‐smolt  survival estimates,  three models  stood out 

clearly in terms of the posterior probability (Figure 4.6.5). Each of these include seal 

abundance and a combination of the SD31 and SD30 0+ herring available per smolt. 

The model with seal abundance and both SD31 and SD30 as predictors had the high‐

est degree of determination. Fitting models with only seal abundance and only her‐

ring  availability  indicates  that  the  overall  trend  in  post‐smolt  survival  can  be 

explained by the increased number of seals, and the annual variation in survival co‐

incides with the variation in availability of 0+ herring per smolt. 

60 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

Seal+HSD30

Seal+HSD31+HSD30

Seal+HSD31

Seal+HSD30+HCB

HSD30+HCB

HSD30

Seal+HSD31+HCB

Seal+HSD31+HSD32+HCB

Seal

HCB

Mo

del

Probability

 

Figure 4.6.5. Posterior probabilities of  the 10 most  likely predictor variable combinations  to ex‐

plain the variation in the survival of wild post‐smolts. 

Results from the analysis of the River Umeälven return rate produced a similar pic‐

ture (Figure 4.6.6), although the importance of seal abundance as a predictor was less 

pronounced.  In general,  seal numbers  seem  to  explain  the  trend  in mortality  for  a 

longer time span, while herring abundance in SD 30 is an important predictor for an‐

nual variations. 

According to modelling of post‐smolt survival with the assumption of seal predation, 

an average seal would have to consume approximately 50–100 smolts per year in or‐

der  to  generate  the  estimated  increase  in mortality. This uncertainty  arises mainly 

from the uncertainty about the true size of the seal population. 

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

H1+H0

H0

Seal+H1+H0

H1

Seal+H0

Seal+H1

H0+H1+CBH

Seal

Seal+H1+H0+CBH

Seal+H0+CBH

Mo

del

Probability

 

Figure 4.6.6. Posterior probabilities of  the 10 most  likely predictor variable combinations  to ex‐

plain the variation in the return rate of reared salmon from River Umeälven. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 61

 

The smolt quality hypothesis

There was an overall difference in recapture rate between the four categories of inju‐

ries recorded for the hatchery‐reared smolts. Length at release, and day and year of 

release also influenced recapture rate, while smolt length also had a positive effect on 

tag recapture rate. In respect of fin injuries, fish with only dorsal fin injuries had the 

same  recapture  rate  as healthy  fish. However,  fish  classified  as having  ‘other’  fins 

injured had a recapture rate that was only 60% of that in healthy individuals indicat‐

ing that injuries on fins than the dorsal fin have much more severe effects on survival 

following release to the wild. A more detailed description of these analyses was  in‐

cluded in the first SGBICEPS report (ICES, 2009a).  

Conclusions and future studies

The results suggest that herring recruitment in the Gulf of Bothnia is able to explain a 

large proportion of the annual variation in post‐smolt survival, but is not able to ex‐

plain the negative trend in survival over the  last decade. The addition of seal abun‐

dance  to  the models  captured  this  decline. However,  it  is  important  to  note  that 

because a correlative approach was used, we cannot conclude that the observed pat‐

terns are due to causal relationships. 

The estimated number of salmon that an average seal has to consume per year in or‐

der to explain the estimated reduction in survival is within realistic levels. However, 

the  available  information  on  seal  diet  composition  is  limited,  and  future  studies 

should focus on collecting such data  in order to evaluate  if the present seal popula‐

tion is actually able to have a negative effect on salmon survival, indicating a possible 

causal relationship.  Information about seal diet would be particularly  important  for 

the summer when migrating smolts are passing the densest seal populations. As re‐

gards herring, previous studies have indicated that the recruitment of this prey spe‐

cies may be one of  the most  important  factors  regulating  salmon abundance  in  the 

Baltic Sea, and our results support these earlier findings. The next step will be to con‐

sider a model which takes into account detailed information on salmon size, prey size 

distribution and predation pressure from seals during the post‐smolt migration to the 

southern Main Basin. 

Even though it is not clear whether the estimated effects of seal abundance and her‐

ring recruitment represent a true causality, the strong co‐variation can potentially be 

utilised when predicting  the post‐smolt  survival.  Smolt production  and  seal  abun‐

dance are both likely to change slowly, whereas the recruitment of herring is proba‐

bly  less predictable. However, herring  recruitment has been  found  to be correlated 

with  the water  temperature, which might  be predictable  to  some  extent.  Since  the 

number of seals and smolts are not expected to drop in the near future, the observed 

co‐variation suggests that post‐smolt survival is expected to remain low for the next 

couple of years, at least. Annual variation is more difficult to predict. 

It is also evident from this study that fin damage in hatchery‐reared smolts can affect 

survival following release to the wild, and while fin damage is certainly not the only 

important factor (as noted above) it may, in part at least, explain the comparably low 

survival of many hatchery‐reared  stocks. Clearly,  the way hatcheries  are managed 

will have an  impact on how reared salmon are able  to cope with  the wild environ‐

ment. 

62 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

4.7 Baltic Sea – review of Swedish tagging experiments and implications for estimating post-smolt survival

Analyses of Swedish  tagging data were  reviewed  at  the  first meeting of  the Study 

Group (ICES, 2009a). There were no new data or developments to report at the cur‐

rent meeting, other than those included in Section 4.6.  

4.8 Fecundity of Penobscot River broodstock

Information on  long‐term  changes  in broodstock  fecundity  for  the Penobscot River 

(USA) was made  available  at  the  first meeting  of  the  Study Group  (ICES,  2009a). 

There were no new data or developments to report at the latest meeting.   

4.9 Smolt summary data for two monitored river sites in UK(Scotland)

The Study Group reviewed new information from two monitored river programmes 

in UK(Scotland). Data on the biological characteristics of emigrating smolts are avail‐

able for two monitored sites in Scotland: the North Esk and the Girnock Burn. 

River North Esk

The River North Esk drains into the North Sea on the east coast of Scotland. A sample 

of the total smolt run from the river  is sampled on an annual basis by use of a trap 

that is situated on a mill lade that runs off the river some 7km from the river mouth 

and rejoins the river at the head of tide. As flow  in the  lade  is maintained at a con‐

stant  level, but river flow fluctuates naturally, the proportion of the smolt run sam‐

pled will vary both,  throughout  the annual  smolt  run, and among years. Thus,  the 

sample from which we have derived summary biological characteristic parameters is 

biased. Bearing  this caveat  in mind, annual summary statistics have been provided, 

for  inclusion  in  the  SGBICEPS master  file,  for  annual  smolt  age  composition  and 

mean fork lengths and weights by smolt age group.  

The annual smolt age composition for the River North Esk for the period 1964 to 2008 

is shown in Figure 4.9.1. 

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1964 1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004 2008

1 2 3 4 

Figure 4.9.1. Annual smolt age composition in the River North Esk, Scotland, 1964–2008.  

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 63

 

Smolts emigrate  from  the North Esk after spending between one and  four years  in 

freshwater. Two year old smolts (S2) comprise the majority of the run throughout the 

series,  followed  by  S3,  then  S1,  with  S4  comprising  a  very  small  component. 

Throughout the time period there has been a tendency for an increase in the propor‐

tion of younger smolts (S1 and S2) and a decrease in the proportion of older smolts 

(S3 and S4). 

Figure 4.9.2  shows  the mean  fork  lengths  (cm), by  smolt age, of emigrating  smolts 

over the period 1964 to 2008. Generally, in any given year, older smolts have a greater 

mean fork length. For all four age groups there is a pattern of decreasing fork length 

until the early 1980s with lengths increasing thereafter. 

10.0

10.5

11.0

11.5

12.0

12.5

13.0

13.5

14.0

14.5

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

1 2 3 4

Figure 4.9.2. Mean fork length (cm), by smolt age, in the River North Esk, 1964–2008.  

Figure 4.9.3 shows the mean weight (g), by smolt age, of emigrating smolts over the 

period 1975  to 2008. The weight data provide a similar picture  to  that observed  for 

the  length  data.  Generally,  in  any  given  year,  older  smolts  have  a  greater mean 

weight. For all four age groups there is a pattern of decreasing mean weight until the 

early 1980s with weights increasing thereafter. 

64 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

12.0

16.0

20.0

24.0

28.0

32.0

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

1 2 3 4

Figure 4.9.3. Mean weight (g), by smolt age, in the River North Esk, 1975–2008.  

In general, there is a close correspondence between the annual directional changes in 

mean  fork  lengths and mean weights. The exception  is  in  the earlier period  (1975–

1980). Having considered the field conditions under which both size parameters were 

collected,  it  is  likely that the fork  length parameter  is the most accurate  indicator of 

size. 

Girnock Burn

The Girnock Burn  is a  tributary of  the river Dee, one of Scotland’s major east coast 

salmon rivers.  A total trap captures all emigrating smolts and a representative sam‐

ple of the fish has a sample of scales removed for aging purposes. The annual smolt 

age composition has been provided, for inclusion in the SGBICEPS master file.  

The annual smolt age composition for the Girnock Burn for the period 1990 to 2008 is 

shown in Figure 4.9.4.  

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 65

 

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

1 2 3 4

Figure 4.9.4. Annual smolt age composition in the Girnock Burn, 1990–2008.  

Two‐ and three‐year old smolts comprise the majority of the run throughout the Gir‐

nock  Burn  series with  only  small  percentages  of  S1  or  S4  smolts  being  recorded. 

Throughout the time period there has been a tendency for an increase in the propor‐

tion of S2s and a decrease in the proportion of S3s. 

In conclusion,  the summary biological characteristics of  the North Esk and Girnock 

Burn smolts presented here provide a valuable addition to the SGBICEPS master file 

and for use in investigating possible links between the trends observed and both en‐

vironmental drivers and abundance indicators. 

4.10 Burrishoole wild salmon census programme

The Study Group received new information in relation to the Burrishoole monitored 

river programme in Ireland.  

The  Burrishoole  system  (9o  55ʹW  53o  55ʹN)  is  located  in  the Nephin  Beg mountain 

range in the west of Ireland. The freshwater catchment has a total area of 8949 ha and 

the main  land  uses  in  the  area  are  subsistence  agriculture  and  forestry.  There  are 

three main lakes, Lough Furnace (brackish  lake  ‐ 141 ha), and two freshwater lakes, 

Lough Feeagh  (410 ha)  and Bunaveela L.  (46 ha). Research  into  stock dynamics of 

salmon, sea trout and eels commenced in 1955 and during the 1960s a partial fish cen‐

sus  programme  commenced  with  the  construction  of  upstream  and  downstream 

trapping facilities on the Mill Race. Full census commenced in 1970 with the comple‐

tion of the Salmon Leap trap. Census data is used to determine annual spawning es‐

capement, survival between generations, survival from ova to smolt, smolt to adult, 

adult to kelt and kelt to second spawner. The trapping facilities also enable the collec‐

tion of biological data such as length, weight and sex of juveniles and adults as well 

as biological samples for ageing and genetic studies.  

In conjunction with the wild census programme a salmon ranching programme, us‐

ing smolts originally derived  from wild Burrishoole 1SW salmon has been  in place 

since 1964. Since the 1980s all ranched smolts have been microtagged prior to release 

and data from the ranching programme has been incorporated into the Irish national 

66 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

microtagging  programme  (O’Maoiléidigh  et  al.,  1995).  Information  from  this  pro‐

gramme, used  in conjunction with  information  from  the  trapping  facilities and  rod 

fishery at Burrishoole, provide additional information on a broad range of population 

characteristics associated with the Burrishoole stock: adult survival rates to the coast, 

exploitation  rates  by  commercial  and  recreational  fisheries  and  spawning  escape‐

ment.   

In  addition  to  the  census programme,  the Burrishoole  catchment has  a well  estab‐

lished environmental monitoring programme with  instrumented platforms  in place 

in two lakes (Lough Feeagh and Lough Furnace) to continuously monitor a range of 

climate and aquatic variables http://lakes.gleon.org/lakes/. Physical and chemical pa‐

rameters in three of the main river sub‐catchments are also monitored using high fre‐

quency automatic monitoring stations.   Automated and manual weather stations,  in 

combination with a network of water  level  recorders and  rain gauges, monitor  cli‐

matic and hydrological changes in the catchment. A set of biological indices are also 

routinely measured, including lake chlorophyll a, zooplankton and river macroinver‐

tebrates. Quantification of juvenile salmonid populations, yellow eel stocks and silver 

eel escapements are conducted annually throughout the catchment. 

Available time-series of data on biological characteristics of Burrishoole wild salmon:

Smolts    

Length and weight       1991  onwards 

Sex                1991  onwards  

Run timing                  1970  onwards  

Survival to freshwater     1970  onwards 

Adults  

Length and weight    1980  onwards    

Sex        1970  onwards    

Run timing      1970  onwards 

Adult Returns

Data  from  the census programme show  that  the number of wild grilse returning  to 

Burrishoole has fluctuated considerably over the time period particularly in the 1970s 

(Figure 4.10.1). Overall returns to freshwater have ranged from a maximum of 1777 

recorded in 1973 to a minimum of 252 recorded in 1990. The conservation limit (CL) 

for  the Burrishoole  river  system has been  calculated  at  615  spawning  salmon  (Na‐

tional Salmon Fisheries Review, 2008) and although  this was met consistently  from 

1969  to 1976,  it has only been achieved  in  four of  the  subsequent years  since 1976. 

One of the factors known to have impacted negatively on the numbers of fish return‐

ing  to  freshwater  in Burrishoole has been  the  level of  coastal  exploitation  in home 

waters. Following  the  cessation of mixed  stock drift netting  in 2007  the number of 

grilse recorded at Burrishoole exceeded the CL. However, in both 2008 and 2009 the 

spawning stock again dropped below its CL. This recent low return rate to freshwater 

has occurred despite the absence of a coastal fishery and with a catch and release rod 

fishery.   

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 67

 

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

19

71

19

73

19

75

19

77

19

79

19

81

19

83

19

85

19

87

19

89

19

91

19

93

19

95

19

97

19

99

20

01

20

03

20

05

20

07

Year

Nu

mb

er

of g

rils

e c

ou

nte

d u

pst

rea

m

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

% r

etu

rn to

fre

shw

ate

r

wild grilse

% return to freshwater

 

Figure 4.10.1. Numbers and percentage of wild 1SW salmon (grilse) returns to Burrishoole, 1971–

2008.  

Adult  salmon  scale  samples  from Burrishoole and other  river  systems  suggest  that 

marine  growth  influences  survival,  particularly  during  the  late  summer  and  early 

winter of the first year at sea and that the rate of marine survival for a cohort could be 

predicted early in the year from the pattern of circuli numbers of first returning 1SW 

(Peyronnet et al. 2007). 

Adult run timing

The timing of return to freshwater for 1SW salmon has shown major fluctuations in 

recent years. The early component of the run (May to June) has ranged from 60.1% in 

2002 to 1.4% in 2006. In years of low early summer rainfall, fresh fish arriving from 

the sea into Lough Furnace can be delayed in their upstream migration through the 

traps into Lough Feeagh. Thus, their arrival in the upstream traps does not necessar‐

ily indicate arrival time in the Burrishoole system. However, the recent low 1SW re‐

turn rates during early summer have occurred in years of high summer rainfall and 

in the absence of a coastal fishery, thereby implying that fish are arriving later, rather 

than reflecting a delay in upstream migration.  

There has been considerable fluctuation in the late season run (October to December) 

from 23%  in the early 1970s to 13.7%  in the 1990s. In recent years the  late arrival  in 

freshwater  has  not  resulted  in  a  corresponding  increase  in  the  proportion  of  late‐

running fish, which has been less than 4%  of the total run.  

Smolt output

The variation  in  freshwater adult returns  is also  reflected  in  the wild smolt output. 

The maximum number was 16 136 recorded in 1976 and the minimum was 3794 re‐

corded  in 1991.The main period of downstream  smolt migration  through  the  traps 

generally occurs during April and May.  Byrne et al. (2003), identified two groups of 

environmental variables which had a significant influence on the daily salmon smolt 

output. One group of variables, dominated by photoperiod and  temperature, oper‐

ated prior to the smolt run and were considered as variables regulating the develop‐

ment of smoltification. The second group of variables, dominated by light and water 

68 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

level, operated within the smolt run and were considered as factors involved in con‐

trolling daily smolt migration. Examination of the time series of smolt migration since 

1970  suggests  that  the  salmon  smolt  run  is  tending  to be  earlier with  a  significant 

trend towards an earlier commencement date (5% of the run) (Figure 4.10.2).  

100

110

120

130

140

150

160

170

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Year

Day

s fr

om 1

st J

anua

ry

5% 50% 95%

Linear (5%) Linear (50%) Linear (95%)

 

Figure 4.10.2. Annual smolt run timing data for the Burrishoole system 1971–2008. The y‐axis de‐

notes the number of days, from the first of January, taken for 5%, 50% and 95% of the smolts to 

migrate downstream through the traps.  The solid line is the trend for 5% of the run, the dashed 

line for 50% and the dot‐dash line for 95%. 

The survival of wild salmon ova  to smolt at Burrishoole has varied between 0.32% 

and 1.22% with no significant trend over the time period (Figure 4.10.3). Examination 

of decadal periods from 1970 to 2008 indicates that survival rates increased from an 

average of 0.5% in the 1970s to 0.7% in the following decades. The absence of signifi‐

cant  differences  in  the mean  values  of  smolt/egg  between  any  periods  examined, 

suggested that whatever changes occurred to the overall relationship over time were 

essentially quite  small,  (Crozier  et  al.,    2003). The  survivals  shown  in Figure  4.10.3 

assume a 0% contribution from ova of ranched stock. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 69

 

Burrishoole wild egg to smolt survival (assuming 0% survival reared egg to smolt)

R2 = 0.0927

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1970 1980 1990 2000

year

% s

urv

ival

 

Figure 4.10.3. Burrishoole wild salmon egg to smolt survival, 1971–2008. 

 

5 Exploratory analyses

The Study Group completed a number of exploratory analyses using  the biological 

characteristics data sets described  in Section 3.2. While the very variable nature and 

quality of  the data  for different stocks made  it difficult  to  test hypotheses using  the 

full data set, it was possible to continue to explore relationships within the data that 

provide pointers to the mechanisms controlling salmon survival at sea.   Specific hy‐

potheses that are considered in the following analyses include: 

Changes in salmon condition factors are independent of oceanic conditions 

[Section 5.1]; 

There are no temporal trends or spatial patterns in the biological character‐

istics data sets [Sections 5.2 and 5.3]; 

There  are  no  relationships  between  mean  river‐age,  sea‐age,  length, 

weight, condition or run size observed in monitored stocks over time [Sec‐

tion 5.5]; 

There have been no changes in the mean age of emigrating smolts or mean 

river age of returning adults (by sea age) among rivers and over time [Sec‐

tions 5.6, 5.7, 5.8, 5.9]; 

There is no relationship between the size of returning adult salmon and es‐

timates of pre‐fishery abundance [Section 5.10]; 

There is no evidence of a change in overall (egg‐adult) mortality over time 

[Section 5.11]. 

Not all of the analysis related to these hypotheses could be completed and some work 

is on‐going. 

70 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

5.1 Analyses of long-term variation in condition factor in relation to ocean climate

The Study Group reviewed  information on salmon condition  factor during  the  first 

meeting  of  the  SGBICEPS  group  and  recommended  further  investigation  (ICES, 

2009a).  Initial analyses  (1993–2006) of condition  factor variation  in relation  to ocean 

climate  change  (Todd  et  al.,  2008)  involved  interrogation  of Marine  Scotland  time‐

series for salmon from the mixed stock fishery at Strathy Point (N. Scotland) and the 

in‐river net fishery on the River North Esk (E Scotland). Those analyses included only 

1SW fish and were constrained by the netting season to the period late June–end Au‐

gust. Analyses of sea surface temperature (SST) variations focused on the Norwegian 

Sea  (67.5°N  4.5°E)  and  utilised  the NOAA OISSTv2  SST  database, which  is  based 

upon  a  combination  of  satellite  telemetry  and  in  situ  recordings.  This  time‐series 

dates  from December 1980 and  is available on a monthly basis, and with a gridded 

resolution of one degree latitude/longitude. 

Analyses of condition factor variation and ocean climate (SST) are ongoing and pres‐

ently  include both 1SW and 2SW  fish and multiple  rivers  in Scotland  (Tweed, Tay, 

Spey, North Esk) and Wales (Dee) as well as three rivers from southern, central and 

northern Norway.  These data will permit analysis of salmon time‐series from NEAC 

southern and northern populations, some of which date back to the early 1960s. With 

the incorporation of data for 2SW fish, SST analyses have had to be extended to the 

western North Atlantic  in order  to  include  the  foraging areas of  coastal Greenland 

and are not yet complete. 

One complication of this analytical extension of condition factor lies in the choice of 

SST database. OISSTv2 is not available prior to 1980 and alternatives must be sought.  

The ERSST, Kaplan  and HadSST  time‐series have  been  investigated  and,  although 

they share common data, they differ in how the data have been processed and inter‐

polated  to provide gridded predictions  for data‐poor  areas of ocean, or periods of 

missing values. As a generalisation, all these databases show closely similar trends in 

SST variation over time, but they differ in the monthly and spatial detail.   

SST time‐series present analytical difficulties because of the problem of autocorrela‐

tion – that is, if it is anomalously warm in one month it probably will be also in the 

preceding and succeeding months.  The monthly SST anomaly values are not, there‐

fore,  independent. The outcomes of our analyses  (such as whether or not  there  is a 

significant correlation between ocean climate change and salmon condition) rely ul‐

timately on the correlations derived not for the raw SST anomalies, but for their re‐

siduals  (i.e.  departures  of  actual  monthly  observations  from  the  predicted,  or 

smoothed,  trend values).   Because  these databases often show slightly different SST 

values for a given grid box in a given month, the residuals derived by de‐trending in 

order to remove autocorrelation are not the same. As a consequence, the different SST 

databases  ultimately  yield  different  residuals  and  final  analytical  outcomes, when 

correlated with the residuals from de‐trending (smoothing) the salmon condition fac‐

tor  time‐series. That  is  to  say, depending upon  the  selected SST database,  the  final 

analytical outcome (e.g. a correlation between ocean warming and salmon condition 

factor) will differ. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 71

 

OISST 250 km kernel (x axis) versus HadSST2 250 km kernel (y axis) RESIDUALS

y = 1.0281x - 2E-05

R2 = 0.6376

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

OISST 250 km kernel (x axis) versus ERSST 250 km kernel (y axis) RESIDUALS

y = 0.1716x - 7E-05

R2 = 0.1214

-0.3

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

-0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

 

OISST 250 km kernel (x axis) versus Kaplan 250 km kernel (y axis) RESIDUALS

y = 0.519x - 7E-05

R2 = 0.3387

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

-0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

 

Figure 5.1.1. Correlations of residuals for OISSTv2 versus HadSST2, ERSST and Kaplan Sea Sur‐

face Temperature databases  for  the  eastern North Atlantic.   Monthly values  (December  1980  – 

March 2008) are  temperature anomalies derived  from de‐trending  (smoothing)  the average  tem‐

perature recorded for a spatial kernel of standard deviation 250 km, and centred on the grid box at 

67.5°N 4.5°E.  The residuals are the observed monthly departures from the smoothed (de‐trended) 

time‐series. 

This problem has been  investigated  in detail by Hughes et al.  (2009). They affirmed 

the differences inherent in the data comprising various time‐series. For example, they 

noted that particularly prominent monthly SST anomalies in the North Sea could be 

up  to  6 months  apart  in different  time‐series. Discrepancies  in  the  residuals of  the 

magnitude  illustrated  in  Figure  5.1.1,  and  in  such  timing  of  unusually  anomalous 

events (Hughes et al., 2009), present considerable analytical and interpretational chal‐

lenges. For analyses post‐December 1980, the OISST series probably remains the da‐

tabase of choice. Hughes et al. (2009) noted generally good concordance of HadSST2 

to OISSTv2 and  in situ observations,  though HadSST2 did commonly show marked 

discrepancies at high  latitude  in the Arctic, perhaps due to sea  ice.   One solution to 

this seemingly intractable problem might be to undertake an ensemble analysis with 

the  salmon  condition  factor  time‐series  that  incorporates  all  the  varying  SST data‐

bases.  This is subject to ongoing investigation. 

5.2 Biological characteristics data sets – temporal trends

At  the  first  Study  Group meeting,  preliminary  examination  of  the  various  stock‐

specific data sets  indicated substantial evidence of variability  in different biological 

characteristics both over time and among stocks (ICES, 2009a). These data sets were 

subsequently analysed using the non‐parametric Mann‐Kendall statistic (Mann, 1945; 

Kendall, 1975) and the statistical programming environment R (R Development Core 

Team, 2007) to investigate possible time trends. One of the reasons this method was 

selected was that it does not assume any particular functional form for the trend (e.g. 

linear, exponential). These initial analyses were performed over a standardised time 

period starting from 1984 and extending to the most recently available data, typically 

2007 (ICES, 2009a).   

72 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

At,  and  subsequent  to,  the  second meeting,  a number of  additional data  sets were 

made available; a number of which had slightly shorter time series (see details in Sec‐

tion  3.2).   The Mann‐Kendall  statistic was  once  again used  to  investigate  the  time 

trends in these extended data sets, but over a standardised time period starting from 

1989 and extending  to  the most recently available data  (mainly 2008). A number of 

the data sets were also updated at the second meeting with the addition of data from 

the most recent year(s). 

Essentially, the Mann‐Kendall statistic assesses each data point and counts the num‐

ber of data points in future years that exceed it (assigned +1) and also the number that 

are less (assigned ‐1). These values are summed over all data points. Thus, if there are 

n observations in the time series  kY  (k=1,...,n) then the statistic is: 

),(1 1

j

n

k

n

kjk YYIM

 

where I(,) is an indicator variable defined by the sign of  jk YYD . If D is positive 

then I = 1, if D is negative then I = ‐1, if D = 0 then I = 0.  

The  null distribution  of  the  statistic M  (i.e.  assuming  no  trend) was  calculated  by 

Monte‐Carlo  simulation. The observations were  re‐ordered  at  random  so  that  they 

were potentially assigned to different years and the value of M calculated. This was 

repeated  1000  times. These values of M under  the null hypothesis were  compared 

against the observed value of M to estimate the p‐value (Manly, 2001). 

The  null  hypothesis was  that  there  is  no  trend.  It was  recognised  that  a  potential 

problem with  this approach  is  that  it does not  taken account of any correlation be‐

tween successive or neighbouring years. The presence of such correlations might af‐

fect the p‐values obtained and may require further consideration in future. 

The results are presented in Table 5.2.1 Missing values indicate no time series avail‐

able;  ‘o’  indicates a non statistically significant  trend  (P>0.05);  ‘‐‘  is a negative  trend 

(p<0.05);  and  ‘+’  is  a positive  trend  (p<0.05).  It  is  evident  that  there  are  significant 

trends over time for many of the variables explored. 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 73

 

Table 5.2.1. Trends  in biological characteristics over  time:  ‘o’ means not enough evidence at  the 

5% level to detect a trend. ‘+’ is a positive trend (p>0.05), ‘‐‘ is a negative trend (p<0.05). 

Stock complex

Country

Stock

Hatchery/Wild

Time series

Latitude

Stock status

Median run date

Mean run date

River age mean

Sea age mean

Prop. 1SW

 in run

Prop. 2SW

 in run

Prop. PS in run

1SW

 length

1SW

 weight

1SW

 condition

2SW

 length

2SW

 weight

2SW

 condition

PS length

PS weight

PS condition

Prop. fem

ale in 1SW

Prop. fem

ale in 2SW

Prop fem

ale in PS

Prop maiden

 in 1SW

Prop maiden

 in 2SW

NAC (N) Canada Western Arm Brook W 1971‐06  51.2 + ‐ 0 ‐ + 0 0 0 + + + ‐ 0 + + + 0 0 0 0 0 0

Canada De la Trinité W 1980‐09 49.4 ‐ ‐ 0 + + + 0 + + 0 + 0 0 + + 0

Canada Saint‐Jean W 1981‐09 48.8 0 + ‐ 0 + + ‐ + 0 0 + 0 0 0 + 0

Canada Middle Brook W 1975‐05 48.8 0 0 ‐ 0 0 0 0 0 + + 0 + + 0 ‐ 0 0 0

Canada Conne River W 1986‐06 47.9 ‐ 0 0 0 + ‐ + + + + 0 0 0 0 0 0 0 0 ‐ +

Canada Miramichi W 1971‐07 47.0 ‐ ‐ + 0 0 + + 0 ‐ + 0 0 + + 0 ‐ + + 0 0

NAC (S) Canada Nashwaak W 1972‐08 46.0 0 0 0 ‐ ‐ + ‐ 0 + 0 0 + ‐

Canada St John (Mactaquac) W 1978‐08 45.3 ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ + ‐ 0 0 0 0 ‐ ‐ 0 0 + ‐

Canada St John (Mactaquac) H 1978‐08 45.3 ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ + ‐ 0 0 0 ‐ ‐ ‐ 0 0 + ‐

Canada La Have  W 1972‐08 44.4 0 ‐ 0 + 0 0 0 0 0 + + 0 + + 0 0 + 0 + + 0 0

Canada La Have  H 1972‐08 44.4 ‐ 0 0 ‐ 0 0 0 0 0 + + 0 + + 0 + 0 0 + 0 0 0

USA Penobscot H 1978‐08 44.5 ‐ ‐ ‐ 0 ‐ + ‐ 0 0 + + 0 0 + 0 0 0 ‐ + 0 + ‐

N NEAC Finland/Norway Teno W 1972‐07 70.8 0 + ‐ 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ‐

Finland/Norway Näätämöjoki W 1975‐06 69.7 0 + ‐ + 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 ‐ 0 ‐ 0

Russia Tuloma W 1983‐08 68.9 0 0 + ‐ 0 0 0 0 0 0 0 ‐ ‐ 0 0 0 0 0 0 0 + 0

Norway Vestre Jakobselv W 1989‐08 70.1 + ‐ 0 0 + 0 0 0 ‐ ‐ ‐ ‐

Norway Årgårdsvassdraget W 1992‐08 64.3 ‐ 0 0 ‐ + 0 0 0 0 0 ‐ 0 0 0 0

Norway Nausta W 1989‐08 61.3 0 0 + ‐ + 0 0 0 ‐ 0 0 0

Norway Gaula Sogn og Fjordane W 1989‐08 61.2 0 0 + ‐ + 0 0 ‐ 0 0 ‐ ‐

Norway Etneelva W 1989‐08 59.4 ‐ ‐ 0 ‐ 0 0 0 0 ‐ ‐ ‐ 0

Norway Skienselva W 1989‐08 59.1 0 0 + ‐ + + 0 0 0 0 0 ‐ .

Norway Numedalslågen W 1989‐08 59.1 0 0 0 0 0 0 0 0 ‐ ‐ ‐ ‐

Norway Enningdalselva W 1990‐08 58.6 0 ‐ + ‐ + 0 0 ‐ 0 0 0 0

Norway Gaula W 1989‐08 63.3 0 ‐ 0 0 0 + 0 0 0 ‐ 0 0 0 0 0

Iceland (N&E) Laxa I Adaldalur W 1974‐08 65.6 ‐ ‐ + ‐ 0 0 ‐

Iceland (N&E) Hofsa W 1971‐08 65.4 ‐ ‐ + ‐ ‐ ‐ 0 +

S NEAC Iceland (S&W) Nordura W 1968‐08 64.6 ‐ ‐ + ‐ ‐ ‐ 0 +

Iceland (S&W) Ellidaar W 1949‐08 64.1 ‐ ‐ + ‐ ‐ ‐ + 0

UK (Scot) N. Esk W 1981‐08 56.7 0 0 0 ‐ ‐ ‐ 0 ‐ 0

UK (NI) Bush W 1973‐07 55.1 ‐ + 0 0 0 0 ‐ 0 ‐ ‐ + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + ‐

UK (E&W) Lune W 1987‐08 54.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ‐ 0

UK (E&W) Dee W 1937‐08 53.4 ‐ ‐ ‐ + ‐ 0 0 + + + + + ‐ ‐ ‐ 0 + 0

UK (E&W) Wye W 1910‐07 51.6 0 + ‐ ‐ + + ‐ + + 0 0 0 0 ‐ ‐ 0

UK (E&W) Frome W 1968‐08 50.7 ‐ ‐ 0 0

France Bresle W 1984‐08 50.1 0 0 0 0 0 0

Baltic Sweden Kalix W 1980‐08 65.8 +

Finland/Sweden Tornionjoki W 1980‐09 65.5 0 ‐ + 0 0 0 0 0 ‐

Sweden Ume/Vindel  W 1987‐08 63.8 + + 0

Sweden Ume/Vindel  H 1974‐08 63.8 0 0 0 0 0 0 0 + + 0 +

Summary ‐ all areas No. of stocks for which data available 33 13 14 32 32 36 36 27 31 32 28 30 31 26 17 17 17 23 22 15 13 13

No. of stocks with significant declining trend 12 5 4 18 12 9 11 1 2 7 7 7 13 6 2 2 2 3 2 1 1 6

No. of stocks with significant increasing trend 4 2 2 3 7 12 9 6 8 11 6 5 5 5 5 4 1 2 10 2 6 1

No. of stocks with no significant trend 17 6 8 11 13 15 16 20 21 14 15 18 13 15 10 11 14 18 10 12 6 6

% of stocks with significant declining trend 36 38 29 56 38 25 31 4 6 22 25 23 42 23 12 12 12 13 9 7 8 46

% of stocks with significant increasing trend 12 15 14 9 22 33 25 22 26 34 21 17 16 19 29 24 6 9 45 13 46 8

% of stocks with no significant trend 52 46 57 34 41 42 44 74 68 44 54 60 42 58 59 65 82 78 45 80 46 46  

5.3 Biological characteristics data sets – spatial patterns

At  the  first meeting,  the Study Group examined  two approaches  for assessing pat‐

terns  in  the  changes  in  biological  characteristics  over  broader  spatial  scales  (ICES, 

2009a). The first approach used a standardised (z‐score) analysis to examine the trend 

in mean smolt age, by way of an example, for different stock complexes. The second 

approach used meta‐analysis. The  latter  technique was applied  to all  the biological 

characteristics variables. The z‐score and meta analysis approaches provided broadly 

consistent results in respect of smolt age. Subsequent to the second meeting, the meta 

analysis was repeated using the extended data set available at that time.  

The meta‐analysis  approach  statistically  combines  the  results of  several  studies  (in 

this case different rivers) to address a shared research hypothesis.  Just as individual 

studies summarise data collected  from many participants  in order  to answer a spe‐

cific research question (i.e. each participant is a separate data‐point in the analysis), a 

meta‐analysis  summarises  data  from  individual  studies  that  concern  a  specific  re‐

search question (i.e. each study is a separate data‐point in the analysis). 

This is normally done by identification of a common measure of effect size. An effect 

size is a statistical measure portraying the degree to which a given event is present in 

a sample  (Cohen, 1969). The  type of measure  (e.g. standardized mean difference)  is 

called the effect, and its magnitude is considered an effect size.  Different measures of 

effect size are calculated for different types of primary data, commonly modelled us‐

ing a  form of meta‐regression.  In  this  instance, all effect sizes were calculated  from 

74 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Pearson correlation coefficients between a given variable and year. Resulting overall 

averages when  controlling  for  study  characteristics  can  be  considered meta‐effect 

sizes, which are more powerful estimates of the true effect size than those derived in 

a single study under a given single set of assumptions and conditions. 

Fail‐Safe Tests were also applied in these analyses. These tests are statistical methods 

for estimating  the magnitude of  the publication bias known as  the  file‐drawer problem 

(Rosenthal, 1979). These  techniques calculate  the number of non‐significant, unpub‐

lished studies (having effect size = 0) that need to be added to a summary analysis in 

order to change the results from significant to non‐significant.  A large fail‐safe num‐

ber indicates that many unpublished studies are required to change the statistical re‐

sults, and thus one may be more confident in the results from the summary analysis. 

Thus,  for example,  in  the case of mean river age  (Figure 5.3.1) we need 551.9 rivers 

showing no correlation (r = 0) in order to say that there is no overall change in mean 

river age. 

The  following  stock  complex  groupings were  used  in  the meta  analysis  [N.B.  the 

standard WGNAS  abbreviations NAC  (North  American  Commission)  and NEAC 

(North East Atlantic Commission) have been applied]: 

Baltic – rivers draining into the Baltic Sea. 

Northern NAC  ‐ Rivers Western Arm Brook, Middle Brook, Conne  and 

Miramichi.  [N.B. The data  for  the De La Trinité and Saint‐Jean rivers  (in‐

cluded  in  other  analyses) were  not  available  at  the  time  that  the meta 

analysis was undertaken and have been excluded here.] 

Southern NAC ‐ Rivers Nashwaak, St John (Mactaquac), La Have and Pe‐

nobscot. 

Northern NEAC  north  –  rivers  in Russia, Norway,  Finland  and  Iceland 

(N&E). 

Southern NEAC south ‐ rivers in UK, Ireland, France and Iceland (S&W). 

This approach was used to explore relationships for most of the available biological 

characteristics  and  a  selection of  results  appears  in Figure  5.3.1. These provide  the 

central tendencies (means) for five stock groups and the total effect – if the error bar 

crosses  the vertical zero‐line  the effect  is non significant at  the p = 0.05‐level. These 

analyses were performed over a standardised time period starting from 1989 and ex‐

tending  to  the most  recently  available data,  typically  2008. All  available data were 

included, although the completeness of the data sets varied considerably for the dif‐

ferent  biological  characteristics,  as  indicated  in  Table  3.2.1. Median  and mean  run 

dates were converted to day of the year prior to analysis. 

All the results arising from the meta analysis are summarised in Table 5.3.1 (where ‘o’ 

denotes a non‐significant  relationship,  ‘+’  indicates a  significant  increase  relative  to 

the mean and  ‘‐‘ denotes a significant decrease). These analyses indicated a number 

of significant trends over time for certain variables at the stock complex level (Table 

5.3.2).  

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 75

 

Figure 5.3.1. Example meta‐analysis plots for selected biological characteristics – for stock group‐

ings see text. 

Mean river age           Mean sea‐age 

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=551.9

Decreasingriver age

Increasingriver age

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingsea age

Increasingsea age

 

Mean total age           Mean (adult) run date 

-1.2 -0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingtotal age

Increasingtotal age

-0.8 -0.4 0.0 0.4

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=94.6

Decreasingmean run date

Increasingmean run date

 

76 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Proportion of 1SW fish in run       Proportion of 2SW fish in run 

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingproportion

Increasingproportion

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingproportion

Increasingproportion

 

Proportion of previous spawners in run  Mean length – 1SW 

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=23.9

Decreasingproportion

Increasingproportion

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=58.4

Decreasingmean length

Increasingmean length

 

Mean weight – 1SW        Mean condition factor – 1SW 

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.2

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=28.2

Decreasingmean weight

Increasingmean weight

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.2

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0.0

Decreasingcondition factor

Increasingcondition factor

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 77

 

Mean length – 2SW        Mean weight – 2SW 

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.2

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=245.8

Decreasingmean length

Increasingmean length

-3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=254.4

Decreasingmean weight

Increasingmean weight

 

Mean condition factor – 2SW      Mean length – previous spawners 

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.2

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0.0

Decreasingcondition factor

Increasingcondition factor

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingmean length

Increasingmean length

 

Mean weight – previous spawners    Mean condition factor – PS 

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingmean weight

Increasingmean weight

-0.8 -0.4 0.0 0.4 0.8 1.2

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0.7

Decreasingcondition factor

Increasingcondition factor

 

78 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Prop. female – 1SW        Prop. female – 2SW 

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingproportion

Increasingproportion

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingproportion

Increasingproportion

 

Prop. female – previous spawners    Prop. maiden spawners – 1SW 

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingproportion

Increasingproportion

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingproportion

Increasingproportion

 

Prop. maiden spawners – 2SW      Stock size – 1SW 

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingproportion

Increasingproportion

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=97.5

Decreasingstock size

Increasingstock size

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 79

 

Stock size – 2SW 

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

S NEAC

N NEAC

S NAC

N NAC

Baltic

Total

Rosenthal's=0

Decreasingstock size

Increasingstock size

 

 

 

80 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Table 5.3.1. Results of meta analysis at the stock complex level ‐ indicating significant increase (+) or decrease (‐) relative to the mean (o denotes non‐significant relationship). 

Stock complex

H/W

Tim

e series

Latitude

Stock size ‐ 1SW

Stock size ‐ 2SW

Mean river age

Mean sea

 age

Mean total age

Median run date

Mean run date

Prop. 1SW

 in run

Prop. 2SW

 in run

Prop. PS in run

Mean length ‐ 1SW

Mean weight ‐ 1SW

Condition ‐ 1SW

Mean length ‐ 2SW

Mean weight ‐ 2SW

Condition ‐ 2SW

Mean length ‐ PS

Mean weight ‐ PS

Condition ‐ PS

Prop. female in 1SW

Prop. female in 2SW

Prop. female in PS

Prop. maiden

 spaw

ners ‐ 1SW

Prop. maiden

 spaw

ners ‐ 2SW

All 1989‐08 ‐ o ‐ o o ‐ ‐ o o + ‐ ‐ o ‐ ‐ o o o + o o o o o

NAC (N) W 1989‐08 47.0 ‐ 51.2 o ‐ o o + ‐ ‐ o o o + o o o o o o + o ‐ o ‐ o o

NAC (S) H/W 1989‐08 44.4 ‐ 46.0 ‐ ‐ o o o ‐ ‐ o o ‐ ‐ o o o o o o o o o o + o o

N NEAC W 1989‐08 65.4 ‐ 70.8 o + ‐ + o ‐ + + ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ o o o o o o o

S NEAC W 1989‐08 50.1 ‐ 64.6 o o ‐ ‐ ‐ + o o o ‐ ‐ o ‐ ‐ o o ‐ o o o +

Baltic H/W 1989‐08 63.8 ‐ 65.8 o + o o ‐ + o o  

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 81

 

Table 5.3.2. Summary of significant trends in biological characteristics at the stock 

complex level derived from the meta analysis (PS = previous spawners). 

Stock complex Increasing trend Decreasing trend

NAC (N) Mean total age Stock status ‐ 2SW

Mean length ‐ 1SW Mean run date (earlier)

Mean weight ‐ PS Median run date (earlier)

Proportion female in 1SW

Proportion female in PS

NAC (S) Proportion female in PS Stock status ‐ 1SW

Stock status ‐ 2SW

Mean run date (earlier)

Median run date (earlier)

Proportion PS in run

Mean length ‐ 1SW

N NEAC Stock status ‐ 2SW Mean river age

Mean sea age Proportion 1SW  in run

Proportion 2SW  in run Mean length ‐ 1SW

Proportion PS in run Mean weight ‐ 1SW

Mean Condition Factor ‐ 1SW

Mean length ‐ 2SW

Mean weight ‐ 2SW

S NEAC Mean run date (later) Mean river age

Proportion female in PS Mean sea age

Mean total age

Mean length ‐ 1SW

Mean weight ‐ 1SW

Mean length ‐ 2SW

Mean weight ‐ 2SW

Mean weight ‐ PS

Baltic Mean total age Proportion 1SW  in run

Proportion 2SW  in run 

5.4 Overview of preliminary analyses of temporal and spatial trends

Preliminary analyses of the biological characteristics data sets available to the Study 

Group focused mainly on the 1SW and 2SW sea‐age classes. Some data in respect of 

older sea‐age classes were available to the Study Group, but these were restricted to 

relatively few stocks and sample sizes for these stock components were believed to be 

small in some cases. In light of these caveats, and given the time available, the charac‐

teristics of these older stock components have not, as yet, been examined. However, 

some provisional analyses of  fish categorised as previous spawners  (PS) have been 

included in the following summary. For the purposes of this summary, the separate 

hatchery and wild data sets for the St John (Mactaquac) and La Have Rivers in Can‐

ada have been treated as separate stocks. 

82 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Stock status

Overall, 36% of the individual salmon stock data sets (Table 5.2.1) indicate a signifi‐

cant declining  trend  in  the stock status variable  (all sea‐age groups combined) over 

the time series analysed (1989–2008). Stocks with declining trends were more preva‐

lent in North America and the NEAC Southern area; only 2 stocks (17%) in the NEAC 

Northern area indicated a negative trend. Overall, only two North Atlantic stocks, the 

Western Arm Brook  in Canada and  the Vestre  Jakobselv  in Norway, showed a sig‐

nificant positive trend over the period. These are among the most northerly stocks for 

which data are available. Two of the three Baltic stocks for which data were available 

also showed a significant positive trend over the period. 

Meta analysis at the stock complex level and split by sea‐age (Table 5.3.1) indicates a 

significant decrease in the stock status variable for both 1SW and 2SW salmon in the 

southern part of the NAC and for 2SW salmon in the northern part of the NAC area, 

but a significant increase in stock status for 2SW salmon in the NEAC Northern area. 

Mean river age

The majority of the data sets (56%) indicate a significant decline in mean river (smolt) 

age over the standard time series (1989–2008) (Table 5.2.1). Relatively few stocks (9%) 

indicate  a  significant positive  trend over  the period  and  these  are  restricted  to  the 

NAC Southern area  (only  the La Have River  ‐ wild) and  the NEAC Northern area 

(the two most northerly stocks for which data were available). The data are summa‐

rised in Figure 5.4.1; limited data not included for the Baltic. 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

NAC(N)

NAC(S)

NEA

C(N)

NEA

C(S)

%

River age

No sig. trend

Sig. increasing trend

Sig. declining trend

 

Figure 5.4.1. Percentage of rivers in each stock complex indicating significant trends in mean river 

age. 

Despite  the  evidence  of declining  smolt  age  in  all  areas  of  the North Atlantic,  the 

meta analysis only  indicates a significant decrease  in mean river age  for  the NEAC 

Northern and Southern stock complexes (Table 5.3.1).  

The decline in mean smolt age may be the consequence of an increase in growth rate 

as  the  faster growing parr migrate  to sea earlier  (Metcalfe et al., 1989; Økland et al., 

1993). The increase in growth rate may relate to an increase in temperature (Elliott et 

al.  2000;  Jonsson  et  al.,  2005),  and/or  an  increase  in  growth  as  a  result  of  density‐

dependent  processes  (Gibson,  1993;  Jenkins  et  al.,  1999;  Imre  et  al.,  2005;  Lobón‐

Cerviá, 2005), and/or increased freshwater production. A possible consequence of the 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 83

 

increase  in growth rate and smolts migrating at an earlier age  is to dampen the  im‐

pact of an increase in marine mortality. This assumes that the higher survival rate to 

smolt for a one‐year‐old smolt (S1) is not outweighed by their higher marine mortal‐

ity. A decline in smolt age may affect reproductive success as egg size is smaller for 

S1 as opposed to S2 smolts of the same sea‐age and early survival (egg to swim‐up) 

may also be lower (Moffett et al., 2006). 

Mean sea-age

The majority of stocks demonstrate significant trends in mean sea‐age since 1989 (Ta‐

ble 5.2.1), although patterns are variable. In total, 38% of the data sets indicate a sig‐

nificant  decline  in mean  sea‐age,  22%  a  significant  increase  and  41%  no  apparent 

trend. There appear to be marked differences between the NAC Northern area, where 

3 of the 4 stocks demonstrate significant increases in mean sea‐age and there are no 

declining trends, and the NAC Southern area where 4 of the 6 stocks show significant 

decreases and there are no increasing trends (Figure 5.4.2). The NEAC Southern area 

has a similar pattern  to  the NAC Southern area, while  in  the NEAC Northern area 

some  stocks have decreasing  trends,  some  increasing  trends  and  some  indicate no 

apparent trend.  

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

NAC(N)

NAC(S)

NEA

C(N)

NEA

C(S)

%

Sea age

No sig. trend

Sig. increasing trend

Sig. declining trend

 

Figure 5.4.2. Percentage of rivers in each stock complex indicating significant trends in mean sea 

age. 

Meta analysis at the stock complex level indicates a significant increase in mean sea‐

age  in  the NEAC Northern  area  and  a  significant decrease  in  the NEAC Southern 

area (Table 5.3.1).  

Mean/Median run date

Data on  run  timing are  relatively sparse  for stocks  from  the NEAC area. However, 

the available data suggest marked differences in the trend in run timing (data for all 

sea‐age classes combined) between the NAC and NEAC areas (Table 5.2.1). Around 

half the stocks in the NAC area demonstrate significant negative trends (i.e. towards 

earlier  running)  in adult  run date, and no  stocks demonstrate  trends  towards  later 

running. In contrast, two of the three stocks  in the NEAC area, for which such data 

are available, indicate significant positive trends (i.e. later running). 

84 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Meta analysis at the stock complex level indicates a significant decrease in mean run 

date  in  the NAC  area  (both Northern  and  Southern)  and  a  significant  increase  in 

mean run data in the NEAC Southern area (Table 5.3.1).  

Proportion of different sea-age classes in the run

The proportion of 1SW salmon in returning adult runs shows a significant increase in 

many stocks (33% of all stocks) (Table 5.2.1). A high proportion of  the stocks  in  the 

NAC and NEAC Southern areas display similar positive trends (Figure 5.4.3). How‐

ever,  there  is a more variable pattern  in  the NAC and NEAC Northern areas, with 

more stocks having a significant negative trend than a positive one. Meta analysis at 

the  stock  complex  level  indicates  a  significant  decrease  in  the  proportion  of  1SW 

salmon  in  the  returning  stocks  for  the NEAC Northern  area  and  the Baltic  (Table 

5.3.1).  

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

NAC(N)

NAC(S)

NEA

C(N)

NEA

C(S)

%

Prop. 1SW

No sig. trend

Sig. increasing trend

Sig. declining trend

 

Figure 5.4.3. Percentage of rivers  in each stock complex  indicating significant  trends  in  the pro‐

portion of 1SW fish in the run. 

The proportion of 2SW salmon in returning adult runs is increasing in 25% of stocks, 

decreasing  in  31%,  and  shows no  significant  trend over  the  time period  in  44% of 

stocks (Table 5.2.1). It should be noted, of course, that for many stocks 1SW and 2SW 

fish make up the majority of the run, and so a decrease in the proportion of one sea‐

age component will be reflected in an increase in the other. Consistent with this, the 

meta analysis indicates a significant increase in the proportion of 2SW salmon in the 

returning stocks in the NEAC Northern area and Baltic (Table 5.3.1). 

The analysis of the proportion of previous spawners (PS) in returning stocks indicates 

that this is increasing over time for 22% of the available data sets examined; only one 

stock  (4%)  shows  a  significant declining  trend  (Table  5.2.1).  Increasing  trends only 

occur in the NAC and NEAC Northern areas (Figure 5.4.4). There are no significant 

trends in the NAC Southern area and the only significant negative trend occurs in the 

NEAC Southern area. Meta analysis indicates a significant increase in the proportion 

of PS in the returning stocks in the NEAC Northern area, a significant decrease in the 

NAC Southern area, and no significant relationships elsewhere (Table 5.3.1).  

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 85

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

NAC(N)

NAC(S)

NEA

C(N)

NEA

C(S)

%

Prop. PS

No sig. trend

Sig. increasing trend

Sig. declining trend

 

Figure 5.4.4. Percentage of rivers  in each stock complex  indicating significant  trends  in  the pro‐

portion of 1SW fish in the run. 

Mean length, weight and condition – 1SW salmon

The available data sets indicate differing patterns in the mean size of returning 1SW 

salmon  both  among  stocks  and  over  time  (Table  5.2.1).  Significant  increasing  size 

trends are apparent for all of the stocks in the NAC Northern (Figure 5.4.5), whereas 

none of  the  stocks  in  the NAC Southern area  show  significant  increasing  trends  in 

mean  length, although over half do  in respect of mean weight and condition factor; 

there are no negative trends in either length or weight in the NAC area.  

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

NAC(N)

NAC(S)

NEA

C(N)

NEA

C(S)

%

1SW length

No sig. trend

Sig. increasing trend

Sig. declining trend

 

Figure 5.4.5. Percentage of rivers in each stock complex indicating significant trends in the length 

of returning 1SW fish. 

There  is  little  evidence  for  trends over  time  in  the NEAC Northern  area, although 

there  are  significant  increases  in  the mean  length of  1SW  salmon  returning  to one 

river (8%). There is greater variability in the NEAC Southern area, with some stocks 

showing significant decreases in fish size, while others in relatively close geographic 

proximity show significant increases (Figure 5.4.5). 

Meta analysis (Table 5.3.1) indicates a significant increase in the mean length of 1SW 

salmon in the NAC Northern area, but a significant decrease in mean 1SW length in 

86 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

the NAC Southern area; there are no significant trends in weight or condition factor. 

There  is a significant decrease  in mean 1SW  length, weight and condition factor for 

the NEAC Northern area, and a significant decrease in mean 1SW length and weight 

for the NEAC Southern area.  

Mean length, weight and condition – 2SW salmon

As with the 1SW fish, the available data sets indicate widely differing patterns in the 

mean size of returning 2SW salmon both among stocks and over  time  (Table 5.2.1). 

Both significant increases and significant decreases in the size of 2SW fish are appar‐

ent for different stocks in the NAC area, but with no clear geographical pattern (Fig‐

ure 5.4.6). In the NEAC Northern area, 5 stocks (42%) indicate a significant decline in 

the mean length of returning 2SW salmon over the period, with no stocks showing an 

increase. In contrast, in the NEAC Southern area no stocks indicate a significant de‐

cline  in 2SW  length  (Figure 5.4.6), although  there are  significant  increases  in mean 

weight of 2SW fish for 4 stocks (57%) (Table 5.2.1). 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

NAC(N)

NAC(S)

NEA

C(N)

NEA

C(S)

%

2SW length

No sig. trend

Sig. increasing trend

Sig. declining trend

 

Figure 5.4.6. Percentage of rivers in each stock complex indicating significant trends in the length 

of returning 2SW fish. 

Meta  analysis  indicates  a  significant  decrease  in mean  length  and weight  of  2SW 

salmon  in both the NEAC Northern and Southern areas, but no significant relation‐

ships in the NAC areas (Table 5.3.1). There are also no statistically significant trends 

in the condition factor of 2SW salmon at the stock complex level. 

Mean length, weight and condition – Previous Spawners (PS)

The length and weight of previous spawning (PS) fish is increasing in around half the 

stocks in the NAC area and there are no negative trends in length, weight or condi‐

tion factor (Table 5.2.1). The pattern in trends in the NAC area appears to be consis‐

tent with that seen in the 1SW salmon, the dominant sea‐age group in many of these 

stocks. In the NEAC Northern area, 2 of the stocks (25%) have declining trends in the 

length, weight and condition of PS, but no trends in the other stocks. Size data for PS 

are only available for three stocks in the NEAC Southern area and these indicate no 

apparent  trend  in one  instance, but decreasing  trends  in  length and weight  for  the 

other two stocks (Table 5.2.1). 

Meta analysis  indicates a significant  increase  in  the mean weight of PS  in  the NAC 

Northern  area,  and  a  significant decrease  in  the mean weight  of PS  in  the NEAC 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 87

 

Southern area. There are no statistically significant trends in the condition factor of PS 

at the stock complex level (Table 5.3.1). 

Proportion of female fish

The available data sets indicate differing patterns in the proportion of female fish in 

the returning 1SW, 2SW and PS fish over the period from 1989 (Table 5.2.1). For 1SW 

salmon,  the majority of  stocks  indicate no detectable  trend  in  the proportion of  fe‐

males (78%). There was evidence of a significant decline in the proportion of females 

in  the NAC  area, with only one  stock  (17%)  indicated  a  significant positive  trend. 

There were no  significant  trends  in  the NEAC Northern  area, while  in  the NEAC 

Southern area the proportion of females increased for one stock (Figure 5.4.7). 

In contrast to the 1SW fish, around half the stocks in the NAC Northern and Southern 

areas and NEAC Southern area  indicated a significant  increase  in  the proportion of 

females among the 2SW salmon and there were no negative trends (Table 5.2.1; Fig‐

ure 5.4.8). Trends were more variable  in  the NEAC Northern area, with  two stocks 

indicating a significant decrease in the proportion of female 2SW salmon, while one 

showed an increase. 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

NAC(N)

NAC(S)

NEA

C(N)

NEA

C(S)

%

Female ‐ 1SW

No sig. trend

Sig. increasing trend

Sig. declining trend

 

Figure 5.4.7. Percentage of rivers  in each stock complex  indicating significant  trends  in  the pro‐

portion of returning 1SW fish that are female. 

88 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

NAC(N)

NAC(S)

NEA

C(N)

NEA

C(S)

%

Female ‐ 2SW

No sig. trend

Sig. increasing trend

Sig. declining trend

 

Figure 5.4.8. Percentage of rivers  in each stock complex  indicating significant  trends  in  the pro‐

portion of returning 2SW fish that are female. 

Relatively  few data sets are available  in respect of PS. The majority of stocks  (80%) 

indicate no detectable  trend  in  the proportion of  females  (Table  5.2.1). There were 

increasing  trends  in  the proportion of  females  for  two stocks  in  the NAC area, and 

decreasing trends in one stock in the NEAC Northern area. 

Meta analysis indicates a significant decrease in the proportion of females in return‐

ing 1SW and PS salmon in the NAC Northern area and a significant increase in the PS 

females in both the NAC and NEAC Southern areas (Table 5.3.1).  

Proportion of different sea-age groups among maiden spawners

Information  on  the  proportion  of  different  sea‐age  class  fish  among  the  maiden 

spawners  (fish returning  to spawn  for  the  first  time) was  largely confined  to North 

American stocks, and broadly reflects the proportions of different sea‐age fish in the 

run (see above). In respect of the proportion of 1SW salmon among the maiden fish, 

positive  trends were  evident  for  4  (67%)  of  the  stocks  in  the NAC  Southern  area, 

while  in  the NAC Northern area one  stock  shows a  significant negative  trend and 

there are no stocks with positive trends (Table 5.2.1). Where data were available for 

the NEAC area (one  in the Southern area and one  in the Northern area), these both 

indicated  a  positive  trend  in  the  proportion  of  1SW  salmon  among  the  maiden 

spawners. Since 1SW and 2SW fish make up the majority of the run for many stocks, 

a decrease  in the proportion of one sea‐age component will likely be reflected  in an 

increase in the other. Thus, there were significant negative trends for 4 of the stocks 

in the NAC Southern area and a significant positive trend for one stock in the NAC 

Northern area. 

No  significant  trends  in  the proportions of maiden  spawners were detected  at  the 

stock complex level using meta analysis (Table 5.3.1).  

5.5 Exploration of two-way relationships

At the first meeting, the Study Group completed some preliminary analyses to inves‐

tigate  potential  inter‐relationships  between  selected  stock  characteristics  for  each 

river, over a standardised time period from 1984 (ICES, 2009a). These analyses were 

repeated with the larger data set of rivers available at the second meeting, but using 

the period from 1989 as the standardised time period (as noted above). Simple linear 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 89

 

regression models were used to test each relationship since the analyses were essen‐

tially exploratory in nature. The relationships investigated were: 

1SW weight v 2SW weight (fish sampled in the same year) 

1SW weight (in year ‘n’) v 2SW weight (in year ‘n + 1’) 

1SW  condition  factor  v  2SW  condition  factor  (fish  sampled  in  the  same 

year) 

1SW condition factor (in year ‘n’)  v 2SW condition factor (in year ‘n + 1’) 

Mean river age v mean sea‐age 

1SW length v 1SW weight 

2SW length v 2SW weight 

Mean river age v 1SW weight 

Mean river age v 2SW weight 

1SW weight v total run size 

2SW weight v total run size 

1SW weight v 1SW run size 

2SW weight v 2 SW run size 

A series of plots were produced for each of the above relationships for each stock for 

which appropriate data were available (Figure 5.5.1 provides two examples). Each of 

the individual river plots also includes the p‐value to assess the statistical significance 

of the slope of the linear regression model. The Study Group noted that even if this p‐

value is not small it does not necessarily mean that there is no relationship – only that 

we are unable to detect it with these data. Table 5.5.1 summarises the results of all the 

linear regression models for each of the above relationships ‐ ‘o’ means that there was 

not  enough  evidence at  the 5%  level  to detect a  trend;  ‘+’ denotes a positive  trend 

(p>0.05), and  ‘‐‘ denotes a negative  trend  (p<0.05). The  results are discussed briefly 

below.  

 

90 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Figure 5.5.1. Example two‐way plots for each individual stock of: (a) mean weight of 1SW salmon 

against  the mean weight of 2SW  salmon  returning  in  the  same year  (i.e.  from an earlier  smolt 

cohort), and (b) mean weight of 1SW salmon against the mean weight of 2SW salmon returning in 

the following year (i.e. from the same smolt cohort). For stocks with both wild (W) and hatchery 

(H) stock components the data are plotted separately. The p‐values provide the statistical signifi‐

cance of the slope of each linear regression model. [N.B. the plots are presented by river name in 

alphabetical order.] 

(a) 

2.5 3.0 3.5

1.0

1.2

1.4

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Argard (p= 0.05 )

3.0 3.5 4.0 4.5

1.9

2.2

2.5

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Bush (p= 0.82 )

4.0 4.5 5.0

1.4

1.8

2.2

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

De la Trinite (p= 0 )

4.5 5.5 6.5

2.6

3.0

3.4

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Dee (p= 0 )

4.0 4.5 5.0 5.5

1.9

2.2

2.5

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Ellidaar (p= 0.12 )

4.0 4.5 5.0 5.5

1.4

1.8

2.2

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Enningdalselva (p= 0.31 )

3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

1.4

1.6

1.8

2.0

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Etneelva (p= 0.13 )

5.0 5.5 6.0

1.6

2.0

2.4

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Gaula (p= 0.1 )

3.5 4.0 4.5 5.0

1.2

1.5

1.8

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Gaula Sogn (p= 0 )

 

 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 91

 

4.5 5.5 6.5

1.8

2.1

2.4

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

WHofsa (p= 0.68 )

3.5 4.0 4.5 5.0

1.5

1.8

2.1

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

LaHaveW (p= 0 )

4.0 4.5 5.0 5.5

1.6

2.0

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

LaHaveH (p= 0 )

5.2 5.6 6.0 6.4

2.3

2.6

2.9

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Laxa i Adaldalur (p= 0.3 )

4.5 5.5 6.5 7.5

2.4

2.8

3.2

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

WLune (p= 0.49 )

4.0 4.2 4.4 4.6 4.8

1.5

1.7

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Miramichi (p= 0.55 )

3.8 4.2 4.6 5.0

1.4

1.8

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Naatamojoki (p= 0.03 )

3.8 4.0 4.2 4.4 4.6

1.1

1.3

1.5

1.7

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Nausta (p= 0.8 )

4.2 4.6 5.0

2.0

2.2

2.4

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Nordura (p= 0.02 )

 

 

92 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

4.0 4.5 5.0 5.5

1.6

2.0

2.4

2.8

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

North Esk (p= 0 )

4.5 5.0 5.5 6.0

1.6

2.0

2.4

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Numedalslagen (p= 0 )

4.0 5.0 6.0

1.5

2.0

2.5

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Penobscot (p= 0.14 )

4.0 4.5 5.0 5.5

1.50

1.65

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Saint-Jean (p= 0.04 )

4.8 5.2 5.6

2.0

2.4

2.8

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

WSaint John W (p= 0.75 )

4.8 5.2 5.6 6.0

2.0

2.6

3.2

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Saint John H (p= 0.31 )

3.2 3.6 4.0 4.4

1.3

1.5

1.7

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Skienselva (p= 0.98 )

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

1.4

1.6

1.8

2.0

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Teno (p= 0.35 )

2.5 3.5 4.5

1.5

1.7

1.9

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Tuloma (p= 0.49 )

 

 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 93

 

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

1.2

1.6

2.0

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Ume_VindelH (p= 0.19 )

4.0 5.0 6.0

1.6

1.8

2.0

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Vestre Jakobselv (p= 0.97 )

3.4 3.6 3.8 4.0

1.6

2.0

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Western Arm Brook (p= 0.87

4.6 5.0 5.4 5.8

2.0

2.6

3.2

Mean Weight 2SW

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Wye (p= 0.7 )

 

 

 

94 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

(b) 

2.5 3.0 3.5

1.0

1.2

1.4

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Argard (p= 0.74 )

3.0 3.5 4.0 4.5

1.9

2.2

2.5

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Bush (p= 0.52 )

4.0 4.5 5.0

1.4

1.8

2.2

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

De la Trinite (p= 0 )

4.5 5.5 6.5

2.6

3.0

3.4

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Dee (p= 0 )

4.0 4.5 5.0 5.5

1.9

2.2

2.5

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Ellidaar (p= 0.08 )

4.0 4.5 5.0 5.5

1.4

1.8

2.2

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Enningdalselva (p= 0.03 )

3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

1.4

1.6

1.8

2.0

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Etneelva (p= 0.06 )

5.0 5.5 6.0

1.6

2.0

2.4

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Gaula (p= 0 )

3.5 4.0 4.5 5.0

1.2

1.5

1.8

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Gaula Sogn (p= 0 )

 

 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 95

 

4.5 5.5 6.5

1.8

2.1

2.4

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Hofsa (p= 0.08 )

3.5 4.0 4.5 5.0

1.5

1.8

2.1

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

LaHaveW (p= 0 )

4.0 4.5 5.0 5.5

1.6

2.0

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

LaHaveH (p= 0.15 )

5.2 5.6 6.0 6.4

2.3

2.6

2.9

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Laxa i Adaldalur (p= 0.11 )

4.5 5.5 6.5 7.5

2.4

2.8

3.2

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Lune (p= 0.55 )

4.0 4.2 4.4 4.6 4.8

1.5

1.7

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Miramichi (p= 0.36 )

3.8 4.2 4.6 5.0

1.4

1.8

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Naatamojoki (p= 0 )

3.8 4.0 4.2 4.4 4.6

1.1

1.3

1.5

1.7

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Nausta (p= 0.2 )

4.2 4.6 5.0

2.0

2.2

2.4

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Nordura (p= 0 )

 

 

 

96 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

4.0 4.5 5.0 5.5

1.6

2.0

2.4

2.8

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

North Esk (p= 0 )

4.5 5.0 5.5 6.0

1.6

2.0

2.4

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Numedalslagen (p= 0.22 )

4.0 5.0 6.0

1.5

2.0

2.5

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Penobscot (p= 0.93 )

4.0 4.5 5.0 5.5

1.50

1.65

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Saint-Jean (p= 0.45 )

4.8 5.2 5.6

2.0

2.4

2.8

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Saint John W (p= 0.04 )

4.8 5.2 5.6 6.0

2.0

2.6

3.2

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Saint John H (p= 0.58 )

3.2 3.6 4.0 4.4

1.3

1.5

1.7

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Skienselva (p= 0.45 )

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

1.4

1.6

1.8

2.0

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Teno (p= 0.15 )

2.5 3.5 4.5

1.5

1.7

1.9

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Tuloma (p= 0.26 )

 

 

 

 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 97

 

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

1.2

1.6

2.0

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Ume_VindelH (p= 0 )

4.0 5.0 6.0

1.6

1.8

2.0

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Vestre Jakobselv (p= 0.07 )

3.4 3.6 3.8 4.0

1.6

2.0

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Western Arm Brook (p= 0.99

4.6 5.0 5.4 5.8

2.0

2.6

3.2

Mean Weight 2SW (Next)

Mea

n W

eigh

t 1S

W

Wye (p= 0.83 )

 

 

 

98 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Table 5.5.1. Results of analysis of two‐way relationships based on simple linear regression mod‐

els:  ‘o’ means that there was not enough evidence at the 5% level to detect a trend; ‘+’ denotes a 

positive trend (p>0.05), ‘‐‘ denotes a negative trend (p<0.05). 

Stock complex

Country

Stock

H/W

Time series

Latitude

1SW

 wt (yr n) v 

2SW

 wt (yr n)

1SW

 wt (yr n) v 

2SW

 wt (yr n+1)

1SW

 CF (yr n) v 

2SW

 CF (yr n)

1SW

 CF (yr n) v 

2SW

 CF (yr n+1)

River age v Sea 

age

1SW

 Length v 

1SW

 Wt 

2SW

 Length  v 

2SW

 Wt 

River age v 1SW

 

Wt

River age v 2SW

 

Wt

1SW

 wt v Total 

Run

1SW

 wt v 1SW

 

Run

2SW

 wt v Total 

Run

2SW

 wt v 2SW

 

Run

NAC (N) Canada Western Arm Brook W 1984‐06  51.2 o o o o ‐ + o ‐ o + + o o

Canada De la Trinité W 1980‐09 49.4 + + o o + + ‐ ‐ ‐ ‐

Canada Saint‐Jean W 1981‐09 48.8 + o + o + + ‐ o o o

Canada Middle Brook W 1984‐05 48.8 + + o o o

Canada Conne River W 1984‐06 47.9 o + + o o o

Canada Miramichi W 1984‐07 47.0 o o o + o + + o o o o o o

NAC (S) Canada Nashwaak W 1984‐07 46.0 +

Canada St John (Mactaquac) W 1984‐07 45.3 o + o + o + + o o o o o o

Canada St John (Mactaquac) H 1984‐07 45.3 o o o o o + + o o o o o +

Canada La Have  W 1984‐07 44.4 + + + + o + + + + o o ‐ ‐

Canada La Have  H 1984‐07 44.4 + o + + ‐ + + o o ‐ ‐ o o

USA Penobscot H 1984‐07 44.5 o o o o o o o o o o o o o

N NEAC Finland/Norway Teno W 1984‐07 70.8 o o + o ‐ + + o o o + o o

Finland/Norway Näätämöjoki W 1984‐06 69.7 + + o o o + + o o + o o +

Russia Tuloma W 1984‐08 68.9 o o o + o + + o o o o o o

Norway Vestre Jakobselv W 1989‐08 70.1 o o o + o + + o + o o ‐ o

Norway Årgårdsvassdraget W 1992‐08 64.3 + o o o o + + o o o o o +

Norway Nausta W 1989‐08 61.3 o o o o o + + o + + + o ‐

Norway Gaula Sogn og Fjorda W 1989‐08 61.2 + + + o o + + o o o + o o

Norway Etneelva W 1989‐08 59.4 o o o o o + + o o o o o o

Norway Skienselva W 1989‐08 59.1 o o + o o + + o o o o o o

Norway Numedalslågen W 1989‐08 59.1 + o + o o + + o o o o o o

Norway Enningdalselva W 1990‐08 58.6 o + o + o + + o o o o o o

Norway Gaula W 1989‐07 63.3 o + o o o + + o o o o o o

Iceland (N&E) Laxa I Adaldalur W 1984‐07 65.6 o o + ‐ o

Iceland (N&E) Hofsa W 1984‐07 65.4 o o o o +

S NEAC Iceland (S&W) Nordura W 1984‐07 64.6 + + o + o

Iceland (S&W) Ellidaar W 1984‐07 64.1 o o + ‐ o

UK (Scot) N. Esk W 1984‐07 56.7 + + + + + + o o o o

UK (NI) Bush W 1984‐07 55.1 o o o o o + + o o o o o o

UK (E&W) Lune W 1987‐07 54.0 o o o o o o + o o o o ‐ o

UK (E&W) Dee W 1984‐07 53.4 + + o o + + + ‐ ‐ o o ‐ ‐

UK (E&W) Wye W 1984‐07 51.6 o o + o + + + ‐ o o o o o

UK (E&W) Frome W 1984‐08 50.7

France Bresle W 1984‐08 50.1

Baltic Sweden Kalix W 1980‐08 65.8

Finland/Sweden Tornionjoki W 1980‐09 65.5

Sweden Ume/Vindel  W 1987‐08 63.8

Sweden Ume/Vindel  H 1974‐08 63.8 o +

Summary ‐ all areas No. of stocks for which data available 31 31 26 26 30 28 27 30 28 28 28 26 26

% of stocks with significant declining trend 0 0 0 0 10 0 0 17 4 11 7 19 15

% of stocks with significant increasing trend 35 35 35 31 20 93 93 7 14 11 14 0 12

% of stocks with no significant trend 65 65 65 69 70 7 7 77 82 79 79 81 73  

 

The size and condition of 1SW and 2SW fish returning in the same year

It is evident that for a number of stocks (35%) there is a significant positive relation‐

ship between the weight of 1SW and 2SW salmon returning in the same year (i.e. de‐

rived  from  different  smolt  cohorts)  (Table  5.5.1).  In  no  instances  are  significant 

negative  trends  identified,  and  the majority  of  the  plots  in  Figure  5.5.1(a)  suggest 

positive trends even  if the relationships are not significant. Significant positive rela‐

tionships are evident in all areas of the North Atlantic. A very similar pattern is evi‐

dent  for mean  condition  factor. These  common patterns of  larger  (or  smaller) 1SW 

fish coinciding with  larger (or smaller) 2SW fish  in returning stocks  in any year are 

consistent with common factors operating on the fish from the two sea‐group groups 

during  their return migration. However,  it should be noted  that  there was also evi‐

dence of a correlation between size and condition of 1SW fish in year ‘n’ and 2SW fish 

returning in the following year (‘n+1’) (Figure 5.5.1.b) suggesting common influences 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 99

 

in the early part of the marine phase (see below). The Study Group recognised that 

further analysis of such data would be valuable to explore temporal and spatial pat‐

terns. 

The size and condition of 1SW in year ‘n’ and 2SW fish returning in the following year (‘n+1’)

Similar  positive  relationships  are  also  evident  for many  stocks  (35%)  between  the 

weight of 1SW returning in one year and the weight of 2SW salmon returning in the 

following year (i.e. derived from the same smolt cohort). As with fish returning in the 

same year, there is no evidence of any negative relationships (Table 5.5.1 and Figure 

5.5.1.b), and similar patterns are evident for mean condition factor. Significant posi‐

tive relationships are evident in all areas of the North Atlantic and for one hatchery 

stock in the Baltic. These concurrent patterns for particular smolt cohorts suggest that 

common  factors operating  in  the  first period at  sea may have  a  large  influence on 

growth and size at maturity of returning adult  fish. Again,  the Study Group recog‐

nised that further analysis of such data would be valuable.  

For  some  stocks,  significant  positive  relationships  are  apparent  between  the 

weight/condition factor of returning 1SW salmon and the weight/condition factor of 

returning 2SW salmon in both the same and the following year. For other stocks, sig‐

nificant relationships were only evident for one of these two‐way comparisons. There 

is no apparent spatial pattern to these differences. 

Mean river age v mean sea-age

Analyses indicate very different relationships between river age and sea‐age for dif‐

ferent stocks (Table 5.5.1). In some rivers, significant positive relationships apply (i.e. 

older  smolts  tend  to produce older adults). However,  significant negative  relation‐

ships are evident  for some other stocks. Viewed spatially,  there appears  to be more 

evidence of variability in these relationships in the NAC and Northern NEAC areas, 

where both significant positive and negative relationships are evident. Only signifi‐

cant positive  relationships  (n = 3, 50% of  the available data sets) are evident  in  the 

Southern NEAC area.  

Length v Weight

Unsurprisingly, the length and weight of returning 1SW and 2SW fish are positively 

correlated.  In most,  but  not  all,  instances  these  relationships  are  significant  (Table 

5.5.1). 

Mean river age v size of returning adults

The age of smolts (ages determined from adult scales) and the size of returning 1SW 

and 2SW adults was compared to see whether there were any consistent patterns be‐

tween the age, and by inference the size of smolts, and the subsequent size (weight) 

of  the returning adults. A number of significant relationships were apparent  (Table 

5.5.1). For 17% of the stocks (n = 5) there was a significant negative relationship be‐

tween river age and 1SW weight – i.e. older/larger smolts tended to result in smaller 

returning adults, while for 7% of stocks (n = 2) the opposite was true. The former is 

consistent with other evidence  that smolt size can  influence  the subsequent growth 

rate of salmon, with larger smolts showing slower growth at sea (Jonsson & Jonsson, 

2007). However, when  comparing  river  age with  the weight of  returning  2SW  sal‐

mon, more  stocks  (14%)  had  significant  positive  than  negative  relationships  (4%), 

indicating  that older/  larger smolts  tended  to result  in  larger returning adults. Such 

100 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

observations would appear to be at odds with the hypothesis that larger smolts have 

slower growth at sea, although  the  impact of smolt age/size on subsequent matura‐

tion (1SW or 2SW) may also be a factor. 

Size of returning fish v stock status variable

Provisional analyses were also  completed  to  investigate possible  links between  the 

size (weight) of returning adult 1SW and 2SW fish in any year and the stock‐specific 

status variable for that year (Table 5.5.1). For these purposes, two‐way relationships 

were explored between the mean size of returning fish and both the total stock status 

(i.e. all  sea‐age groups) and  the age‐specific  stock  status  (i.e. 1SW or 2SW),  simply 

derived  from  the  total  returning  stock  figure and  the estimated proportion of each 

sea‐class in the stock. The latter is expected to be more informative. The Study Group 

recognised  that  these analyses  should be  treated with  some  caution given  the  con‐

cerns noted previously (Section 3.3), perhaps in particular with regard to the robust‐

ness of the stock status variable.  

Considering only the comparisons between fish size and the age‐specific stock status 

variables, a small number of significant relationships are apparent (Table 5.5.1); these 

are both positive (i.e. fish of larger mean size associated with better stock status) and 

negative (i.e. fish of smaller mean size associated with better stock status). There is no 

apparent  spatial  pattern  to  these  differences.  However,  the  relationship  between 

mean length and stock size is explored further, at the stock complex rather than indi‐

vidual stock level, in Section 5.10. 

5.6 Long-term variation and changes in age at smoltification in four major Scottish salmon rivers

Several recent publications have highlighted recent changes  in age at smoltification 

(so‐called  ‘river  age’),  as well  as  run‐timing  and  sea‐age  composition  of  returning 

adult salmon populations in the British Isles (e.g. Cragg‐Hine et al., 2006; Quinn et al., 

2006; Aprahamian et al., 2008).  One working hypothesis is that a general warming of 

terrestrial/freshwater climate  in  recent decades might explain  increases  in  length of 

the growing season, and hence smoltification of juveniles at a younger river age (e.g. 

Aprahamian et al., 2008).  Aprahamian et al. (2008) showed that mean river tempera‐

tures of the Welsh Dee rose by ~0.02°C y‐1 between 1965 and 1999, and this may un‐

derlie an  increased  juvenile growth  rate and observed  switch  to an  earlier average 

age at smolting. 

A clear pattern of a marked and persistent  increase  in the proportion of S1 fish (i.e. 

fish that migrated at river age one) – and a concomitant fall  in the proportion of S2 

fish (Figure 5.6.1) – can be seen for the Welsh Dee from 1980 onwards (as determined 

from scale analysis in returning adults).  However, Cragg‐Hine et al. (2006) reported 

that the Dee has become colder during the April‐October period since the mid‐1970s 

as a  result of  flow  regulation.    It  remains  rather unclear,  therefore, whether or not 

freshwater climate warming alone accounts for this obvious multidecadal shift from 

S2  to S1  smolts  in  the Welsh Dee.   Undoubtedly,  it  is  important  to obtain a wider 

geographic perspective on this aspect of salmon biology, and putative responses to a 

changing climate in both the freshwater and marine environments.   

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 101

 

WELSH DEE 1SW 2SW Mean river age (1967-2008; Weeks 1-52)

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

2.20

2.40

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Adult return year

Me

an r

iver

ag

e (y

ear

s)

1SW adults

2SW adults

 

Figure 5.6.1. River Dee, Wales.   Mean  river age derived  from all available adult 1SW and 2SW 

salmon sampled between 1967 and 2008.  The data for 1967–1989 relate to fish sampled in the es‐

tuarine net  fishery  (February‐September), whilst  from 1991 onwards  fish were monitored year‐

round at the Chester Weir trap (located close to the head of tide). Trap data indicate that ~80% of 

the returning adult runs were sampled by the nets. 

The Marine Scotland time‐series of salmon age data for the rivers Tweed, Tay, Spey 

and North Esk are multidecadal in extent and comprise large sample sizes. Moreover, 

these data have been collated from commercial net fisheries in a consistent and com‐

parable manner throughout, and a detailed analysis was therefore considered expe‐

dient. These four Scottish east coast rivers comprise the focus for the present report, 

but  comparative analyses are being undertaken which will  include  the Welsh Dee, 

Severn and Wye. 

The River North Esk  is  the most  comprehensively monitored  salmon  river  in Scot‐

land. Since 1970, downstream‐migrating smolts have been sampled during the spring 

smolt run by means of a purpose‐built trap in the diversionary lade at Kinnaber Mill, 

just upstream of the head of tide. Further details are provided in Section 4.9. In addi‐

tion,  complementary  data  (1964–1969)  for  the  age‐structure  of  the  emigrant  smolt 

population were obtained by sampling smolts caught in the water filter at the water‐

works situated on Kinnaber lade. Summary data are presented in Section 4.9, but de‐

tailed  analyses  are  confined  to  the period  1975–2008  because  of  concerns  over  the 

comparability of data obtained prior to 1975.   

Since  1963,  returning  adults  (1SW  and MSW) have been  routinely  sampled on  the 

North Esk throughout the season (16 February–31 August) from the commercial net 

and coble fishery in the river estuary.  Between 2000 and 2004 the commencement of 

netting was delayed voluntarily by netsmen until 1 April  for conservation  reasons.  

Since 2005  the opening has been  further delayed until 1 May. MSW  salmon  in  the 

River North Esk are primarily 2SW adults.  Historically there have been catch records 

for 3SW and 4SW fish but these are relatively scarce.  Over the period 1963–1999, only 

4.4% of the fish sampled were 3SW or 4SW return adults.  For the present purposes, 

therefore, analyses have been confined to the 1SW and 2SW maturity groupings; to‐

gether these comprise approximately 95% of the overall historical catch. 

The 2SW fish sampled from  the North Esk nets  (Figure 5.6.2) show a significant re‐

duction in mean river age over the period 1963–2008.  However, the summary statis‐

102 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

tic – mean river age (that is, age at emigration of the smolt) – hides much ecologically 

important variation, and even statistically significant patterns in the data may be an 

artefact of  the  sampling  regime.    Importantly, mean  river  age may  show no  trend 

over time and yet the age‐structure of the population could have changed radically.  

It could also be argued that river age should be considered a categoric variable, rather 

than  a  continuous  variable  (and  therefore  not  averaged  within  years).    Because 

smoltification  is an annual “all or none” decision,  if a  juvenile parr  fails  to smolt  in 

one spring  then  it  remains  in  the  river  for one or more  further  full years.   There  is 

therefore no such thing as an emigrant smolt of, say, 1.68 years river age.   

NORTH ESK 2SW Mean River Age (1963-2008; February-August )

2

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Mea

n R

iver

Ag

e

 

Figure 5.6.2.   River North Esk, Scotland.   Mean river age  (± se) for all available returning adult 

2SW salmon sampled between February and August, 1963–2008.   The downward  linear  trend  is 

significant (r = 0.521; P <0.001).  [The data for 1982 and 1983 were derived from Shearer (1990), his 

summary Tables 2 and 3.] 

Figure 5.6.3  indicates  that  the  recent,  relatively  low mean  river age  (Figure 5.6.2)  is 

attributable to increases in the proportions of 2SW adults that migrated as S2 and, to 

a lesser extent, S1 smolts, and is reflected as a decline in the S3 component.  However, 

it  is  important to stress that these are proportional data – a decline  in one river age 

proportion will be reflected by an increase in one or more other components and the 

data are  therefore not  independent.   Given  the  ecological  improbability of a  short‐

term downshift from S3 to S1, the likelihood is that these trends simply reflect a ten‐

dency to shift down from S3 to S2.  Similarly, the most cautious interpretation of the 

Welsh Dee data (Aprahamian et al., 2008; Figure 2) is that a greater proportion of ju‐

veniles that previously would have smolted at S2 have tended to smolt at S1 since the 

1980s.  

In the knowledge that the delays in the commencement of the netting season on the 

River North Esk since 1999 have led to a seasonal bias in the data time‐series, is the 

recent decline  in mean  river age of North Esk 2SW adults  (Figures 5.6.2 and 5.6.3) 

real, or is it an artefact of the data?   

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 103

 

North Esk 2SW ALL DATA (1963-99 February-August; 2000-04 April-August; 2005-08 May-August)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Pro

ipo

rtio

n R

iver

Ag

e

S1

S2

S3

 

Figure 5.6.3. River North Esk, Scotland.  Proportions of returning 2SW adults of varying river age 

(S1–S3; river ages 1 to 3 years, respectively).  S4 and S5 fish are relatively rare in the data set and 

for  clarity have not been plotted here.  [The data  for  1982 and  1983 were derived  from Shearer 

(1990), his summary Tables 2 and 3.]  

Figure  5.6.4  shows  the  fluctuations  in mean  river  age  for  the  2SW  fish  sampled 

throughout the netting season between February and August over the period 1963–

1999.  This  time‐series  therefore  comprises  seasonally  comparable  catches  in  every 

year. Despite  the  among‐year  fluctuations,  there  is  an  apparent overall downward 

trend, but  this  is not  statistically  significant  for a  linear decrease  (P  >0.05).   Figure 

5.6.5  includes  the  separation  of  these  2SW  adult data  into  their  proportional  river 

ages. Despite  the  inevitable  between‐year  variations  –  and  although  there  is  some 

suggestion of an  increase  in S1 and S2,  in concert with a relative decrease  in  the S3 

component – it is apparent that there is overall stability in the river age‐structure of 

the February–August 2SW samples over the available time‐series. 

104 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

NORTH ESK 2SW (1963-1999; February-August inclusive)

2

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Mea

n r

iver

ag

e

 

Figure 5.6.4 River North Esk, Scotland. Mean river age (± se) for all 2SW fish sampled annually 

February‐August inclusive; 1963‐1999.   Sampling commenced on 1 April between 2000 and 2004, 

and on 1 May from 2005 onwards and hence these years are not included. [Data for 1982 and 1983 

were derived from Shearer (1990), his summary Tables 2 and 3.] 

 

NORTH ESK 2SW 1963-1999 (February-August; proportions of river ages, S1-S3)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Pro

po

rtio

n S1

S2

S3

 

Figure 5.6.5. River North Esk, Scotland.  Proportions of returning 2SW adults of varying river age 

(S1‐S3) over  the period 1963–1999, when netting was monitored between February and August 

each year. Fish of S4 and S5 river age were scarce and have not been plotted. [Data for 1982 and 

1983 were derived from Shearer (1990), his summary Tables 2 and 3.] 

The  indications  from Figure 5.6.5 are  that,  for 2SW salmon,  the S1 component may 

have increased linearly over time (r = 0.359; P <0.05; though the proportions typically 

are  very  low  and  the  test  therefore weak);  but  there  is  no  statistically  significant 

change either in S2 or S3 over that period. The marked reductions in overall river age 

apparent  for  the most  recent decade  (Figure 5.6.4) may,  therefore, be primarily ac‐

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 105

 

countable as an artefact in the data because the start of sampling has been seasonally 

delayed since 2000. 

Figures  5.6.2  to  5.6.5  include  both  early‐running  “spring”  salmon  and  summer‐

running salmon.  Notwithstanding our inability to categorically distinguish “spring” 

and “summer” salmon, pooling all the available data (February‐August) may there‐

fore  occlude differences  or  contrasts  in  performance  of  the  early  and  late‐running 

cohorts.  

The river age composition of early‐running 2SW spring salmon  (Figure 5.6.6)    typi‐

cally comprises adults of somewhat higher river ages compared to the later‐running 

2SW  salmon  (included  in  Figure  5.6.3), with  proportionally more  S3  fish  and  S1 

barely represented among the early‐running (February/March) 2SW adults.  (N.B. one 

cannot  infer  that  S2  are  scarcer  amongst  these  early‐running  fish  compared  to  the 

complete data  in Figure 5.6.2, because a decrease  in one proportion will  lead  to an 

increase in one or more others.  The likelihood is that the critical difference here is a 

higher relative abundance of S3 among  the early‐running spring salmon.)    In  inter‐

preting Figure  5.6.5  it  is  important,  therefore,  to  ascertain  the proportions of  early 

(e.g. February/March) fish sampled in any one year relative to the later summer fish.   

As might be expected,  the  relative  sample  sizes of 2SW  salmon  taken  in February‐

March  versus April  onwards  has  fluctuated  considerably  over  the  1963–1999  time‐

series  (Figure 5.6.7). The samples of early‐running 2SW spring salmon were consis‐

tently  relatively  large  throughout  the  late  1960s  and  1970s  and  this  further  com‐

pounds the difficulties in interpreting the long‐term shifts in river ages for 2SW fish.  

For  these particular samples,  the  relative scarcity of early‐running 2SW salmon  fol‐

lowing  the mid‐1980s will result  in a bias  in  the data  towards rather younger river 

ages. Resolution of this problem will require more detailed modelling, but the likeli‐

hood  is  that  over  the  period  1963–1999  there  has  been  stability  in  the  river  age‐

structure of returnimg adult 2SW salmon (both in spring and in summer) for the river 

North Esk.  The lack of data for the early‐running 2SW fish from 2000 onwards is re‐

grettable  and  precludes  further  analysis  of  changes  apparent  for  the most  recent 

years. 

106 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

  

North Esk 2SW (February + March only; 1963-99)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Pro

po

rtio

n R

iver

Ag

e

S1

S2

S3

 

Figure 5.6.6 River North Esk, Scotland.  Proportions of S1, S2 and S3 among 2SW “spring” salmon 

captured  in February and March only  [data from 1982 and 1983 are  lacking  in Marine Scotland 

records and are not derivable for February and March from the summary tabulations in Shearer 

(1990)].  The linear trend lines for S2 and S3 are shown, but these are not statistically significant 

(P >0.05). 

 

NORTH ESK 2SW adults sampled February-August inclusive, 1963-1999

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008P

rop

ort

ion

of

Feb

+M

arch

fis

h i

n s

amp

le

 

Figure 5.6.7. River North Esk, Scotland.  Proportion of annual samples of 2SW salmon that were 

taken in February/ March versus February‐August inclusive [data from 1982 and 1983 are lacking 

in Marine Scotland  records  and  are not derivable  for  February  and March  from  the  summary 

tabulations in Shearer (1990)]. 

There  is  currently  no  objective  and  reliable  means  of  separating  early‐running 

“spring” salmon from “summer” salmon, or even from late‐running “autumn” MSW 

fish. In the knowledge that the early‐running 2SW fish tend to be of a higher overall 

river age (Figure 5.6.6) than those returning later in the season, and that these stock 

components may well  respond differently  to any climate‐related  (or other environ‐

mental) drivers compared to later‐running 2SW salmon, it would appear inappropri‐

ate  to  further  interrogate  the  River  North  Esk MSW  time‐series  for  evidence  of 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 107

 

climate‐related shifts in river age‐structure for MSW salmon.  Certainly, the data for 

the early‐running stock component give no  indication of any marked, persistent or 

statistically  significant  trend between 1963 and  1999  –  either  for mean  river age of 

returning adults  (Figure 5.6.4), or  for  the proportional representation of  the various 

river ages (Figure 5.6.5). By contrast, the 1SW stock component is clearly identifiable.  

The timing of the netting season ensures that in every year the beginning of the 1SW 

return migration is effectively sampled, though the data are truncated by the close of 

the  netting  season  before  all  1SW  fish  have  returned.   Notwithstanding  the  latter 

qualification,  the possibilities of detecting, with  confidence, any evidence of demo‐

graphic  shifts  in  time‐series  for  the 1SW  component are  clear and are discussed  in 

Section 5.8. 

5.7 Among-river comparisons of mean river age and proportional river age composition in four major Scottish salmon rivers: 2SW “summer” salmon (returning May-August/September)

Time‐series data  (from  in‐river net  fisheries) are available  for  the  rivers North Esk, 

Tweed, Tay and Spey, with some extending back to the early 1960s. Historically, all 

these fisheries opened in February (Tay 6th, Spey 11th, Tweed 15th and North Esk 16th) 

though  the opening has been voluntarily delayed by netsmen  in  recent years  as  a 

conservation measure. The  close  season  either  falls  in August  (Tay  20th,  Spey  26th, 

North Esk 31st) or in September (Tweed 14th).  On the strength of the foregoing analy‐

ses, and in recognition of the distinction between early‐running (“spring”) and late‐

running  (“summer”) 2SW salmon,  the  following comparative analyses  for 2SW  fish 

are confined to years when sample data were available from early May onwards.  All 

available data after the beginning of May within years have been retained and ana‐

lyzed  so,  for example,  the Tweed analyses  include September  fish  caught after  the 

remaining three river fisheries had closed. Years in which sampling ceased >10 days 

prior to the seasonal close were deleted. The time‐series for the rivers Spey and Tay 

terminated in 1993 and 1996 respectively when the net fisheries were closed for con‐

servation reasons.  

The available time‐series for the rivers Tay, Tweed and Spey are not as complete as 

for River North Esk (Figure 5.7.1).   Samples for the Tweed are available up to 2008, 

but the variations in the commencement and cessation dates of sampling within the 

netting season resulted in recent years of incomplete and non‐comparable data. The 

conservative  approach was  adopted  throughout  here  in  deleting  from  analysis  all 

such years.   

108 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

TWEED 2SW Mean River Age (May onwards)

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

2.5

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Mea

n R

iver

Ag

e

 

TAY 2SW Mean river age (May onwards)

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

2.519

63

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Mea

n R

iver

Ag

e

 

NORTH ESK 2SW Mean river age (May onwards)

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

2.5

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Mea

n R

iver

Ag

e

 

SPEY 2SW Mean river age (May onwards)

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

2.5

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Mea

n R

iver

Ag

e

 

Figure 5.7.1.  Rivers Tweed, Tay, Spey and North Esk, Scotland.  Mean river age (at smoltification) 

(± se) for returning 2SW “summer” salmon sampled between May and the end of the netting sea‐

son (Spey, Tay, North Esk  – August; Tweed – September). 

As a generalization, the 2SW summer fish in all four rivers are dominated either by 

S2 or by S2 and S3 river ages.   The Tweed, however, apparently differs  fundamen‐

tally from the remaining three rivers in typically comprising an overall younger age‐

structure, although this varies considerably from year to year (see further discussion 

below).  

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 109

 

Table 5.7.1. Correlation matrix for mean river age for 2SW “summer” salmon sampled on the four 

Scottish rivers (from data in Figure 5.7.1).  Correlations in bold type are significant at the P = 0.05 

level.  The correlation in bold italics remains significant following Bonferroni Correction. 

___________________________________________________________________________ 

  SPEY  r  0.186 

    P  0.490 

  TAY  r  0.558  0.688 

    P  0.025  0.005 

  NORTH ESK  r  0.221  0.521  0.329 

    P  0.349  0.027  0.182 

 

      TWEED  SPEY  TAY 

___________________________________________________________________________ 

Analysis of the mean river ages illustrated in Figure 5.7.1 shows three significant cor‐

relations  (Table  5.7.1), but only one  (Spey–Tay)  remains  significant  following Bon‐

ferroni Correction  for multiple  comparisons  (critical value P  =  0.008).   The  overall 

outcome here is that there is no strong evidence that these four Scottish rivers are re‐

sponding  similarly  –  in  terms  of  long‐term  variation  in  mean  river  age  of  2SW 

“summer” salmon – over the period from the late 1960s to the late 1990s.  But as dis‐

cussed above, mean river age as a summary statistic occludes a considerable amount 

of  ecologically  relevant variation  in  the detailed  age‐structure  of  return  cohorts  or 

year‐classes.  Pair‐wise comparisons of, for example, the correlations between S2 and 

S3  fish within  years  are  confounded  by  the  lack  of  independence  of  proportional 

data,  so  in  order  to  progress  this  a  hierarchical  analytical  approach was  adopted 

within a framework of generalized additive models (GAMs).  River age for these four 

catchments was analyzed with a general model structure of: 

Model<‐gam Proportion river age~ 

              s(Other proportional river ages) 

              s(Year) 

              s(Year, by=River) 

              River 

              Family=quasibinomial 

              Gamma=1.4 

Year and River (Tweed, Tay, North Esk, Spey) were treated as factors, and the quasi‐

binomial error structure was used due to the limitations of the response variable: the 

Proportion of sample population in the age‐class is a decimal that can range only be‐

tween 0 and 1.   This error structure also controls for the over‐dispersion in the pro‐

portion  data.    Gamma was  increased  to  1.4  to  control  for  over‐fitting within  the 

model.   Models were  simplified  to  find  the most parsimonious  structure, with  the 

validity and utility of  the model being determined by  the General Cross Validation 

(GCV) procedure. 

Model Forms: 

1 ) ProportionS1 vs ProportionS2 + ProportionS3 + ProportionS4 

2 ) ProportionS2 vs ProportionS3 + ProportionS4 

110 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

3 ) ProportionS3 vs ProportionS4 

A separate model was used to test the relationship between each river age proportion 

and those above it (i.e. older). In each model, the Proportion of fish in the river age‐

class was compared with the (grouping of) older age class(es).  The factors Year and 

River,  and  the Year*River  interaction, were modelled  as  smooth  functions.    In  the 

summary Table 5.7.2, the effects of River are assessed by comparing the River North 

Esk to the remaining three rivers.  River North Esk is the comparator simply because 

it is first in the alphabetical list.  

Table 5.7.2.  Rivers Tweed, Tay, North Esk, Spey, Scotland.  Summary of significant F ratios and 

probabilities from generalized additive model analysis of the variation in proportions of river age 

classes  over  the  period  1963–2008  (data  in  Figure  5.7.2)  ns  =  not  significant.  

___________________________________________________________________________ 

GAM outputs for 2SW return adults (River comparisons Tweed, Spey, Tay against 

North Esk) 

S1 vs S2+S3+S4    Year      River      River*Year 

F  P      

2042  <<0.001    ns       ns       ns 

   

 

S2 vs S3+S4 

F  P     F  P           F  P 

82.46  <<0.001    2.49  0.024    ns      19.78<<0.001

                  (Tweed) 

 

S3 vs S4 

F  P     F  P     F  P    F  P 

9.95  0.002    4.10  0.001    ‐3.56  0.001    4.68<0.001

            (Tweed)    (Tweed) 

            ‐2.79  0.006  

(Spey)   

___________________________________________________________________________ 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 111

 

TWEED 2SW proportional river ages (May-September fish)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Pro

po

rtio

n

S1

S2

S3

TAY 2SW proportional river ages (May-August fish)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

119

63

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Pro

po

rtio

n

S1

S2

S3

 

NORTH ESK 2SW proportional river ages (May-August fish)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Pro

po

rtio

n

S1

S2

S3

SPEY 2SW proportional river ages (May-August fish)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Pro

po

rtio

n

S1

S2

S3

 

Figure 5.7.2.   Rivers Tweed, Tay, North Esk and Spey, Scotland.   Proportions of “summer” 2SW 

adults of varying river age  (S1‐S3) sampled between May and August/September each year.   S4 

fish were rare and have not been included. 

112 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

 

Figure  5.7.3.  Rivers  Tweed,  Tay, North  Esk,  Spey,  Scotland.    Proportions  of  river  ages  S1‐S4 

amongst return adult 2SW “summer” salmon.  

Figure  5.7.3  indicates  the marked  contrasts  in  river  age  composition  of  “summer” 

2SW salmon among the group of four rivers.  Whilst the rivers Tay, Spey and North 

Esk show considerable similarity in overall age‐structure and temporal variation, the 

Tweed is clearly distinct: the major between‐river contrasts lie in the relative propor‐

tions of S1 and S3 fish.   

For the proportions of all the separate river ages (S1, S2, S3) there were consistent and 

significant effects of the proportions of the older river age(s) pooled.   Indeed, for S1 

fish  this was  the only  significant outcome  (Table  5.7.2),  and  the data  for  the River 

Tweed are especially notable  in  their variation over  time.   Given  the  scarcity of S4 

fish, the comparison S2 vs S3+S4 essentially is a contrast between S2 and S3.  The pro‐

portion of S2 vs S3+S4 showed a significant Year effect and,  for  the River Tweed, a 

significant interaction with Year.  For S3, there was a significant Year effect (the pro‐

portion of S3 fish increased over time relative to the proportion of S4 [NOTE: for clar‐

ity, S4 data are not plotted in Figure 5.7.2]) and the Rivers Tweed and Spey showed 

declines in proportions of S3 (relative to S4) in comparison to the River North Esk. 

As a generalization, for the Tweed the demographic changes over time have largely 

been  attributable  to downward  shifts  from  S2  to  S1  smolts, whereas  for  the River 

North Esk the shift over the past decade has been from S3 to S2. The lack of compara‐

ble data for the other three rivers over the most recent decade does, however, restrict 

this observation  to  that one  river. Whether or not  this  change  is  typical of Scottish 

rivers  remains unclear. The higher prevalence of S1 smolts  in  the  river Tweed pre‐

sumably  is a reflection of this being essentially a  lowland catchment with relatively 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 113

 

high productivity.  By contrast, the catchments of the rivers Tay, North Esk and Spey 

include large proportions of highland terrain of relatively low productivity and typi‐

cally are characterised by colder waters.  There presumably are severe ecological con‐

straints on highland parr growing sufficiently rapidly to smoltify only one year after 

hatching,  and  this  is  reflected  in  their  comparative  scarcity  relative  to  the  River 

Tweed. However, a downward  shift  from S3  to S2  in  response perhaps  to warmer 

river temperatures, increased growing seasons, or increased prey availability is per‐

haps much more possible  for  the  rivers Tay, Spey and North Esk.   For  the Tweed, 

increases  in  the proportion of S1 smolts are very  likely  in response  to more benign 

environmental conditions and it is noteworthy that the S1 component there can show 

such a wide range of fluctuations even over relatively short periods of time (e.g. 0% 

in 1988 and 69% in 1993; Figure 5.7.3). 

The overall outcome for “summer” 2SW salmon is that for the rivers Tay, Spey and 

North Esk over  the period  from  the  late 1960s  to  the early 1990s  there are broadly 

similar  river  age‐structures  that  are  relatively  stable.   Notwithstanding  the  lack  of 

data for the most recent years, the indications are that these three rivers have shown a 

close concordance  in  their age‐class structure and  its stability over  time.   However, 

the Tweed is quite distinct in showing a generally younger river age‐distribution and 

strongly variable annual dynamics.   

There is no evidence of concordance amongst these four rivers in shifts in mean age 

structure, or in the proportions of given river ages.  The patterns of change in mean 

river age and in the proportionality of S1 and S2 do not match that reported by Apra‐

hamian et al. (2008) for the Welsh Dee (Figure 5.6.1). The short‐ and long‐term varia‐

tions in river age‐structure for these respective summer 2SW cohorts should therefore 

be  considered  in  the  context of a  catchment‐specific perspective.   The  likelihood  is 

that any short‐ or long‐term changes in river ages of return adult populations to these 

rivers are not driven by factors influential in the common (oceanic) environment, but 

by differences among river catchments and years which are attributable to temporal 

and geographic variation in the freshwater habitat. 

5.8 Among-river comparisons of mean river age and proportional river age composition in four major Scottish salmon rivers: 1SW grilse (returning April–August/September)

The adult 1SW stock component typically commences returning to these four Scottish 

rivers during April, May or June (with the Tweed consistently later than the remain‐

der); the start of the grilse run is comprehensively covered by all the available time‐

series.   The netting season does, however, close before  the completion of  the grilse 

run and  the available data are  therefore  inevitably curtailed. Comparisons of mean 

river  ages,  and  proportional  representation  of  the  S1–S5  river  ages,  are  therefore 

likely to be influenced by seasonal differences in migratory returns among rivers, and 

the possibility of different river ages returning at differing times of the year.  Shearer 

(1990)  reported  that  fish of younger  river  ages  tend  to  return  later  in  the  calendar 

year, but he made no clear distinction in this regard between 1SW and MSW adults. 

114 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

TWEED 1SW Mean River Age (April-September)

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

2.5

19

63

19

66

19

69

19

72

19

75

19

78

19

81

19

84

19

87

19

90

19

93

19

96

19

99

20

02

20

05

20

08

Me

an

Riv

er

Ag

e (

se

)

TAY 1SW Mean River Age (April-August)

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

2.5

19

63

19

66

19

69

19

72

19

75

19

78

19

81

19

84

19

87

19

90

19

93

19

96

19

99

20

02

20

05

20

08

Me

an

Riv

er

Ag

e (

se

)

NORTH ESK 1SW River Age (April-August)

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

2.5

19

63

19

66

19

69

19

72

19

75

19

78

19

81

19

84

19

87

19

90

19

93

19

96

19

99

20

02

20

05

20

08

Me

an

Riv

er

Ag

e (

se

)

 

SPEY 1SW River Age (April-August)

1.3

1.5

1.7

1.9

2.1

2.3

2.5

19

63

19

66

19

69

19

72

19

75

19

78

19

81

19

84

19

87

19

90

19

93

19

96

19

99

20

02

20

05

20

08

Me

an

Riv

er

Ag

e (

se

)

 

Figure 5.8.1. Rivers Tweed, Tay, North Esk and Spey, Scotland.  Mean river age (at smoltification) 

(± se) for adult 1SW salmon sampled between April and the end of the netting season (Spey, Tay, 

North Esk – August; Tweed – September). 

The 1SW data for the four rivers (Figure 5.8.1) all include the beginning of the 1SW 

run, but the cessation of the netting season differs among rivers.  The Tweed, for ex‐

ample, closes  later, but the start of the grilse run  is typically also later here than for 

the other three rivers.  Over the complete 46‐year period, the mean river age of 1SW 

fish on the River North Esk has remained remarkably stable, and notably so over the 

past decade. Although variation was more marked  in  the  earlier years,  the overall 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 115

 

pattern there is of a mean river age of approximately 2.2 years. This is in marked con‐

trast to the Tweed, which shows an overall pattern of declining mean river age, albeit 

including a period of considerable among‐year fluctuations during the mid‐late 1980s 

(Figure 5.8.1). That period of high  inter‐annual variation  for  the Tweed  is certainly 

plausible if the “decision” to smolt at river age 1 (or to remain in‐river for a further 

year) is close, as a result of parr typically growing rapidly and well in their first one 

or two years: moreover, a high proportion of parr smolting at 1 year of age by defini‐

tion results in fewer available individuals to smolt at two years of age in the subse‐

quent year. 

Analyses for these four rivers (Table 5.8.1) reveal significant positive correlations  in 

the changes in mean river age, but with only the Spey–North Esk comparison remain‐

ing  significant  following Bonferroni Correction.   As before, however,  consideration 

must be given to the detail of the age‐structures in order to ascertain whether or not 

these apparent positive correlations are real for particular river age groups. 

Table 5.8.1. Rivers Tweed, Tay, North Esk and Spey, Scotland.  Correlation matrix for mean river 

age of 1SW salmon sampled in the four Scottish rivers (see data in Figure 5.8.1). Correlations in 

bold face are significant at  the P = 0.05  level. The correlation  in bold  italics remains significant 

following Bonferroni Correction. 

___________________________________________________________________________ 

  SPEY  r  0.535 

    P  0.027 

  TAY  r  0.503  0.625 

    P  0.028  0.010 

  NORTH ESK  r  0.286  0.605  0.442 

    P  0.209  0.005  0.051 

      TWEED  SPEY  TAY 

___________________________________________________________________________ 

 

116 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

TWEED 1SW proportional river ages (April-September)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

Pro

po

rtio

n

S1

S2

S3

TAY 1SW river ages

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

11

96

3

19

66

19

69

19

72

19

75

19

78

19

81

19

84

19

87

19

90

19

93

19

96

19

99

20

02

20

05

20

08

Pro

po

rtio

n

S1

S2

S3

 

NORTH ESK 1SW river ages

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

19

63

19

66

19

69

19

72

19

75

19

78

19

81

19

84

19

87

19

90

19

93

19

96

19

99

20

02

20

05

20

08

Pro

po

rtio

n

S1

S2

S3

SPEY 1SW river ages

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

Pro

po

rtio

n S1

S2

S3

 

Figure 5.8.2.   Rivers Tweed, Tay, North Esk and Spey, Scotland.   Proportions of 1SW adults of 

varying  river  age  (S1–S3;  river  ages  1  to  3 years,  respectively)  sampled between May  and Au‐

gust/September each year.   The proportions of S4 and S5 fish (which were scarce or absent) are 

not plotted  [River North Esk data for 1982 and 1983 were derived from Shearer  (1990), his sum‐

mary Tables 2 and 3].  

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 117

 

Table 5.8.2.  Rivers Tweed, Tay, North Esk, Spey, Scotland.  Summary of significant F ratios and 

probabilities from generalized additive model analysis of the variation in proportions of river age 

classes over the period 1963‐2008 (data in Figure 5.8.1).  ns = not significant.   

___________________________________________________________________________ 

1SW return adults (River comparisons: Tweed, Spey, Tay against North Esk) 

S1 versus S2+S3+S4  Year      River      River*Year 

F       P 

9.39  <<0.001    ns      ns      ns 

S2 versus S3+S4 

F      P     F     P           F     P 

36.08  <<0.001    2.42  0.027    ns      16.06<<0.001        

                  (Tweed) 

S3 versus S4 

F      P           F      P     F     P 

20.77  <<0.001    ns      ‐2.27  0.025    8.60      0.004  

(Spey)       (North Esk) 

‐2.32  0.022     3.54      0.002 

(Tay)       (Tweed) 

            ‐9.13  <<0.001  

(Tweed) 

___________________________________________________________________________ 

As  for  “summer”  2SW  fish  (Table  5.7.2),  each  river  age  grouping  for  1SW  salmon 

showed  a  significant  and  positive  effect  of  the  proportion  of  the  older  river  age‐

class(es) (Table 5.8.2).  For the proportion of S2 there was a significant, positive effect 

of Year, indicating a general increase in the proportion of S2 compared to S3+S4 over 

the  time  series:  that  is,  the dominant  river age‐class  shows a general  increase with 

time.  For S3 vs S4, all rivers showed a decrease in S3 fish and there were significant 

interactions among Years for the Rivers North Esk and Tweed. 

The overall outcome for 1SW adults is that there is a clear, general concordance in the 

time‐series of mean  river age  for  the  rivers Spey, Tay and North Esk  (Table 5.8.1), 

with the Tweed quite distinct.   Separation of the annual data into the three primary 

river‐age cohorts (Figure 5.8.2) also affirms the similarity of the rivers Tay, North Esk 

and Spey in contrast to the highly variable Tweed. 

Whilst Spey, Tay and North Esk 1SW salmon are characterised by river age structures 

that are broadly similar (dominated by S2 and S3), and are relatively stable over time, 

the Tweed  is clearly distinct  in showing a highly variable mean river age and occa‐

sionally very high proportions of S1 smolts (Figure 5.8.3).   The similarity of the Tay 

data to the North Esk and Spey is especially striking because the Tay nets were sta‐

tioned  in the estuary downstream of Perth and effectively comprised a mixed‐stock 

fishery: fish sampled at that juncture are variously destined for the rivers Tay, Earn, 

Almond, Isla, Ericht, Tummel and Garry.  That this effective pooling of distinct popu‐

lations still renders an overall result closely comparable to the rivers North Esk and 

Spey is indicative of the generality of the causal environmental factors and the demo‐

graphic responses of the fish.   

The Tweed 1SW (Figure 5.8.2) and “summer” 2SW (Figure 5.7.2) adult cohorts show 

very  similar  fluctuations  in  river age‐structure, with  the S1  component of  the 1SW 

year‐classes ranging from 2% (in 1969) to 60% (in 1993).  In view of the dominance of 

S2s amongst the returning adult 1SW fish it is likely that the changes for the Tweed 

118 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

are  typified by a  tendency  for earlier smoltification and a downshift  from S2  to S1.  

For  the  remaining  three  rivers  there  is  a  striking  consistency  of  overall  river  age 

throughout the time series.  Assuming that the river age‐structures of returning adult 

1SW and 2SW adult salmon analyzed here are a reflection of the original annual emi‐

grant smolt cohorts, this indicates that changes in river age‐structure of the returning 

adult populations are a  feature of  the specific river catchment  (the  freshwater envi‐

ronment) and not the shared oceanic environment.   

 

Figure  5.8.3.  Rivers  Tweed,  Tay,  North  Esk,  Spey,  Scotland.  Proportions  of  river  ages  S1‐S4 

amongst returning adult 1SW salmon. 

For the River North Esk, the trend for both the 1SW and “summer” 2SW cohorts  in 

the most recent decade has been a slight but progressive shift towards younger over‐

all river age and this is reflected in a downshift from S3 to S2.  It has to be reiterated 

that a decline in one proportion must lead to a compensatory increase in one or more 

other proportion(s), and that the present data cannot unequivocally identify if these 

changes relate to either or both of the S2 and S3 categories.  However, considering the 

known relationship between growth rate and age at smoltification (e.g. Økland et al., 

1993),  the most  cautious  explanation  is  of  an  increasing  recent  tendency  for River 

North  Esk  parr  to  undergo  smoltification  at  two,  rather  than  three  years  of  age.  

Whether this recent pattern over the last decade is confined to the River North Esk, or 

is more widespread  among  these  Scottish  rivers,  is not  testable due  to  the  lack  of 

suitably comprehensive sampling on the remaining three rivers over that time period. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 119

 

5.9 Analysis of the time-series of the emigrant smolt run, River North Esk (1964–2008)

The comprehensive smolt trap and net samples for the River North Esk present the 

only opportunity of comparing the age‐structure of the annual emigrant smolt popu‐

lation with the river age‐structure of returning adults. Smolts have been sampled on 

the  River North  Esk  since  1964. Data  between  1964  and  1969 were  derived  from 

smolts  caught  in  the  filter  screens of  the waterworks  at Kinnaber Mill Lade  in  the 

lower  river.  From  1970  onwards  the data were derived  from  smolts  sampled  in  a 

purpose‐built trap at Kinnaber Mill. Figure 5.9.1 indicates the age composition of the 

emigrating smolts for the two time‐series (1964–1969, 1970–2008).  

NORTH ESK, emigrant smolts 1964-2008

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1964 1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004 2008

Pro

po

rtio

n

S1 S2 S3 S4 

Figure 5.9.1. River North Esk, Scotland.   Proportional composition of  the river ages of emigrant 

smolts, 1964–2008.   

There has been a slight, but significant,  increase  in  the proportion of S1 smolts  (P = 

0.037), no change in the proportion of S2 smolts (P = 0.068) and marked and signifi‐

cant decreases in both the S3 (P = 0.004) and S4 (P = 0.001) smolts.  Given the scarcity 

of S4 juveniles throughout the time series, it appears that the major population‐level 

change in proportional age‐structure has been the decrease in the relative abundance 

of S3 smolts, reflected by the slight proportional increase in S1s and decrease in S4s.  

An overall slight downward shift in mean river age of the total emigrant smolt popu‐

lation (which includes fish which will subsequently mature as a mixture of 1SW and 

MSW adults) over the 45 years is therefore apparent.  Such a trend may well be expli‐

cable by recent warming of the freshwater environment. 

For  comparisons  between  the  age‐structure  of  the  returning  adult  cohorts  and  the 

relevant year‐classes of  emigrant  smolts, only  the data between  1975  and  1999  are 

analyzed.   These data include all years that adult salmon samples (1SW & 2SW) are 

available  between  February  and August  inclusive,  and  can  be  compared with  the 

emigrant smolt data for just the Kinnaber trap. The latter excludes data between 1970 

and 1974 (owing to concerns about the reliability of the data in those years) so that a 

period  of  inter‐annual  comparability  is  assured.   Although  there  is  no  netting  be‐

tween 1 September and February 15, it is apparent (from the automated fish counter 

at Craigo in the lower River North Esk) that the bulk of both the 1SW and MSW stock 

components are effectively ‘sampled’ by the nets.  1SW fish continue to enter the river 

through September and October and MSW fish return in all months of the year, but 

120 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

numbers  outwith  the netting  season  are  relatively  small.   Pooling  of  the  1SW  and 

2SW adult data (with appropriate 1 and 2 year lags) thus permits ‘reconstruction’ of 

smolt year‐classes of returning adults and matching to their year of emigration from 

freshwater.  Throughout these analyses, the net catch data (taken over 6.5 months of 

the year) are assumed to have been representative of the entire annual return migra‐

tions of adult salmon to the River North Esk. 

NORTH ESK, 1SW return adults, 1976-1999

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Proportion in emigrant smolt run (year - 1)

Pro

po

rtio

n i

n r

etu

rn a

du

lt 1

SW

S1

S2

S3

S4

 

Figure  5.9.2. River North Esk, Scotland. Proportion of S1–S4  river  ages  among  returning  adult 

1SW fish (1976–1999) in relation to the proportion of emigrant S1–S4 smolts in the previous year. 

The line is not a fitted regression, but a plot of the one‐to‐one relationship between the two vari‐

ates. 

The proportional river age‐structure of returning 1SW fish and that of the emigrant 

smolts leaving the river the previous spring (Figure 5.9.2) shows a close concordance.  

As a generalisation, the overall river age‐structure of returning adult 1SW fish reflects 

that of the emigrant population  in the previous year, although adults that migrated 

as S2 smolts are slightly over‐represented whereas adults  that migrated as S1s and 

S3s  are  slightly  under‐represented. A  broadly  similar  pattern  is  apparent  for  2SW 

returning adults  compared with  the  smolt  run  two years previously  (Figure 5.9.3), 

although in this case the S3 river age is slightly over‐represented. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 121

 

NORTH ESK, 2SW return adults, 1977-1999

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Proportion in emigrant smolt run (year - 2)

Pro

po

rtio

n i

n r

etu

rn a

du

lt 2

SW

S1

S2

S3

S4

 

Figure 5.9.3. River North Esk, Scotland.   Proportion of S1–S4  river ages among  returning adult 

2SW  fish  (1977–1999)  in  relation  to  the proportion of  emigrant S1–S4  smolts  two years  earlier.  

The line shows the one‐to‐one relationship between the two variates. 

When the 1SW and 2SW adult cohorts  in consecutive years are combined and com‐

pared with the relevant emigrant smolt runs (e.g. the age‐structure of 2SW adults in 

1980  is  combined with  the  1SW  adults  of  1979,  and  the  proportionalities  of  that 

pooled adult sample are plotted against  the proportions of S1  to S4 fish  in  the 1978 

emigrant smolt run), the data converge on the line of unity (Figure 5.9.4).   

NORTH ESK, 1SW + 2SW return adults, 1977-1999

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Proportion in emigrant smolt run

Pro

po

rtio

n i

n r

etu

rn a

du

lt 1

SW

+

2SW

S1

S2

S3

S4

 

Figure 5.9.4.   River North Esk, Scotland. Proportion of S1–S4  river ages among  returning adult 

1SW  and  2SW  fish  (1977–1999)  in  relation  to  the proportion of S1–S4  in  the  relevant  emigrant 

smolt run. The line shows the one‐to‐one relationship between the two variates. 

This convergence  is  summarised  in Table 5.9.1, which provides  the mean  residuals 

(proportions) for the four river ages S1–S4 for 1SW and 2SW adults compared against 

the  relevant  emigrant  smolt  age‐structures. Larger mean  positive  and  negative  re‐

siduals respectively  indicate over‐ and under‐representation of  that river age‐group 

in  the  returning  adult  cohorts.  The  average  residual  (proportion)  from  the  line  of 

122 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

unity for the respective S2, S3 and S4 river ages in the melded year‐classes was 0.011 

or less.  

Table 5.9.1. Mean residuals (proportions) for the four river ages S1–S4 for 1SW adults 1976–1999 

and 2SW adults 1977–1999 compared against the relevant emigrant smolt age‐structures for 1975–

1998.  Note the convergence of the residuals for the melded population both for S2 and S3. 

___________________________________________________________________________ 

  S1  S2  S3  S4 

1SW adults  ‐0.013  0.038   ‐0.023   ‐0.002 

2SW adults  ‐0.027  0.024  0.043  0.008 

1SW+2SW (meld)   ‐0.019  0.011  0.004  0.004 

___________________________________________________________________________ 

For  the period 1975–1999,  there  is a clear concordance between  the age‐structure of 

the River North Esk emigrant smolt year‐classes and the age‐structure of the subse‐

quent returning adult cohorts one (1SW) and two (2SW) years later.  This result may 

have important implications for our understanding of mortality of salmon at sea and 

in  informing management  strategies.  If  generally  applicable  to  other  river  catch‐

ments, this implies that monitoring of the river‐age structure of emigrant smolts has 

predictive value  for subsequent returning adults.   Similarly, by ascertaining annual 

variation  in  the  river  age‐distribution  from  adult  scale archives,  the hindcasting of 

changes in age at smoltification can be undertaken with confidence.   

Perhaps  the most  important outcome  from  the data  in Figure 5.9.4  is  the  clear evi‐

dence, for both the 1SW and 2SW stock components, of an overall lack of systematic, 

river age‐related variation in survival at sea, and an absence of any ocean‐related in‐

fluence on returning adult age‐structures.  The River North Esk data show that river 

age  at  smoltification  has  no  influence  on  ultimate  adult  survivorship  probabilities 

and different aged smolts appear to have an effectively equal probability of returning 

to reproduce. Thus,  for example,  that S2 and S3 smolts appear  to show no clear  in‐

crease  or decrease  in  their ultimate  survivorship  (Figure  5.9.4)  indicates  that  early 

mortality at sea (which is generally perceived to be critical to adult recruitment) is not 

river‐age dependent. Since  there  is  a  clear  tendency  for older  smolts  to be  slightly 

larger at  first entry  to  seawater  (Figures 4.9.2 & 4.9.3) and  to migrate earlier  in  the 

spring smolt run (J.C. MacLean; unpublished data for River North Esk), this suggests 

that early mortality at sea is also independent of smolt size and timing of sea entry. 

Any  specific  statistical  test  for  the  extremes  of  river  age  is  rendered weak  for  the 

River North Esk because of the relative scarcity of S1 and S4 fish. In this context, emi‐

grant smolt data for other rivers, such as the River Tweed, where S1 fish comprise a 

larger part of the smolt run, would have been invaluable.  However, for the majority 

of River North Esk fish it is clear that S2 and S3 smolts have comparable rates of sur‐

vivorship at sea and probabilities of returning to spawn, either as 1SW or 2SW adults.  

These data also can further inform analyses of the possibilities of temperature / food / 

environment match‐mismatch hypotheses affecting salmon growth and survivorship 

early in their marine migration. If these data for the River North Esk are characteristic 

of other UK and southern NEAC populations,  the possibility  is  that environmental 

match‐mismatch is not a driver of short‐ and long‐term variations in the age‐structure 

of returning adults.  That is, at least for the period 1975–1999, earlier‐migrating (older 

and typically larger) smolts do not appear to have been subject to disproportionately 

high (or low) survivorship compared to younger (possibly later‐emigrating and typi‐

cally smaller) smolts. It has to be emphasized here that the present analyses focus on 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 123

 

relative  frequencies of  the  river  age‐classes,  and not on  abundances of  the distinct 

maturity groupings and year‐classes.   Environmental match‐mismatch may well  in‐

fluence  overall  year‐class  success  in  terms  of  adult  recruitment  abundances,  but  it 

appears unlikely to influence the river age‐structure of successful return adults. 

The  combined River North Esk  time‐series  for  emigrant  smolt age‐structure, 1964–

2008  (Figure  5.9.1),  indicates  an  overall  trend  of  reducing mean  river  age  and de‐

creases  in  the proportions of S3 and S4 smolts. This  long‐term pattern  is detectable 

also in the age‐structures of returning summer 2SW and 1SW adults (Figures 5.8.2. & 

5.7.2), but objective and comprehensive testing of this is compromised by the lack of 

data for early spring 2SW fish from 2000 onwards. For the River North Esk, the last 

decade  appears  to  have  been  characterised  by  progressive  changes  in  the  age‐

structures  of  both  emigrant  smolts  and  returning  1SW  and  2SW  adults.   Unfortu‐

nately,  the  lack  of  comprehensive data  for  the  remaining  three monitored  Scottish 

rivers (due to temporally inadequate sampling within years, voluntary deferment of 

the commencement of netting for conservation purposes, and the complete closure of 

two  of  the  net  fisheries)  precludes  among‐river  comparisons  for  the most  recent 

years. 

5.10 Correlations between the length of returning 1SW salmon and the PFA of maturing (1SW) salmon

The extended data sets of length at return made available to the Study Group enabled 

new analyses to be completed for NEAC stocks. In order to compare the size of 1SW 

salmon across a number of rivers in both the Northern and Southern NEAC areas, the 

size of maiden 1SW salmon was standardised using the mean and standard deviation 

for  individual populations over  the period 1989–2007. This period was chosen as  it 

enabled information from as many rivers as possible to be included; data for 12 rivers 

in the Northern NEAC area and 6 rivers from Southern NEAC were examined. The z‐

score for 2008 was also calculated using the 1989–2007 period to standardise, though 

data for 2008 were only available for six rivers in Northern NEAC and three rivers in 

the Southern NEAC area.  

The mean length of 1SW salmon from Northern and Southern NEAC was found to be 

significantly correlated over the period 1989–2008 (r = 0.60, n = 20, p = 0.006, Figure 

5.10.1 and Figure 5.10.2), suggesting that 1SW salmon across a large area experience 

similar growth conditions during their first year at sea. Furthermore, z‐scores of 1SW 

length were also significantly correlated with the pre‐fishery‐abundance of maturing 

1SW salmon for both the Northern and Southern NEAC areas (N NEAC: r = 0.70, n = 

20, p = 0.001, Figure 5.10.3; S NEAC:  r = 0.49, n = 20, p = 0.027, Figure 5.10.4). This 

suggests that reduced growth leads to reduced survival or delayed maturation in the 

smolt  cohorts  experiencing  lower  growth,  and/or  that  better  growth  leads  to  in‐

creased survival or earlier maturation. 

124 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

 

Figure 5.10.1. Z‐scores of 1SW salmon length computed for Northern and Southern NEAC areas 

for the period 1989–2008. 

 

 

Figure 5.10.2. Z‐scores of 1SW salmon length computed for Northern and Southern NEAC areas 

for the period 1989–2008, plotted against each other. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 125

 

 

Figure 5.10.3. PFA of maturing 1SW salmon plotted against the z‐score of 1SW length for North‐

ern NEAC populations. 

 

Figure 5.10.4. PFA of maturing 1SW salmon plotted against the z‐score of 1SW length for South‐

ern NEAC populations. 

126 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

5.11 Is there evidence of a change in overall (egg-adult) mortality over time?

This was  explored using  a simple  life‐history model  (Aprahamian  et  al.,  2008). For 

salmon, Aprahamian  et  al.  (2008)  suggested  that  age  at maturity was optimised  to 

maximise life time fecundity, defined as the average number of eggs per female sur‐

viving to spawn. The optimal age at maturity  is a function of mortality, growth (af‐

fecting  smolt  age)  and  fecundity.  The model  assumes  a  steady  state,  in  that  the 

number of eggs spawned in a particular year equals the number of eggs deposited by 

that  cohort  over  its  lifetime.  The model  requires  the  following  input  parameters: 

mean smolt age, proportion of fish maturing by sea age, fecundity by sea age and sex 

ratio of the returning adults.  

To validate  the outputs of  the model  (number of  spawning  adults by  sea  age)  the 

model  was  run  on  data  from  five  Southern  NEAC  index  rivers:  Welsh  Dee, 

Burrishoole, Bush, Frome and River North Esk, for various, ~ 5 year time periods. For 

each of the rivers and time periods, river specific estimates of smolt age and sea age 

were  available;  for  fecundity,  river  specific values were  available  for  all  the  rivers 

except the Frome and Bush where default values were used (Table 5.11.1). For all riv‐

ers the sex ratio for all sea age classes was assumed to be 1:1. 

To  estimate  the  optimal  age  at maturity which maximises  lifetime  fecundity,  the 

model was re‐run using the same life‐history parameters (smolt age, sex ratio, fecun‐

dity), the mortality estimate from the life history model, but with no constraint on the 

maturation schedule. (For ease of differentiating between the two models this model 

will be referred to as the Optimal Age model). 

Mortality

A comparison between  the  total number of salmon estimated  to spawn  (Observed) 

and that estimated from the  life‐history model (Estimated) was within ±10% for the 

Frome, Dee, Burrishoole and for the Bush with the exception of the sample 1975–1979 

(Table 5.11.2). For  the River North Esk,  the  life‐history model consistently overesti‐

mated the number of spawning salmon by between 12 and 28%. The overestimation 

may arise  if  the  fecundity estimate  is  too  low and/or  if  the proportion of  females  is 

higher than 50%. 

For the rivers North Esk, Bush and Burrishoole where the time period extended pre 

and post‐1989, the year when the increase in marine mortality was perceived to have 

occurred, there does not appear to have been a systematic increase in the overall life‐

time mortality (Table 5.11.2) for these three stocks. 

Sea age at maturity

A comparison between the observed sea age structure of adult salmon spawning and 

that estimated  from  the model  for a given egg deposition was compared using chi‐

square. There was no significant difference between the proportion of fish maturing 

at 1SW and 2SW between  that observed and  that estimated  from  the model  for  the 

rivers NorthEsk, Frome, Bush and Burrishoole  (Table 5.11.2). However,  for  the Dee 

the life‐history model over estimated the proportion of MSW salmon, with the mean 

sea  age being  significantly higher by between  0.02  and  0.03 years when  compared 

with the observed sea age structure.  The fact that the difference in the case of the Dee 

was small  (<5%) and  that  there was no significant difference between  the observed 

and  expected  proportions  for  the  other  index  rivers  suggests  that  the  life‐history 

model provides a reasonable estimate of the maturation schedule. 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 127

 

Table 5.11.1. Input data to estimate overall egg to adult mortality 

River  Time period  Egg deposition  Mean smolt age  Fecundity

1SW 

Fecundity 

2 SW 

Fecundity

3 SW 

Proportion

1SW 

Proportion

2SW 

Proportion

3SW 

N. Esk 

1981‐84  29 220 000  2.26  4861  8025    0.65  0.35   

1985‐89  31 862 000  2.27  4861  8025    0.67  0.33   

1990‐94  30 556 000  2.16  4861  8025    0.66  0.34   

1995‐99  31 655 040  2.16  4861  8025    0.67  0.33   

2000‐04  40 364 000  2.08  4861  8025    0.67  0.33   

Frome  2000‐08  1 905 000  1.0  4310  7998    0.84  0.16   

Dee 

1992‐94  17 477 917  1.61  4632  7406  9114  0.69  0.27  0.01 

1995‐99  13 938 870  1.63  4502  7622  9186  0.70  0.28  0.01 

2000‐04  14 199 291  1.65  4485  7215  9529  0.73  0.24  0.01 

Bush 

1975‐79  1 354 000  1.66  3988  5438    0.77  0.23   

1980‐84  1 382 000  1.87  4048  5712    0.85  0.16   

1985‐89  3 332 000  1.88  3898  5712    0.76  0.24   

1990‐94  2 646 000  1.80  3579  5730    0.85  0.16   

1995‐99  1 654 000  1.76  3384  5730    0.82  0.18   

2000‐04  1 122 800  1.84  3636  5898    0.91  0.09   

Burrishoole 

1970‐74  2 185 560  2.0  4151  7081    0.98  0.02   

1975‐79  1 540 520  2.0  4151  7081    0.95  0.05   

1980‐84  1 012 920  2.0  4151  7081    0.92  0.08   

1985‐89  996 040  2.0  4151  7081    0.95  0.05   

1990‐94  805 680  2.0  4151  7081    0.95  0.05   

1995‐99  964 320  2.0  4151  7081    0.97  0.03   

2000‐04  1 107 440  2.0  4151  7081    0.98  0.02   

128 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Table 5.11.2. A comparison between the observed and the estimated number of salmon, by sea age, from the life history model, from a given egg deposition. 

River  Time 

period 

Lifetime 

Mortality 

Number 

1SW 

(Obs.) 

Number 

2SW 

(Obs.) 

Number 

3SW 

(Obs.) 

Mean sea‐

age (Obs.) 

Number 

1SW (Est.) 

Number 

2SW (Est.) 

Number 

3SW (Est.) 

Number 

4SW (Est.) 

Mean sea‐

age (Est.) 

Number 

Estimate / 

Observed 

Significance 

Chi‐square 

N. Esk 

81‐84  1.665  5165  2721    1.35  6431  3387      1.34  1.24  P>0.05 

85‐89  1.666  5688  2745    1.33  7289  3526      1.33  1.28  P>0.05 

90‐94  1.700  5701  2906    1.34  6822  3483      1.34  1.20  P>0.05 

95‐99  1.702  6367  3169    1.33  7154  3555      1.33  1.12  P>0.05 

00‐04  1.730  7874  3938    1.33  9104  4545      1.33  1.16  P>0.05 

Frome  00‐08  2.303  614  117  1  1.16  653  124  1    1.16  1.06  P>0.05 

Dee 

92‐94  1.815  4577  1736  91  1.30  4436  1743  136  20  1.33  1.02  P<0.05 

95‐99  1.856  3768  1394  32  1.28  3593  1451  65  4  1.31  1.02  P<0.05 

00‐04  1.843  4078  1343  35  1.26  3990  1347  74  6  1.28  1.02  P<0.05 

Bush 

75‐79  1.874  624  186    1.23  483  144      1.23  0.77  P>0.05 

80‐84  1.830  530  97    1.16  542  100      1.16  1.02  P>0.05 

85‐89  1.779  1292  399    1.24  1169  369      1.24  0.91  P>0.05 

90‐94  1.834  1147  210    1.16  1133  210      1.16  0.99  P>0.05 

95‐99  1.832  638  144    1.18  713  156      1.18  1.11  P>0.05 

00‐04  1.865  518  52    1.09  532  53      1.09  1.03  P>0.05 

Burrishoole 

70‐74  1.886  965  15    1.02  1018  21      1.02  1.06  P>0.05 

75‐79  1.858  638  33    1.05  681  36      1.05  1.07  P>0.05 

80‐84  1.835  398  33    1.08  425  37      1.08  1.07  P>0.05 

85‐89  1.858  414  20    1.05  440  23      1.05  1.07  P>0.05 

90‐94  1.858  337  15    1.04  356  19      1.05  1.06  P>0.05 

95‐99  1.876  416  12    1.03  441  14      1.03  1.06  P>0.05 

00‐04  1.886  482  11    1.02  516  11      1.02  1.07  P>0.05 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 129

 

Optimal age at maturity

The model was re‐run to predict the optimal sea age at maturity that maximised the 

number  of  eggs  produced  per  female  for  the  value  of mortality  estimated  for  the 

various periods from the five index rivers. The optimal age model used the estimate 

of  lifetime mortality  from  the  life‐history model,  the  same  estimates  of  smolt  age, 

growth and fecundity, but with no constraint on the sea age composition. There was 

no significant difference between the observed proportion of salmon maturing at dif‐

ferent  sea ages and  that estimated  from  the model  for  the  rivers NorthEsk, Frome, 

Bush and Burrishoole (Table 5.11.3). This suggested that for these four rivers lifetime 

fecundity  is maximised. However,  for  the Dee  the model  suggests  a  significantly 

higher  proportion  of MSW  salmon  than  the  proportion  observed  if  fecundity  is 

maximised. The difference in terms of the mean sea age is between 13 and 30% (Table 

5.11.3). 

For the Welsh Dee, the difference between the observed and expected sea age at ma‐

turity may  relate  to  smolt  age. The optimal  age model predicts  that  for  any given 

level of mortality the tendency is for S1 smolts to mature at a higher sea age than S2 

or older smolts  (Figure 5.11.1). This  is also evident  from  the data, where  for  female 

salmon  there  is  a  significantly  higher  proportion  of  S1  smolts maturing  as MSW 

salmon  (47.2%) when  compared  to  S2  smolts  (30.7%)  (Table  5.11.4).  For males  the 

proportion is much similar, 16.4% and 14.0% for S1 and S2 smolts maturing as MSW 

salmon, respectively. 

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

1.50 1.75 2.00 2.25 2.50

Egg-Adult instantanenous mortality

Me

an

se

a a

ge

S1

S2

 

Figure 5.11.1. The optimal sea age at maturity for S1 and S2 smolts at different levels of mortality. 

To explore the effect of gender differences, and as the model was based on optimising 

age at maturity for female salmon (with the assumption that males would respond in 

a similar manner), an analysis of  just the female component was undertaken for the 

River Dee. The mean smolt age and sea age composition of female salmon from the 

Dee are shown in Table 5.11.5, together with the estimated life time mortality and the 

estimated sea age composition from the life‐history model. There was no significant 

difference between  the observed and estimated sea age composition. The egg‐adult 

mortality estimated  from  the  life‐history model and  the mean smolt age of  females 

were  used  in  the  optimal  age model  to  estimate  the  sea  age  composition which 

130 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

maximises  life  time  fecundity  (Table  5.11.6). There was  a  significant difference  be‐

tween the observed sea age composition and that estimated by the model; the optimal 

age model over‐estimated mean sea age by between 4.6 and 16.1% (Table 5.11.6). The 

model predicted a higher proportion of MSW females  than observed. However,  the 

difference between  the observed  and  expected was  less when  the  analysis  focused 

solely on females than when both sexes were included in the analysis (Table 5.11.3). 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 131

 

Table 5.11.3. Optimal age at maturity for the N.Esk, Frome, Dee, Bush and Burrishoole for various time periods (MSA = mean sea age). 

River  Time period  Lifetime 

Mortality 

Prop. 

1SW (Obs.) 

Prop. 

2SW (Obs.) 

Prop. 

3SW (Obs.) 

Mean sea 

age 

(Obs.) 

Prop. 

1SW 

(Est.) 

Prop.. 

2SW 

(Est.) 

Prop. 

3SW 

(Est.) 

Mean  sea 

age (Est.) 

MSA 

Estimate / 

Observed 

Significance 

Chi‐square 

N. Esk 

1981‐84  1.665  0.655  0.345    1.35  0.657  0.343    1.34  0.998  P>0.05 

1985‐89  1.666  0.674  0.326    1.33  0.674  0.326    1.33  1.000  P>0.05 

1990‐94  1.700  0.662  0.338    1.34  0.661  0.339    1.34  1.001  P>0.05 

1995‐99  1.702  0.668  0.332    1.33  0.669  0.331    1.33  0.999  P>0.05 

2000‐04  1.730  0.667  0.333    1.33  0.667  0.333    1.33  1.000  P>0.05 

Frome  2000‐08  2.303  0.839  0.16    1.16  0.858  0.142    1.14  0.983  P>0.05 

Dee 

1992‐94  1.815  0.71  0.27  0.01  1.30  0.311  0.689  0.000  1.69  1.30  P<0.05 

1995‐99  1.856  0.73  0.27  0.01  1.28  0.561  0.439  0.000  1.44  1.13  P<0.05 

2000‐04  1.843  0.75  0.25  0.01  1.26  0.542  0.458  0.000  1.46  1.16  P<0.05 

Bush 

1975‐79  1.874  0.77  0.23    1.23  0.79  0.21    1.21  0.984  P>0.05 

1980‐84  1.830  0.85  0.16    1.16  0.88  0.12    1.12  0.972  P>0.05 

1985‐89  1.779  0.76  0.24    1.24  0.78  0.22    1.22  0.986  P>0.05 

1990‐94  1.834  0.85  0.16    1.16  0.83  0.17    1.17  1.012  P>0.05 

1995‐99  1.832  0.82  0.18    1.18  0.79  0.21    1.21  1.021  P>0.05 

2000‐04  1.865  0.91  0.09    1.09  0.91  0.09    1.09  0.998  P>0.05 

Burrishoole 

1970‐74  1.886  0.98  0.02    1.02  0.98  0.02    1.02  1.004  P>0.05 

1975‐79  1.858  0.95  0.05    1.05  0.95  0.05    1.05  0.998  P>0.05 

1980‐84  1.835  0.92  0.08    1.08  0.92  0.08    1.08  1.002  P>0.05 

1985‐89  1.858  0.95  0.05    1.05  0.95  0.05    1.05  1.002  P>0.05 

1990‐94  1.858  0.95  0.05    1.05  0.95  0.05    1.05  1.002  P>0.05 

1995‐99  1.876  0.97  0.03    1.03  0.97  0.03    1.03  1.001  P>0.05 

2000‐04  1.886  0.98  0.02    1.02  0.98  0.02    1.02  0.997  P>0.05 

 

132 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Table 5.11.4. Proportion of S1 and S2 smolts from the River Dee maturing at different sea ages for female and male salmon, mean ± 95 CL for the period 1992–2008. 

Smolt age 

Sea age 

Female  Male 

1SW  2SW  3SW  1SW  2SW  3SW 

S1 Smolt  0.528 ± 0.089  0.458 ± 0.087  0.015 ± 0.009  0.836 ± 0.040  0.157 ± 0.037  0.008 ± 0.003 

S2 Smolt  0.693 ± 0.039  0.299 ± 0.039  0.008 ± 0.004  0.860 ± 0.046  0.134 ± 0.043   0.006 ± 0.003 

 

Table 5.11.5. The mean smolt age and sea age composition of female salmon from  the Dee and  the estimated egg‐adult mortality and sea age composition from  the  life history 

model for three time periods. 

Year  Mean 

smolt age 

Prop. 

1SW 

(Obs.) 

Prop. 

2SW 

(Obs.) 

Prop. 

3SW 

(Obs.) 

Mean sea 

age 

(Obs) 

Lifetime 

Mortality 

Prop. 

1SW 

(Est.) 

Prop. 

2SW 

(Est.) 

Prop. 

3SW 

(Est.) 

Mean sea 

age (Est.) 

Significance 

Chi‐square 

1992‐94  1.674  0.681  0.305  0.015  1.33  1.972  0.681  0.304  0.014  1.34  P>0.05 

1995‐99  1.667  0.649  0.346  0.005  1.36  2.007  0.649  0.346  0.001  1.36  P>0.05 

2000‐04  1.717  0.651  0.341  0.008  1.36  1.977  0.651  0.341  0.008  1.36  P>0.05 

 

Table 5.11.6. The mean observed sea age composition and that estimated from the optimal age model which maximises life time of female from the River Dee for three time periods, 

together with the mean smolt age and life time mortality used to estimate the optimal sea age (MSA =  Mean Sea Age) 

Year  Prop. 

1SW 

(Obs.) 

Prop. 

2SW 

(Obs.) 

Prop. 

3SW 

(Obs.) 

Mean  sea 

age 

(Obs) 

Lifetime 

Mortality 

Mean 

smolt 

age 

Prop. 

1SW 

(Est.) 

Prop. 

2SW 

(Est.) 

Prop. 

3SW 

(Est.) 

Mean  sea 

age (Est.) MSA 

Est. / Obs. 

Significance 

Chi‐square 

1992‐94  0.681  0.305  0.015  1.33  1.972  1.674  0.452  0.548  0.000  1.55  1.161  P<0.05 

1995‐99  0.649  0.346  0.005  1.36  2.007  1.667  0.581  0.419  0.000  1.42  1.046  P<0.05 

2000‐04  0.651  0.341  0.008  1.36  1.977  1.717  0.569  0.431  0.000  1.43  1.055  P<0.05 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 133

 

Discussion

The close agreement between the sea age at maturity estimated from the model and 

that  observed  suggests  that  fitness,  defined  as  the  number  of  eggs  per  female,  is 

maximised  indicating that the age at maturity  is being optimised. This  is supported 

from the findings from the rivers North Esk, Frome, Bush and Burrishoole and from 

females  from  the River Dee. There are significant differences between  the observed 

and expected sea age composition and part of  these differences may arise  from  the 

values  of  the parameters used  in  the model  (sex  ratio,  fecundity).  In  addition,  the 

analysis of the River Dee data indicates that for a given level of mortality and growth, 

males  cannot automatically be assumed  to  respond  in a  similar manner as  females 

and this is likely to be more evident when there are marked gender differences in life 

history parameters. 

In terms of whether biological characteristics, specifically sea age at maturity, can be 

used to predict changes in mortality seems unlikely. Changes in life history character‐

istics reflect changes in mortality and/or changes in growth and fecundity, as such, a 

change  in mortality will only  retrospectively manifest  itself  in  terms of a change  in 

age at maturity after an (unknown) number of generations.  

The findings presented here do not indicate that there has been any major change in 

total mortality, from egg to spawning adult, since the late 1970s – early 1980s in the 

rivers North Esk, Bush and Burrishoole. This  is presumably because  the decline  in 

natural mortality,  notably  in marine  survival  around  1989,  has  been  off‐set  by  an 

equivalent decline  in  fishing mortality and/or other anthropogenic mortalities. This 

would explain why  there has been no major change  in  the age  (sea) at maturity  in 

these rivers over the time period. 

It  is possible  to  retrospectively estimate mortality  (lifetime mortality) using  the  life 

history model. For some river systems historic information are available on the smolt 

age and sea age composition and from these data together with default estimates for 

sex ratio and fecundity (as these are generally unknown) it is possible to estimate the 

lifetime mortality. This was undertaken for two river systems where a long time se‐

ries  of  data  on  biological  characteristics  were  available:  the  Dee  and  Hampshire 

Avon,  to  investigate how  the  level of mortality had changed over a 60 year period 

(Table 5.11.7). The  life history model estimates  that  the mortality on  the Avon had 

been higher than on the Dee for all time periods, by between 5–13%. For both rivers it 

is estimated that mortality had increased, for the Dee mortality was estimated to have 

increased by 2.9% and the Avon by 6.4% between the late1930s and 1960s. However, 

between the late 1960s and 1990s there was estimated to be a larger increase in mor‐

tality on the Dee (22.5%) than on the Avon (13.6%). Over the entire 60 years the esti‐

mated increase in mortality on the Dee was slightly higher (26.0%) than on the Avon 

(20.9%). 

If the age at maturity is optimized then it is possible to use the optimal age model to 

examine  the consequences of a  change  in mortality on  the  sea age  composition  for 

any given set of conditions (growth, smolt age, fecundity and sex ratio). A reduction 

in overall mortality has the effect of  increasing the mean sea age (Figure 5.11.1) but 

will reduce the number of returning adults, an increase in mortality will have the op‐

posite effect.  This was examined on the rivers Bush and North Esk where data were 

available on  the number of salmon returning before exploitation  in  the net and rod 

fisheries. For these rivers it was assumed that the number of salmon returning to the 

river spawned (i.e. fishing mortality and all other anthropogenic mortality was zero). 

134 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

The  instantaneous egg‐adult mortality  in  the absence of any mortality once  the  fish 

arrive in home waters was estimated as follows: 

Z = (LnN0‐LnNt)/t                    equation 1                                                      

Where: 

N0 = the number of eggs deposited 

Nt = Number of salmon returning (prior to the fishery (Ntpf) or on the spawn‐

ing grounds (Nts)) 

t = total age. 

As the value of Z was not estimated in the same manner as in the life history model 

the value was adjusted as follows: 

Zadj =(Zpf)/(Zs)* Zslh. 

Where:  

Zpf =  the estimate of mortality prior to the fishery using equation 1 

Zs = the estimate of mortality at the time of spawning using equation 1 

Zslh = the estimate of mortality at the time of spawning using the life history 

model. 

In  the  absence  of  any  fishing mortality  the  optimal  age model  estimated  a  higher 

mean sea age indicating a higher proportion of MSW salmon than was observed (Ta‐

ble  5.11.8).  If  fishing mortality was  reduced  to  zero,  it  is  hypothesized  that  there 

would  be  an  increase  in  the  number  of  spawners  until  the  carrying  capacity was 

reached and then numbers of spawning adults would decrease as the age at maturity 

increased in order to maximise fecundity. It is appreciated that this is a simplistic ap‐

proach and that the change in sea age composition would not increase by the amount 

suggested in Table 5.11.8 if fishing mortality was reduced to zero. This is because the 

increase in the number of spawners would result in an increase in density dependent 

mortality resulting in a reduction in the age at maturity, assuming the catchment was 

at carrying capacity. Though the analysis must be viewed with caution it does illus‐

trate that it might be possible to increase the MSW component of the stock through a 

reduction  in  fishing  (or other) mortality.  It  is  thus  important  that such models  inte‐

grate with population models. Certainly both the life history and optimal age models 

would  benefit  from  estimating  /  using  life  stage  specific  values  of mortality.  This 

would then enable changes in mortality at specific life stages on the age at maturity to 

be evaluated. In terms of population models the fact that age at maturity appears to 

be  optimized provides  a  feedback mechanism  for  such models,  in  that  the  overall 

mortality must be the same. 

Similar data as used  in  the  life‐history model, namely  the numbers of male and  fe‐

male smolts emigrating and the numbers of adults returning by sex and sea age can 

be used  to derive estimates of natural mortality during  the marine phase  for stocks 

which mature  at  two  or more different  sea  ages  (Ricker,  1976). One particular  ap‐

proach  referred  to  as  “Murphy’s Method”  (Ricker,  1975) was used  to  estimate  the 

mortality of Icelandic ranched Atlantic salmon over their second year at sea (Jonasson 

et  al. 1994).  Chaput  et  al.  (2003) described a variation of  this method which allows 

estimation of mortality  in both the first and second years  in the sea.  Application of 

this approach to the results described above (e.g. Table 5.11.5) might therefore allow 

partitioning of the life‐time mortality into separate life stages, namely freshwater and 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 135

 

the first and second years at sea.  The Study Group recommended that this be inves‐

tigated further. 

Table 5.11.7 Estimates of total egg‐adult mortality (Z) for the rivers Dee and Hampshire Avon, for 

three time periods using the life‐history model. 

River  1937‐39  1967‐69  1997‐99 

Dee  1.495  1.538  1.884 

Hampshire Avon  1.635  1.739  1.976 

 

 

136 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Table 5.11.8. Optimal age structure under zero fishing mortality. 

River  Year 

Observed  No net and rod fishery  No rod fishery 

Zslh Prop. 

1SW 

Prop. 

2SW MSA  Zadj 

Prop. 

1SW 

Prop. 

2SW 

Prop. 

3SW MSA  Zadj 

Prop. 

1SW 

Prop. 

2SW 

Prop. 

3SW MSA 

N.Esk  1981‐84  1.665  0.655  0.345  1.35  1.396  0.000  0.319  0.681  2.68  1.561  0.000  0.974  0.026  2.03 

  1985‐89  1.666  0.674  0.326  1.33  1.440  0.000  0.615  0.385  2.39  1.558  0.000  0.974  0.026  2.03 

  1990‐94  1.700  0.662  0.338  1.34  1.519  0.000  0.818  0.182  2.18  1.609  0.028  0.972  0.000  1.97 

  1995‐99  1.702  0.668  0.332  1.33  1.575  0.000  0.947  0.053  2.05  1.642  0.339  0.661  0.000  1.66 

  2000‐04  1.730  0.667  0.333  1.33  1.624  0.000  0.985  0.015  2.02  1.678  0.396  0.604  0.000  1.60 

                               

Bush  1975‐79  1.874  0.77  0.23  1.23  1.606  0.000  0.801  0.199  2.199           

  1980‐84  1.830  0.85  0.16  1.16  1.617  0.000  0.973  0.027  2.027           

  1985‐89  1.779  0.76  0.24  1.24  1.702  0.496  0.504  0.000  1.504           

  1990‐94  1.834  0.85  0.16  1.16  1.696  0.328  0.672  0.000  1.672           

  1995‐99  1.832  0.82  0.18  1.18  1.653  0.000  0.971  0.029  2.029           

  2000‐04  1.865  0.91  0.09  1.09  1.764  0.696  0.304  0.000  1.304           

 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 137

 

6 Overview and recommendations

Substantial further progress has been made, as detailed in this report, in addressing 

the three areas identified in the ToR, namely: (a) identifying data sources and compil‐

ing  time series of data;  (b) considering hypotheses  relating  to changes  in biological 

characteristics of all life stages and relating these to mortality (freshwater and marine) 

and/or  abundance  trends;  and  (c)  conducting  preliminary  analyses  to  explore  the 

available datasets  and  test  the hypotheses. A number  of  additional data  sets were 

made available to the Study Group, and these further reinforced the evidence that the 

biological characteristics of Atlantic salmon stocks are changing markedly across the 

geographical  range  of  the  species  (Sections  5.2–5.5).  In  addition,  a  number  of  hy‐

potheses were developed and explored through various case studies (Section 4) and 

other exploratory analyses (Section 5). 

The background  to  the original  request  from NASCO  stemmed  from an  ‘interest  in 

determining  if declines  in marine survival  of Atlantic salmon coincide with changes  in  the 

biological  characteristics of  juveniles  in  freshwater or are modifying  characteristics of adult 

fish  (size at age, age at maturity, condition, sex ratio, growth rates, etc.) and with environ‐

mental  change’. Evidence  reported  in  the  two Study Group  reports  clearly  indicates 

marked changes in various biological characteristics coincident with a sharp decline 

in  the marine survival  for specific stocks. NASCO  further asked  ICES  to  ‘investigate 

associations between changes in biological characteristics of all life stages of Atlantic salmon, 

environmental changes and variations  in marine survival with a view to  identifying predic‐

tors of abundance’. The Study Group has identified links between the size of returning 

1SW fish and their pre‐fishery abundance, for the NEAC area at least (Section 5.10), 

suggesting that reduced growth  leads to reduced survival or delayed maturation  in 

the smolt cohorts experiencing  lower growth. However, while this suggests a direct 

link between growth/mortality and abundance,  it seems unlikely  that  this could be 

used in any predictive capacity. 

In considering progress and possible next steps, the Study Group recognises that this 

is a vast subject area and that the time available did not allow a full appraisal of the 

topic, or even the available data. Further, in the absence of oceanographic expertise at 

the  second meeting, or  representation  from  the NW Atlantic at  either meeting,  the 

Study Group also recognises that its ability to explore changes in biological character‐

istics  of  salmon  across  the  entire  range  of  the  species  and  relate  these  to  environ‐

mental variables was  inevitably  somewhat  constrained. The Study Group  therefore 

recognises that further work to better explore temporal and spatial trends, investigate 

possible  common patterns or  regional groupings, and develop and  test hypotheses 

would be of value. Members of the Group are involved with some ongoing investiga‐

tions and the production of a number of peer‐reviewed outputs from analyses  initi‐

ated and reported here. However, it was felt that the Group had probably gone as far 

as  it could  in addressing  the ToR and  that  further progress might best be made by 

other groups (e.g. involving modellers, biological oceanographers), potentially in re‐

sponse to more targeted questions or to address specific management requirements. 

The Study Group made the following recommendations: 

i ) The Study Group  reiterated  the  importance of monitoring programmes 

to collect age, growth and other biological data from salmon stocks and 

the need for these to be continued. Such studies are important for exam‐

ining  variations  in  marine  recruitment  and  links  with  environmental 

conditions. Where possible, such studies should extend to the collection 

138 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

and collation of data sets on freshwater stages (e.g. smolt age, smolt size, 

growth at age, etc.), since there was  increasing evidence that freshwater 

influences might be instrumental to the growth and survival of the fish in 

the sea. Changes in freshwater or marine growth may be among the first 

signs  that climate  is modifying salmonid populations and can be useful 

in understanding and explaining fluctuations in abundance and inform‐

ing fisheries management in a period of potentially unprecedented envi‐

ronmental change.  

ii ) The Study Group reiterated the view that such data sets needed to be bet‐

ter utilised and reported, and felt that (subject to funding being available) 

the development of an inventory of relevant data sets would be a useful 

initiative. Furthermore the value of a number of data sets when analysed 

together  far exceeds  their value when analysed separately.    In  this con‐

text,  feedback  from NASWG  (ICES,  2010)  had  recommended  that  the 

data sets collated by the Study Group should be fully utilised and made 

available to NASWG  in support of further analyses as appropriate. Pre‐

liminary discussions were held with  the  ICES Data Centre  and  further 

consideration will be given to archiving the data sets and providing suit‐

able supporting documentation. This could perhaps comprise part of an 

ICES  Co‐operative  Research  Report  in  which  the  work  of  the  Study 

Group could be consolidated. 

iii ) The Study Group noted  that different members were developing peer‐

reviewed outputs related to investigations discussed at the meetings (and 

reported herein) and recommended that efforts continue to finalise these. 

Subjects  included: smolt run‐timing and potential mis‐match with envi‐

ronmental  variables;  condition  factor  analyses  of  returning  adults;  life‐

cycle modelling  and model  validation;  sea‐age/river‐age  relationships; 

and an overview of spatial/temporal changes in salmon biological charac‐

teristics. 

iv ) The  Study  Group  recommends  that  relationships  between  mortality 

(freshwater and marine) and growth, and resulting biological characteris‐

tics, might usefully  be  explored  further  through  the  application  of  ap‐

propriate  life‐history  models,  including  partitioning  of  the  life‐time 

mortality into separate life stages.  

With the exception of the recommendation for a possible Co‐operative Research Re‐

port, which  ICES would  need  to  approve,  these  recommendations  are  addressed 

largely to the Study Group and to members of WGNAS and WGBAST. 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 139

 

Annex 1: List of participants

 

NAME ADDRESS PHONE/FAX EMAIL

Miran 

Aprahamian 

Environment Agency 

Richard Fairclough 

House 

Knutsford Road 

Warrington 

WA4 1HG 

United Kingdom  

TEL: +44 1925 542713 

FAX: +44 1925 415961 

 

miran.aprahamian@environment‐

agency.gov.uk 

Ian Davidson  Environment Agency 

Chester Road 

Buckley 

Flintshire CH7 3AJ 

United Kingdom 

TEL: +44 1244 894520 

FAX: +44 1244 550144 

ian.davidson@environment‐

agency.gov.uk 

Peder Fiske  Norwegian Institute for 

Nature Research 

NO‐7485 Trondheim 

Norway 

TEL: +47 73 80 1522  

FAX: +47 73 80 14 01 

[email protected] 

Anton Ibbotson  Game and Wildlife 

Conservation Trust, 

Burgate Manor, 

Fordingbridge, 

Hampshire SP6 1EF 

United Kingdom 

TEL: +44 1929 401873 

 

[email protected] 

Richard 

Kennedy 

River Bush Salmon 

Station, 21 Church 

Street 

Bushmills, Co Antrim 

BT57 8QJ 

United Kingdom 

TEL: +44 28 20731435  [email protected] 

Julian C. 

MacLean 

Marine Scotland, FRS 

FL Field Station 

Inchbraoch House 

South Quay, Ferryden 

Montrose, Angus DD10 

9SL 

United Kingdom 

TEL: +44 1674 677070 

FAX: +44 1674 672604 

[email protected] 

Stig Pedersen  National Institute of 

Aquatic Resources, 

Department of Inland 

Fisheries, Vejlsøvej 39 ‐ 

8600 Silkeborg, Den‐

mark 

TEL: +45 89213100 

 

[email protected] 

 

Ted Potter  Cefas Lowestoft 

Laboratory, Pakefield 

Road, Lowestoft, 

Suffolk NR33 0HT 

United Kingdom 

TEL: +44 1502 524260 

FAX: +44 1502 513865 

[email protected] 

 

140 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Ger Rogan  Aquaculture  &  Catch‐

ment Management Ser‐

vices, 

Marine Institute, 

Furnace, 

Newport, 

Co. Mayo, 

Ireland 

TEL: +353 9842300 

FAX: +353 9842340 

 

[email protected] 

Ian Russell 

(Chair) 

Cefas Lowestoft 

Laboratory, Pakefield 

Road, Lowestoft, 

Suffolk NR33 0HT 

United Kingdom 

TEL: +44 1502 524330 

FAX: +44 1502 513865 

[email protected] 

Chris Todd  Scottish Oceans 

Institute, 

University of St 

Andrews School of 

Biology, 

St Andrews, Fife 

KY16 8LB 

United Kingdom 

TEL: +44 1334 463454 

FAX: +44 1334 463443

 

cdt@st‐andrews.ac.uk 

 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 141

 

Annex 2: List of working documents/presentations and data sets

Aprahamian M. Is there evidence for optimal age at maturity in salmon ? 

Barry  J. Re‐examination of updated biological characteristics datasets from different 

stocks – trend analysis. 

Barry  J. Re‐examination of updated biological characteristics datasets from different 

stocks –linear regression analysis of two‐way relationships. 

Davidson  I. Preliminary  investigations  into  the effect of environmental  factors, par‐

ticularly river flow, on recruitment success of salmon on the River Dee, UK (England 

& Wales). 

Davidson  I.  Investigation  of  long‐term  trends  in  spring  temperatures  for  selected 

monitored rivers in UK (England & Wales) and adjacent inshore coastal areas – any 

evidence of thermal mis‐match? 

Fiske P. Evidence of later age at maturity in Norwegian salmon stocks in recent years. 

Fiske P. Correlations between the length of returning 1 SW salmon and the PFA of 1 

SW salmon. 

Kennedy R. Long  term  changes  in biological  characteristics of  smolts on  the River 

Bush, N. Ireland and associations with environmental parameters).  

MacLean  J. Long  term changes  in  the biological characteristics of smolts emigrating 

from two rivers in Scotland. 

Pedersen S. Update on work completed by the Baltic Salmon and Trout Assessment 

Working Group (WGBAST) ‐ changes in post‐smolt survival in the Baltic Sea and the 

factors affecting it.  

Petersson E. Re‐examination of updated biological characteristics datasets  from dif‐

ferent stocks utilising Meta analysis. 

Rogan G. Report on  the wild  salmon  census programme on  the Burrishoole River, 

Ireland.  

Russell I. Update on salmon biological characteristics data sets available and review 

of earlier analyses and progress. 

Todd C. Analyses of  long‐term variation  in condition  factor  in relation  to ocean cli‐

mate – update on progress. 

Todd C. & MacLean  J. Long‐term variation and  changes  in age at  smoltification  in 

four major Scottish salmon rivers. 

Todd C. & MacLean J. Among‐river comparisons of mean river age and proportional 

river age composition  in  four major Scottish salmon  rivers: 2SW “summer” salmon 

(returning May‐August/September). 

Todd C. & MacLean J. Among‐river comparisons of mean river age and proportional 

river  age  composition  in  four major  Scottish  salmon  rivers:  1SW  grilse  (returning 

April‐August/September). 

Data sets - as compiled at both meetings (and subsequently)

Amiro  P. & Gibson  J. Salmon biological characteristics data  for  the La Have River 

(wild and hatchery‐origin) (1970‐08) ‐ Canada, Scotia Fundy Region. 

142 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Chaput G.    Salmon  biological  characteristics  data  for Miramichi  River  (1971‐07)  ‐ 

Canada, Gulf Region. 

Dannewitz J. Salmon biological characteristics data for the Rivers Ume/Vindel (wild 

and hatchery‐origin) (1974‐08) and Kalix (1980‐08) – Baltic Sea (Sweden). 

Davidson  I., Aprahamian M. & Russell  I. Salmon biological  characteristics data  for 

the Rivers Wye (1910‐07), Dee (1937‐07) and Lune (1987‐07) – UK (England & Wales). 

Dionne M. Salmon biological characteristics data  for  the Rivers Saint‐Jean  (1981‐09) 

and De La Trinité (1980‐09) ‐ Canada, Quebec Region. 

Erkinaro  J.   Salmon biological characteristics data  for  the Rivers Teno  (1972‐07) and 

Naatamojoki (1975‐06) ‐ Finland/Norway. 

Euzenat  G.  Salmon  biological  characteristics  data  for  the  River  Bresle  (1984‐08)  – 

France. 

Fiske P. Salmon biological characteristics data for the Rivers Gaula (1989‐08), Årgård 

(1992‐08),  Enningdalselva  (1990‐08),  Etneelva  (1989‐08),  Gaula  Sogn  og  Fjordane 

(1989‐08),  Nausta  (1989‐08),  Numedalslågen  (19989‐08),  Skienselva  (1989‐08)  and 

Vestre Jakobselv (1989‐08) ‐ Norway. 

Gudbergsson G. Salmon biological characteristics data  for Rivers Laxa  i Aldaldalur 

(1974‐08), Hofsa (1971‐08), Ellidaar (1949‐08) and Nordura (1968‐08) ‐ Iceland. 

Ibbotson A.  Salmon biological characteristics data for the River Frome (1968‐08) – UK 

(England & Wales). 

Jones R. Salmon biological characteristics data for the St John (Mactaquac) (wild and 

hatchery‐origin)  (1978‐08);  and Nashwaak Rivers  (1972‐08)  ‐ Canada,  Scotia Fundy 

Region. 

Kennedy R. Salmon biological characteristics data for the River Bush (1973‐07)  ‐ UK 

(N. Ireland).  

Maclean  J. & Smith G.   Salmon biological  characteristics data  for  the River N. Esk 

(1981‐08) – UK (Scotland). 

Reddin  D.  Salmon  biological  characteristics  data  for Middle  Brook  (1975‐05)  and 

Western Arm Brook (1971‐06) ‐ Canada, Newfoundland. 

Reddin  D.  &  Dempson  B.  Salmon  biological  characteristics  data  for  Conne  River 

(1986‐06) ‐ Canada, Newfoundland/Labrador. 

Romakkaniemi A.  Salmon  biological  characteristics  data  for  the  River  Tornionjoki 

(1980‐09) – Baltic Sea (Finland/Sweden). 

Sheehan T. Salmon biological characteristics  ‐  standardised spreadsheet design and 

set up. 

Trial J. Salmon biological characteristics data for the Penobscot River (1978‐08) ‐ USA. 

Zubchenko A. Salmon biological characteristics data for the River Tuloma (1983‐08) – 

Russia. 

 

 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 143

 

Annex 3: References

Amiro, P.G.  (1998). The mystery of  the missing  inner Bay of Fundy salmon. Atlantic Salmon 

Journal 47: 50‐53. 

Andreasson, P.M.R., Martinussen, M.B., Hvidsten, N.A. & Stefansson, S.O. (2001). Feeding and 

prey selection of wild Atlantic salmon post‐smolts. Journal of Fish Biology 58: 1667‐1679. 

Anon.  (1994).  Run  timing  of  salmon.  Report  of  the  Salmon Advisory  Committee.  London, 

MAFF: 55pp. 

Aprahamian, M.W., Davidson, I.C. & Cove, R.J. (2008). Life history changes in Atlantic salmon 

from the river Dee, Wales. Hydrobiologia 602: 61‐78. 

Armstrong,  J.D.,  Shackley,  P.E.  &  Gardiner,  R.  (1994).  Redistribution  of  juvenile  salmonid 

fishes after local catastrophic depletion. Journal of Fish Biology 45: 1027‐1039. 

Armstrong, J.D., Kemp, P.S., Kennedy, G.J.A., Ladle, M. & Milner, N.J. (2003). Habitat require‐

ments of Atlantic salmon and brown trout in rivers and streams. Fisheries Research 62(2): 

143‐170. 

Atkins, C.F.  (1873). On  the  salmon  of Eastern North America  and  its  culture. Report of  the 

Commission of Fish and Fisheries. pp 226‐337. 

Baggerman, B. (1960). Factors in the diadromous migrations of fish. Zoological Society Sympo‐

sium I: 33‐60. 

Bagliniere,  J.L., Denais, L., Rivot, E.,  Porcher,  J.P.,  Prevost,  E., Marchland,  F. & Vauclin, V. 

(2004). Length and age structure modifications of the Atlantic salmon (Salmo salar) popu‐

lations of Brittany and Lower Normandy from 1972 to 2002. Rennes, Institut National de la 

Recherche Agronomique and Conseil Superieur de la Peche. 

Bardonnet, A. & Bagliniere,  J.L.  (2000). Freshwater habitat of Atlantic  salmon  (Salmo  salar). 

Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 57: 497‐506. 

Baum, E.T. & Meister A.L. (1971). Fecundity of Atlantic salmon (Salmo salar) from two Maine 

rivers. Journal of the Fisheries Research Board of Canada 28(5): 764‐767. 

Baum, E.T.  (1997). Maine Atlantic Salmon: A national treasure. Atlantic Salmon Unlimited. 224 

pp. 

Beall, E., Dumas, J., Claireaux, D., Barrière, L. & Marty, C. (1994). Dispersal patterns and sur‐

vival of Atlantic salmon (Salmo salar L.) juveniles in a nursery stream. ICES Journal of Ma‐

rine Science 51: 1‐9. 

Beamish, R.J. & Mahnken, C.  (2001). A critical size and period hypothesis  to explain natural 

and regulation of salmon abundance and the linkage to climate and climate change. Pro‐

gress in Oceanography 49: 423‐437. 

Beamish, R.J., Mahnken, C. & Neville, C.M. (2004). Evidence that reduced early marine growth 

is  associated with  lower marine  survival of  coho  salmon. Transactions of  the American 

Fisheries Society 133: 26‐33. 

Beaugrand, G. & Reid,  F.C.  (2003).  Long  term  changes  in  phytoplankton,  zooplankton  and 

salmon related to climate. Global Change Biology 9: 801‐817. 

Benoit, H.P. & Swain, D.P.  (2008).  Impacts of  environmental  change and direct and  indirect 

harvesting effects on the dynamics of marine fish community. Canadian Journal of Fisher‐

ies and Aquatic Sciences 65(10): 2088‐2104. 

Bielak, A.T. &  Power, G.  (1986).  Independence  of  sea‐age  and  river‐age  in Atlantic  salmon 

(Salmo salar) from Quebec North Shore Rivers. In: Meerburg D.J. (ed) 1986. Salmonid age 

at maturity. Canadian Special Publications in Fisheries and Aquatic Sciences 89: 70‐78. 

144 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Bjornn, T.C. (1971). Trout and salmon movements in two Idaho streams as related to tempera‐

ture,  stream  flow, cover and population density. Transactions of  the American Fisheries 

Society 100: 423‐438. 

Boylan, P. & Adams, C.E. (2006). The influence of broad scale climatic phenomena on long term 

trends in Atlantic salmon population size: an example from the River Foyle, Ireland. Jour‐

nal of Fish Biology 68: 276‐283. 

Brett, J.R. (1979). Environmental factors and growth. In: Fish Physiology, Vol VIII, pp 599‐675. 

Eds W.S. Hoar, D.J. Randall & J.R. Brett. Academic Press, London. 

Buck, R.J.G. & Youngson, A.F. (1982). The downstream migration of precociously mature At‐

lantic  salmon, Salmo  salar L., parr  in autumn;  its  relation  to  the  spawning migration of 

mature adult fish. Journal of Fish Biology 20: 279‐288. 

Bujold, V., Cunjak, R.A., Dietrich, J.P. & Courtemanche, D.A. (2004). Drifters versus residents: 

assessing size and age differences  in Atlantic salmon (Salmo salar) fry. Canadian Journal 

of Fisheries and Aquatic Sciences 61: 273‐282. 

Byrne, C.J., Poole R., Rogan, G., Dillane, M. & Whelan. K.F.   (2003). Temporal  and  environ‐

mental  influences on the variation  in Atlantic salmon smolt migration  in  the Burrishoole 

system 1970‐2000. Journal of Fish Biology 63:6, 1552‐1564.  

Cairns, D.K. (2003). Temperature mortality relations in marine phase Atlantic salmon, (Salmo 

salar L.): the search for underlying mechanisms. In: Marine mortality of Atlantic salmon: 

methods and measures  (ed. E.C.E. Potter, N. O’Maoileidigh & G. Chaput). Fisheries and 

Oceans Canada; Canadian Science Advisory Secretariat Research Document 2003/101, 150‐

160. 

Cannaby, H. & Hüsrevoğlu, Y.S.  (2009). The  influence of  low‐frequency variability and  long‐

term  trends  in North Atlantic  sea  surface  temperature on  Irish waters.    ICES  Journal of 

Marine Science 10.1093/icesjms/fsp062. 

Cefas & Environment Agency (2008). Annual assessment of salmon stocks and fisheries in Eng‐

land and Wales 2007: Preliminary assessment prepared  for  ICES, April 2008  (ISBN 978 0 

907545 25 4). 

Chaput, G., F. Caron, L. Marshall. (2003). Estimates of survival of Atlantic salmon  in the first 

and second years at sea. In: E.C.E. Potter, N. Ó Maoiléidigh, and G. Chaput  (Eds.), p.83‐

109. Marine mortality of Atlantic salmon, Salmo salar L: methods and measures. DFO Can. 

Science Adv. Secr. Res. Doc. 2003/101. 

Cohen, J. (1969). Statistical power analysis for the behavioural sciences. Academic Press, New 

York.   

Cragg‐Hine, D., Bradley, D.C. & Hendry, K. (2006). Changes in salmon smolt ages in the Welsh 

River Dee over a 66 year period. Journal of Fish Biology 68: 1891‐1895. 

Crisp, D.T. & Carling, P. A.  (1989). Observations on  siting, dimensions and  structure of  sal‐

monid redds. Journal of Fish Biology 34: 119‐134. 

Crisp, D.T.  (1995). Dispersal and growth rate of 0‐group salmon  (Salmo salar L.)  from point‐

stocking together with some information from scatter‐stocking. Ecology of Freshwater Fish 

4: 1‐8. 

Crisp, D.T.  (1996). Environmental  requirements of  common  riverine European  salmonid  fish 

species in fresh water with particular reference to physical and chemical aspects. Hydrobi‐

ologia 323: 201‐221. 

Crozier, W.W. & Kennedy, G.J.A. (1993). Marine survival of wild and hatchery reared Atlantic 

salmon (Salmo salar L.) from the river Bush, Northern Ireland. In: D. Mills (ed.) Salmon in 

the Sea and New Enhancement Strategies. Oxford: Fishing News Books, Blackwell Scien‐

tific Publications, pp. 139‐162. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 145

 

Crozier, W.W. & Kennedy, G.J.A.  (1994a). Application  of  semi‐quantitative  electrofishing  to 

juvenile salmonid stock surveys. Journal of Fish Biology 45: 159‐164. 

Crozier W.W. & Kennedy G.J.A. (1994b). Marine exploitation of Atlantic salmon (Salmo salar 

L) from the River Bush, N. Ireland. Fisheries Research 19: 141‐155. 

Crozier, W.W. & Kennedy, G.J.A.  (1999). Relationships between marine  growth  and marine 

survival of one sea winter Atlantic salmon, Salmo salar L., from the River Bush, Northern 

Ireland. Fisheries Management and Ecology 6: 89‐96. 

Crozier, W.W. & Kennedy, G.J.A. (2003). Freshwater influences on marine survival of Atlantic 

salmon (Salmo salar L.): evidence from the River Bush, Northern Ireland. In: E.C.E. Potter, 

N. O’Maoileidigh, G. Chaput  (eds.) Marine mortality of Atlantic salmon, Salmo salar L.: 

methods  and  measures.  Research  document,  Canadian  Science  Advisory  Secretariat 

2003/101, pp124‐129. 

Crozier, W.W.,  Potter,  E.C.E.,  Prevost,  E.,  Schon,  P.J.,  &  O’Maoiléidigh,  N.  (2003).  A  co‐

ordinated approach towards development of a scientific basis for management of wild At‐

lantic salmon in the North‐East Atlantic (SALMODEL). An EU Concerted Action ‐ Quality 

of Life and Management of Living Resources Key Action 5: Sustainable agriculture, fisher‐

ies  and  forestry,  and  integrated  development  of  rural  areas  including mountain  areas. 

Contract No. QLK5‐CT1999‐01546, 431 pp. 

Cunjak, R.A. & Chadwick, E.M.P. (1989). Downstream movements and estuarine residence by 

Atlantic salmon parr (Salmo salar). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 46: 

1466‐1471. 

Cunjak, R.A., Caissie, D., El‐Jabi, N., Hardie, P., Conlon,  J.H., Pollock, T.L., Giberson, D.J. & 

Komadina‐Douthwright,  S.  (1993).  The  Catamaran  Brook  (New  Brunswick)  habitat  re‐

search project: biological, physical and chemical conditions (1990‐1992). Canadian Techni‐

cal Report of Fisheries and Aquatic Science 1914. 

Dadswell, M.J.,  Spares, A.D., Reader,  J.M. &  Stokesbury, M.J.W.  (2010). The North Atlantic 

subpolar gyre and  the marine migration of Atlantic  salmon Salmo  salar:  the  ‘Merry‐Go‐

Round’ hypothesis. Journal of Fish Biology 77: 435‐467. 

Dahl, J., Dannewitz, J., Karlsson, L., Petersson, E., Löf, A. & Ragnarsson, B. (2004). The timing 

of spawning migration: implications of environmental variation, life history, and sex. Ca‐

nadian Journal of Zoology 82: 1864‐1870. 

Dalley,  E.L.,  Andrews,  C.W.  &  Green,  J.M.  (1983).  Precocious  male  Atlantic  salmon  parr 

(Salmon salar)  in  insular Newfoundland. Canadian  Journal of Fisheries and Aquatic Sci‐

ences 40: 647‐652. 

Davidson, I.C. & Hazelwood, M.S. (2005). Effects of climate change on salmon fisheries. Science 

Report W2‐047/SR, Environment Agency, Bristol, 52pp. 

Davidson,  I.C., Hazlewood, M.S. & Cove, R.J.  (2006). Predicted growth of  juvenile  trout and 

salmon in four rivers in England and Wales based on past and possible future temperature 

regimes  linked  to climate change. Proceedings of Biology and Management of Sea Trout 

Conference, 6‐8 July 2004, Cardiff, Wales. 

Davidson,  I.C.  (2008).  Index river monitoring  for salmon and sea  trout: A progress report on 

the monitoring programmes on the Tyne, Tamar, Dee and Lune, July 2008. Environment 

Agency Wales. GEWA 108BOTB‐E‐E. 

Dempson,  J.B., Myers, R.A. & Reddin, D.G.  (1986). Age  at  first maturity of Atlantic  salmon 

(Salmo  salar)  ‐  influences  of  the marine  environment.  In: Meerburg D.J.  (ed)  1986.  Sal‐

monid age at maturity. Canadian Special Publication of Fisheries and Aquatic Sciences 89: 

79‐89. 

Despatie, S.P., Castonguay, M., Chabot, D. & Audet, C.  (2001). Final  thermal preferendum of 

Atlantic cod: effect of food ration. Transactions of the American Fisheries Society 130: 263‐

275. 

146 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Dickson, R.R. & Turrell, W.R.  (1999). The NAO:  the dominant atmospheric process affecting 

oceanic variability  in home, middle and distant waters of European Atlantic salmon.  In: 

The Ocean Life of Atlantic Salmon (ed. D. Mills). Fishing News Books, Oxford, pp. 92‐115. 

Dill, P.A.  (1977). Development of behaviour of  alevins of Atlantic  salmon,  Salmo  salar,  and 

rainbow trout, Salmo gairdneri. Animal Behaviour 25: 116‐121. 

Downton, P.R., Reddin, D.G. & Johnson, R.W. (2001). Status of Atlantic salmon (Salmo salar L.) 

in Campbellton River, Notre Dame Bay (SFA 4), Newfoundland in 2000. Canadian Science 

Advisory Secretariat Research Document: 73. 

Egglishaw, H.J. & Shackley, P.E. (1973). An experiment on faster growth of salmon Salmo salar 

L. in a Scottish stream. Journal of Fish Biology 5: 197‐204. 

Egglishaw, H.J. & Shackley, P.E. (1980). Survival and growth of salmon, Salmo salar, planted in 

a Scottish stream. Journal of Fish Biology 16: 565‐584. 

Einum, S., Thorstad, E.B. & Naesje, T.F.  (2002). Growth  rate correlations across  life stages  in 

female Atlantic salmon. Journal of Fish Biology 60: 780‐784. 

Elliott  J.M.  (1984). Numerical  changes  and  population  regulation  in  young migratory  trout, 

Salmo trutta, in a Lake District stream, 1966‐1983. Journal of Animal Ecology 53: 327‐350. 

Elliott J.M. (1991). Tolerance and resistance to thermal stress in juvenile Atlantic salmon, Salmo 

salar. Freshwater Biology 25: 61‐70. 

Elliott, J.M., Hurley, M.A. & Fryer, R.J. (1995). A new, improved growth model for brown trout, 

Salmo trutta. Functional Ecology 9: 290‐298. 

Elliott,  J.M.  &  Hurley, M.A.  (1997).  A  functional model  for maximum  growth  of  Atlantic 

salmon parr, Salmo salar, from two populations in northwest England. Functional Ecology 

11: 592‐603. 

Elliott,  J.M. & Hurley, M.A.  (1998). An  individual‐based model  for predicting  the emergence 

period of sea‐trout fry in a Lake District stream. Journal of Fish Biology 53: 414‐433. 

Elliott,  J.M., Hurley, M.A. & Maberly, S.C.  (2000). The emergence period of sea  trout  fry  in a 

Lake District stream correlates with the North Atlantic Oscillation. Journal of Fish Biology 

56: 208‐210. 

Elliott,  J.M.  (2001).  The  relative  role  of  density  in  the  stock‐recruitment  relationship  of  sal‐

monids. In: E. Prevost, Chaput, G. (eds.) Stock, recruitment and reference points ‐ Assess‐

ment and management of Atlantic salmon. Hydrobiologie et aquaculture, INRA, Paris, 25‐

66. 

Elo,  K.,  Erkinaro,  J.,  Vuorinen,  J.A.  &  Niemela,  E.  (1995).  Hybridization  between  Atlantic 

salmon (Salmo salar) and brown trout (S.trutta) in the Teno and Naatamo River systems, 

northernmost Europe. Nordic Journal of Freshwater Research 70: 56‐61. 

Enfield, D.B., Mestas‐Nunez, A.M. & Trimble, P.J. (2001). The Atlantic multidecadal oscillation 

and its relationship to rainfall and river flows in the continental US. Geophysical Research 

Letters 28: 2077‐2080. 

Englund, V., Niemela,  E.,  Lansman, M. & Heino, M.  (1999). Variations  in Atlantic  salmon, 

Salmo salar L., smolt age in tributaries of the River Teno, Finland. Fisheries Management 

and Ecology 6: 83‐86. 

Erkinaro, J., Dempson, J.B., Julkunen, M. & Niemela, E. (1997). Importance of ontogenetic habi‐

tat shifts to juvenile output and life history of Atlantic salmon in a large subarctic river: an 

approach based on analysis of scale characteristics. Journal of Fish Biology 51: 1174‐1185. 

Fairchild, W.L., Brown, S.B. & Moore, A. (2002). Effects of freshwater contaminants on marine 

survival in Atlantic salmon. NPAFC: 30‐32. 

Field‐Dodgson, M.S.  (1988).  Size  characteristics  and  diet  of  emergent Chinook  salmon  in  a 

small, stable, New Zealand stream. Journal of Fish Biology 32: 27‐40. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 147

 

Fleming,  I.A.  (1996). Reproductive  strategies  of Atlantic  salmon:  ecology  and  evolution. Re‐

views in Fish Biology and Fisheries 6: 379‐416. 

Friedland, K.D. & Reddin, D.G. (1993). Marine survival of Atlantic salmon from indices of post‐

smolt growth and sea temperature. Salmon in the sea and new enhancement strategies. D. 

Mills (ed.). Oxford, Fishing News Books. Blackwell Scientific Publications: 119‐138. 

Friedland, K.D., Reddin, D.G. & Kocik,  J.F.  (1993). Marine  survival  of North American  and 

European Atlantic salmon: effects of growth and environment. ICES Journal of Marine Sci‐

ence 50: 481‐492. 

Friedland, K.D. & Haas, R.E. (1996). Marine post‐smolt growth and age at maturity of Atlantic 

salmon. Journal of Fish Biology 48: 1‐15. 

Friedland, K.D., Haas, R.E. & Sheehan, T.S. (1996). Post‐smolt growth, maturation, and survival 

of two stocks of Atlantic salmon. Fisheries Bulletin 94: 654‐663. 

Friedland, K.D.  (1998). Ocean climate  influences on critical Atlantic salmon  (Salmo salar)  life 

history events. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 55 (supplement 1): 119‐

130. 

Friedland, K.D., Hansen, L.P. & Dunkley, D.A.  (1998a). Marine  temperature  experienced by 

post‐smolts and the survival of Atlantic salmon, Salmo salar L. in the North Sea area. Fish‐

eries Oceanography 7(1): 22‐34. 

Friedland,  K.D.,  Reddin,  D.G.,  Shimizu,  N.,  Haas,  R.E.  &  Youngson,  A.F.  (1998b).  Stron‐

tium:calcium ratios in Atlantic salmon (Salmo salar) otoliths and observations on growth 

and maturation. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 55: 1158‐1168. 

Friedland, K.D., Hansen, L.P., Dunkley, D.A. & MacLean, J.C. (2000). Linkage between ocean 

climate, post‐smolt growth and survival of Atlantic salmon (Salmo salar L.)  in the North 

Sea area. ICES Journal of Marine Science 57: 419‐429. 

Friedland,  K.D.,  Reddin,  D.G., McMenemy,  J.R.  &  Drinkwater,  K.F.  (2003a). Multidecadal 

trends in North American Atlantic salmon (Salmo salar) stocks and climate trends relevant 

to juvenile survival. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 60: 563‐583. 

Friedland, K.D., Reddin, D.G. & Castonguay, M. (2003b). Ocean thermal conditions in the post‐

smolt nursery of North American Atlantic salmon. ICES Journal of Marine Science 60: 343‐

355.  

Friedland, K.D., Chaput, G. & Maclean, J.C. (2005). The emerging role of climate in post‐smolt 

growth of Atlantic salmon. ICES Journal of Marine Science 62: 1338‐1349. 

Friedland,  K.D.,  Clarke,  L.M., Dutil,  J‐D. &  Salminen, M.  (2006).  The  relationship  between 

smolt and postsmolt growth for Atlantic salmon (Salmo salar) in the Gulf of St. Lawrence. 

Fisheries Bulletin 104: 149‐155. 

Friedland, K.D., MacLean,  J.C., Hansen, L.P.,  Peyronnet, A.J., Karlsson, L., Reddin, D.G., Ó 

Maoiléidigh, N. & McCarthy,  J.L.  (2009). The  recruitment of Atlantic  salmon  in Europe. 

ICES Journal of Marine Science 66: 289‐304. 

Garcia de Leaniz, C., Fraser, N. & Huntingford, F.A. (2000). Variability in performance in wild 

Atlantic salmon, Salmo salar L., fry from a single redd. Fisheries Management and Ecology 

7: 489‐502. 

Gardner, M.L. (1976). A review of factors which may influence the sea‐age and maturation of 

Atlantic salmon (Salmo salar). Journal of Fish Biology 9: 289‐328. 

Gee, A.S. & Milner, N.J. (1980). Analysis of 70‐year catch statistics for Atlantic salmon (Salmo 

salar) in the River Wye and implications for management of the stocks. Journal of Applied 

Ecology 17: 41‐57. 

George, A.F. (1984). Scottish salmon and 1SW fish return‐migration variations over 200 years. 

Proceedings of the Institute of Fisheries Management 15th Annual Study Course, Stirling 

University. Institute of Fisheries Management, Nottingham. A. H. Holden (ed.): 23‐32. 

148 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

George, A.F. (1991). Climate and the Salmon. Salmon, Trout and Sea‐trout. December 1991. 

Gibson, R.J. (1993). The Atlantic salmon in freshwater: spawning, rearing and production. Re‐

views in Fish Biology and Fisheries 3: 39‐73. 

Gjerde,  B.  (1984).  Response  for  individual  selection  for  age  at  sexual maturity  in  Atlantic 

salmon. Aquaculture 38: 229‐240. 

Good, S.P., Dodson, J.J., Meekan, M.G. & Ryan, D.A.J. (2001). Annual variation in size‐selective 

mortality of Atlantic salmon (Salmo salar) fry. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic 

Sciences 58: 1187‐1195. 

Gough, P.G., Winstone, A.J. & Hilder, P.G. (1992). Spring salmon. A review of factors affecting 

spring salmon  from  the River Wye and elsewhere, and proposals  for stock maintenance 

and enhancement. Cardiff, National Rivers Authority: 57pp. 

Gudjonsson, S., Einarsson, S.M., Antonsson, Th. & Gudbergsson, G.  (1995). Relation of 1SW 

fish  to  salmon  ratio  to  environment  changes  in  several wild  stocks  of Atlantic  salmon 

(Salmo salar) in Iceland. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 52: 1385‐1398. 

Gurney, W.S.C., Bacon, P.J., Tyldesley, G. & Youngson, A.F. (2008). Process‐based modelling of 

decadal  trends  in growth, survival, and smolting of wild salmon  (Salmo salar) parr  in a 

Scottish upland stream. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 65: 2606–2622.   

Gustafson‐Marjanen, K.I. & Dowse, H.B. (1983). Seasonal and diel patterns of emergence from 

the redd of Atlantic salmon (Salmo salar) fry. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic 

Sciences 40(6): 813‐817. 

Handeland, S., Järvi, T., Fernö, T. & Stefansson, S. (1996). Osmotic stress, antipredatory behav‐

iour, and mortality of Atlantic salmon (Salmo salar) smolts. Canadian Journal of Fisheries 

and Aquatic Science. 53(12), 2673–2680. 

Handeland, S.O. Björnsson, B.T., Arnesen, A.M. & Stefansson S.O. (2003). Seawater adaptation 

and growth of post‐smolt Atlantic salmon (Salmo salar) of wild and farmed strains. Aqua‐

culture 220: 367‐384. 

Hansen, L.P. & Jonsson B. (1991). Evidence for a genetic component in the seasonal return pat‐

tern of Atlantic salmon, Salmo salar L. Journal of Fish Biology 38: 251‐258. 

Hansen, L.P. & Quinn, T.P. (1998). The marine phase of Atlantic salmon (salmo salar) life cycle, 

with  comparison  to Pacific  salmon. Canadian  Journal of Fisheries  and Aquatic Sciences 

55(supplement 1): 104‐118. 

Hansen, L.P., Diserud, O., Fiske, P., Holm, M., Jensen, A.J., Melle, W., Mork, K.A., Friedland, 

K.D. & Reddin, D.G.  (2007). Developments of models  to predict marine survival and re‐

turn of salmon to Norway. ICES Working Paper, WP2007/12, 1‐11. 

Hansen, M.J. & Nate, N.A. (2005). A method for correcting the relative weight (Wr) index for 

seasonal patterns in relative condition (Kn) with length as applied to walleye in Wisconsin. 

North American Journal of Fisheries Management 25: 1256‐1262. 

Haugland, M., Holst, J.C., Holm, M. & Hansen, L.P. (2006). Feeding of Atlantic salmon (Salmo 

salar L.) post‐smolts  in  the Northeast Atlantic.  ICES  Journal of Marine Science 63: 1488‐

1500. 

Heddell‐Cowie, M. (2005). Importance of the River Teviot to Atlantic salmon, Salmo salar, rod 

catches in the River Tweed, Scotland. Fisheries Management and Ecology 12: 137‐142. 

Heggberget, T.G. (1988). Timing of spawning in Norwegian Atlantic salmon (Salmo salar). Ca‐

nadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 45: 845‐849. 

Heinimaa,  S. & Erkinaro,  J.  (2004). Characteristics  of mature male parr  in  the northernmost 

Atlantic salmon populations. Journal of Fish Biology 64: 219‐226. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 149

 

Hodbay, A.J. & Boehlert, G.W. (2001). The role of coastal ocean variation in spatial and tempo‐

ral patterns in survival and size of coho salmon (Oncorhynchus kisutch). Canadian Journal 

of Fisheries and Aquatic Sciences 58: 2021‐2036. 

Holliday, N. P., Hughes, S. L. & Beszczynska‐Möller, A.  (Eds.)  (2009).  ICES Report on Ocean 

Climate 2008. ICES Cooperative Research Report No. 298. 66 pp. 

Holm, M., Holst, J.C. & Hansen, L.P. (2000). Spatial and temporal distribution of post‐smolts of 

Atlantic salmon (Salmo salar L.) in the Norwegian Sea and adjacent areas. ICES Journal of 

Marine Science 57: 955–964. 

Hubley, P.B., Amiro, P.G. & Gibson, A.J.F. (2008). Changes in scale circulus spacings of an en‐

dangered Atlantic salmon Salmo salar population: evidence of a shift in marine migration? 

Journal of Fish Biology 73: 2321‐2340. 

Hughes, S. & Turrell, W.R. (2003). Prospects for improved oceanic conditions. In: Salmon at the 

edge. D. Mills (ed.), Oxford, Blackwell Science Ltd.: 255‐267. 

Hughes,  S.L., Holliday, N.P. & Beszczynska‐Möller, A.  (eds.)  (2008).  ICES Report  on Ocean 

Climate  (2007).    ICES Cooperative Research Report No. 291. 64 pp.    ICES, Copenhagen, 

Denmark. 

Hughes, S.L., Holliday, N.P., Colbourne, N.E., Ozhigin, V., Valdimarsson, H., Østerhus, S. & 

Wiltshire, K.  (2009).   Comparison of  in  situ  time‐series of  temperature with gridded  sea 

surface  temperature datasets  in  the North Atlantic.    ICES  Journal of Marine Science, 66: 

1467‐1479. 

Huntingford, F.A., Thorpe,  J.E., Garcia de Leaniz, C. & Hay, D.W.  (1992). Patterns of growth 

and  smolting  in autumn migrants  from a Scottish population of Atlantic  salmon, Salmo 

salar L. Journal of Fish Biology 41: 43‐51. 

Hurrell,  J.W. & Dickson, R.R.  (2004). Climate  variability  over  the North Atlantic.  In Marine 

Ecosystems and Climate Variation, N.C. Stenseth et al. (eds). Oxford, U.K.: Oxford Univer‐

sity Press, 15–23. 

Hurrell,  J.W.,  (1995). Decadal  trends  in  the North Atlantic Oscillation:  regional  temperatures 

and precipitation. Science 269: 676‐679. 

Hutchings,  J.A. &  Jones, M.E.B.  (1998). Life history variation and growth  rate  thresholds  for 

maturity  in Atlantic salmon, Salmo salar. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sci‐

ences 55 (supplement 1): 22‐47. 

ICES (2006). ICES Report on Ocean Climate 2005. ICES Cooperative Research Report No. 280. 

47 pp. 

ICES (2007a). Report of the Working Group on North Atlantic salmon (WGNAS), ICES. Inter‐

national Council for the Exploration of the Sea. ICES CM 2007/ACFM:13. 253 pp. 

ICES  (2007b). Report of the Working Group on Integrated Assessments of the Baltic Sea. ICES 

CM 2007/BCC:04. 

ICES (2008a). Report of the Working Group on North Atlantic salmon (WGNAS), ICES. Inter‐

national Council for the Exploration of the Sea. ICES CM 2008/ACOM:18. 235 pp.  

ICES  (2008b). Report of the Baltic Salmon and Trout Assessment Working Group  (WGBAST). 

ICES CM 2008/ACOM:05, 267 pp.   

ICES (2009a). Report of the Study Group on Biological Characteristics as Predictors of Salmon 

Abundance (SGBICEPS). ICES CM 2009/DFC:02, 119 pp. 

ICES  (2009b).  Report  of  the  Baltic  Salmon  and  Trout  Assessment  Working  Group  2009 

(WGBAST), 24–31 March 2009, Oulu, Finland. ICES CM 2009/ACOM:05, 280 pp. 

ICES (2010). Report of the Working Group on North Atlantic salmon (WGNAS), ICES. Interna‐

tional Council for the Exploration of the Sea. ICES CM 2010/ACOM:09. 294 pp.  

150 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Imre, I., Grant, J.W.A. & Cunjak R.A. (2005). Density‐dependent growth of young‐of‐the‐year 

Atlantic  salmon  Salmo  salar  in  Catamaran  Brook, New  Brunswick.  Journal  of Animal 

Ecology 74: 508‐516. 

IPCC (2001) IPCC third assessment report: climate change 2001. Synthesis report (ed. R.T. Wat‐

son and the Core Writing Team). IPPC, Geneva, Switzerland , 184 pp. 

Irish National Salmon Fisheries Review 2008. Report to the Minister of Communications, Ma‐

rine  and Natural Resources. Prepared by the Marine Institute and Central Fisheries Board. 

Jacobsen,  J.A. & Hansen,  L.P.  (2001).  Feeding  habits  of wild  and  escaped  farmed Atlantic 

salmon, Salmo salar L., in the Northeast Atlantic. ICES Journal of Marine Science 59: 916‐

933. 

Jenkins, T.M.Jr., Diehl, S., Kratz, K.W. & Cooper, S.D. (1999). Effects of population density on 

individual growth of brown trout in streams. Ecology 80: 941‐956. 

Jensen, A.J., Johnsen, B.O. & Saksgård, L. (1989). Temperature requirements in Atlantic salmon 

(Salmo salar), brown trout (Salmo trutta), and Arctic char (Salvelinus alpinus) from hatch‐

ing to initial feeding compared with geographic distribution. Canadian Journal of Fisher‐

ies and Aquatic Sciences 46: 786‐789. 

Jensen, A.J.,  Johnsen, B.O. & Heggberget, T.G.  (1991).  Initial  feeding  time of Atlantic  salmon 

(Salmo  salar  L.)  alevins  compared  to  river  flow  and water  temperature  in Norwegian 

streams. Environmental Biology of Fishes 30: 379‐385. 

Jensen, A.J., Zubchenko, A.V., Heggberget,  T.G., Hidsten, N.A.,  Johnsen,  B.O., Kuzmin, O., 

Loenko, A.A., Lund, R.A., Martynov, V.G., Næsje, T.F., Sharov, A.F. & Økland, F. (1999). 

Cessation of the Norwegian drift net fishery: changes observed in Norwegian and Russian 

populations of Atlantic salmon. ICES Journal of Marine Science 56: 84‐95. 

Jensen, A.J. (2003). Atlantic salmon (Salmo salar) in the regulated river Alta: effects of altered 

water temperature on parr growth. River research and Applications 19(7): 733‐747. 

Jónasson,  J.,  V.  Johannsson,  and  S. Oskarsson.  (1994). Ocean mortality  of  ranched Atlantic 

salmon during the second year in the sea. Nordic. J. Freshw. Res. 69: 79‐83. 

Jónasson,  J., Gjerde,  B. & Gjedrem,  T.  (1997). Genetic  parameters  for  return  rate  and  body 

weight of sea‐ranched Atlantic salmon. Aquaculture 154: 219‐231. 

Jones, R.E., Petrell, R.J. & Pauly, D. (1999).   Using modified length‐weight relationships to as‐

sess the condition of fish. Aquaculture Management 20: 261‐276. 

Jonsson, N., Jonsson, B. & Hansen, L.P. (1990a). Partial segregation in the timing of migration 

of Atlantic salmon of different ages. Animal Behaviour 40: 313‐321. 

Jonsson, B., Jonsson, N. & Hansen, L.P. (1990b). Does juvenile experience affect migration and 

spawning of adult Atlantic salmon? Behavioural Ecology and Sociobiology 26: 225‐230. 

Jonsson, N., Hansen, L.P. & Jonsson, B. (1991a). Variation in age, size and repeat spawning of 

adult Atlantic salmon in relation to river discharge. Journal of Animal Ecology 60: 937‐947. 

Jonsson, N., Jonsson, B. & Hansen, L.P. (1991b). Energetic cost of repeat spawning in male and 

female Atlantic salmon (Salmo salar L.). Journal of Fish Biology 39: 739‐744. 

Jonsson,  B. &  Jonsson, N.  (1993).  Partial migration:  niche  shift  versus  sexual maturation  in 

fishes. Reviews in Fish Biology and Fisheries 3: 348‐365. 

Jonsson, N., Jonsson, B. & Fleming, I.A. (1996). Does early growth cause a phenotypically plas‐

tic response in egg production of Atlantic salmon? Functional Ecology 10: 89‐96. 

Jonsson, N.,  Jonsson, B. & Hansen, L.P.  (1997). Changes  in proximate  composition  and  esti‐

mates  of  energetic  costs  during  upstream migration  and  spawning  in Atlantic  salmon 

Salmo salar. Journal of Animal Ecology 66: 425‐436. 

Jonsson, B., Forseth, T., Jensen, A.J. & Næsje, T.F. (2001). Thermal performance of juvenile At‐

lantic salmon, Salmo salar L. Functional Ecology 15: 701‐711. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 151

 

Jonsson, N.,  Jonsson, B. & Hansen, L.P.  (2003). The marine survival and growth of wild and 

hatchery‐reared Atlantic salmon. Journal of Applied Ecology 40: 900‐911. 

Jonsson, N. & Jonsson, B. (2004). Size and age at maturity of Atlantic salmon correlate with the 

North Atlantic Oscillation Index (NAOI). Journal of Fish Biology 64: 241‐247. 

Jonsson, N.,  Jonsson, B. & Hansen, L.P.  (2005). Does climate during embryonic development 

influence parr growth and age of seaward migration in Atlantic salmon (Salmo salar)? Ca‐

nadian journal of Fisheries and Aquatic Sciences 62: 2502‐2508. 

Jonsson,  N.  &  Jonsson,  B.  (2007).  Sea  growth,  smolt  age  at  sexual maturation  in  Atlantic 

salmon. Journal of Fish Biology 71: 245‐252. 

Jonsson, B. &  Jonsson, N.  (2009). A  review of  the  likely effects of climate change on anadro‐

mous Atlantic salmon Salmo salar and brown trout Salmo trutta, with particular reference 

to water temperature and flow. Journal of Fish Biology 75: 2381‐2447. 

Juanes, F., Gephard, S. & Beland, K.F. (2004). Long‐term changes in migration timing of adult 

Atlantic salmon  (Salmo salar) at  the southern edge of  the species distribution. Canadian 

Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 61: 2392‐2400. 

Jutila, E., Jokikokko, E. & Julkunen, M. (2005). The smolt run and post‐smolt survival of Atlan‐

tic salmon, Salmo salar L., in relation to early summer water temperatures in the northern 

Baltic Sea. Ecology of Freshwater Fish 14: 69‐78. 

Jutila, E., Jokikokko, E. & Julkunen, M. (2006). Long‐term changes in the smolt size and age of 

Atlantic salmon, Salmo salar L.,  in a northern Baltic river related to parr density, growth 

opportunity and post‐smolt survival. Ecology of Freshwater Fish 15: 321‐330. 

Kallio‐Nyberg, I., Jutila, E., Saloniemi, I. & Jokikokko, E. (2004). Association between environ‐

mental  factors, smolt size and  the survival of wild and  reared Atlantic salmon  from  the 

Simojoki River in the Baltic Sea. Journal of Fish Biology 65: 122–134. 

Kallio‐Nyberg,  I.,  Jutila,  E.  Jokikokko  E. &  Saloniemi,  I.  (2006).  Survival  of  reared Atlantic 

salmon and sea trout in relation to marine conditions of smolt year in the Baltic Sea. Fish‐

eries Research 80: 295–304. 

Karlsson, L. & Karlström, O.  (1994). The Baltic  salmon  (Salmo  salar L.):  its  history,  present 

situation and future. Dana 10: 61‐85. 

Kennedy, G.J.A. & Strange, C.D. (1986). The effects of  intra‐specific competition on the distri‐

bution of stocked juvenile Atlantic salmon, Salmo salar L., in relation to depth and gradi‐

ents in an upland trout, Salmo trutta L., stream. Journal of Fish Biology 29: 199‐214. 

Kennedy R.J. & Crozier W.W. (2010). Evidence of changing migratory patterns of wild Atlantic 

salmon (Salmo salar L.) smolts in the River Bush, Northern Ireland, and possible associa‐

tions with climate change. Journal of Fish Biology 76: 1786‐1805. 

Kendall, M.G. (1975). Rank correlation methods.  Fourth edition, Charles Griffith: London. 

King, H.R., Pankhurst, N.W., Watts, M. & Pankhurst, P.M.  (2003). Effect of elevated summer 

temperature on gonadal steroid production, vitellogenesis and egg quality  in Tasmanian 

female Atlantic salmon. Journal of Fish Biology 63: 153‐167. 

King, H.R., Pankhurst, N.W. & Watts, M.  (2007). Reproductive  sensitivity  to  elevated water 

temperatures  in  female Atlantic  salmon  is heightened at  certain  stages of vitellogenesis. 

Journal of Fish Biology 70: 190‐205. 

Klemetsen, A., Amundsen, P‐A., Dempson,  J.B.,  Jonsson, B.,  Jonsson, N., OʹConnell, M.F. & 

Mortensen, E. (2003). Atlantic salmon Salmo salar L., brown trout Salmo trutta L. and Arc‐

tic charr Salvelinus alpinus L.: a review of aspects of their life histories. Ecology of Fresh‐

water Fish 12: 1‐59. 

LʹAbée‐Lund,  J.H.  (1989). Significance of mature male parr  in a  small population of Atlantic 

salmon (Salmo salar). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 48: 1015‐1021. 

152 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

LʹAbée‐Lund, J.H., Vøllestad, L.A. & Beldring, S. (2004). Spatial and temporal variation in the 

grilse proportion of Atlantic  salmon  in Norwegian  rivers. Transactions of  the American 

Fisheries Society 133: 743‐761. 

Lacroix, G.L., & Knox, D.  (2005). Distribution of Atlantic salmon  (Salmo  salar) postsmolts of 

different origin in the Bay of Fundy and Gulf of Maine and evaluation of factors affecting 

migration, growth, and survival. Canadian  Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 62: 

1363–1376. 

Lapointe, M.F., Bergeron, N.E., Bérubé, F., Pouliot, M.A. &  Johnston, P. (2004).  Interactive ef‐

fects of substrate sand and silt contents, redd‐scale hydraulic gradients, and interstitial ve‐

locities on egg‐to‐emergence survival of Atlantic salmon (Salmo salar). Canadian Journal 

of Fisheries and Aquatic Sciences 61: 2271‐2277. 

Letcher, B.H. &  Terrick,  T.D.  (1998). Maturation  of male  age‐0 Atlantic  salmon  following  a 

massive, localized flood. Journal of Fish Biology 53(6): 1243‐1252. 

Lobón‐Cerviá, J. (2005). Spatial and temporal variation in the influence of density dependence 

on growth of stream‐living brown trout (Salmo trutta). Canadian Journal of Fisheries and 

Aquatic Sciences 62: 1231‐1242 

Lower, N. & Moore, A.  (2007). The  impact of a brominated  flame retardant on smoltification 

and olfactory  function  in Atlantic salmon smolts. Marine and Freshwater Behaviour and 

Physiology 40: 267‐284. 

Lundqvist, H., Clarke, W.C. & Johansson, H. (1988). The influence of sexual maturation on sur‐

vival  to adulthood of river stocked Baltic salmon, Salmo salar, smolts. Holarctic Ecology 

11: 60‐69. 

Lundqvist, H., McKinnell, S., Fangstam, I. & Berglund, I. (1994). The effect of time, size and sex 

on  recapture  rates and yield after  river  releases of Salmo  salar  smolts. Aquaculture 121: 

245‐257. 

MacCrimmon, H.R. & Gots, B.L.  (1979). World distribution of Atlantic  salmon,  Salmo  salar. 

Journal of the Fisheries Research Board of Canada 36: 422‐457. 

Manly B.F.J. (2001). Randomization, bootstrap and Monte Carlo methods in biology. Chapman 

and Hall/CRC, London, 399 pp. 

Mann, H.B. (1945).  Non‐parametric tests against trend.  Econometrica 13: 245‐259. 

Marshall, C.T., Needle, C.L., Yaragina, N.A., Ajiad, A.M. & Gusev, E. (2004).   Deriving condi‐

tion indices from standard fisheries databases and evaluating their sensitivity to variation 

in stored energy  reserves.   Canadian  Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 61: 1900‐

1917. 

Marshall, E.A., Quinn, T.P., Roff, D.A., Hutchings, J.A., Metcalfe, N.B., Bakke, T.A., Saunders, 

R.L. &  LeRoy  Poff, N.  (1998). A  framework  for  understanding Atlantic  salmon  (Salmo 

salar)  life history. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 55 (supplement 1): 

48‐58. 

Martin, J.H.A. & Mitchell, K.A. (1985). Influence of sea temperature upon the numbers of grilse 

and multi‐sea‐winter Atlantic salmon (Salmo salar) caught in the vicinity of the river Dee 

(Aberdeenshire). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 42: 1513‐1521. 

Martinez J.L., Moran P., Perez J., De Gaudemar B., Beall E., & Garcia‐Vazquez E. (2000). Multi‐

ple paternity  increases effective size of southern Atlantic salmon populations. Molecular 

Ecology 9: 293–298. 

Marty, C. & Beall, E.  (1989). Modalities spatio‐temporalles de  la dispersion d’alevins de sau‐

mon atlantique (Salmo salar L.) a l’emergence. Revue des Sciences de l’eau 2 : 831‐846. 

Mason, J.C. (1976). Response of underyearling coho salmon to supplemental feeding in a natu‐

ral stream. Journal of Wildlife Management 40: 775‐788. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 153

 

McCarthy,  J.L.,  Friedland,  K.D.  &  Hansen,  L.P.  (2008). Monthly  indices  of  the  post‐smolt 

growth of Atlantic salmon from the Drammen river, Norway. Journal of Fish Biology 72: 

1572‐1588. 

McCormick, S.D., Hansen, L.P., Quinn, T.P. & Saunders, R.L. (1998). Movement, migration, and 

smolting of Atlantic salmon (salmo salar). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sci‐

ences 55 (supplement 1): 77‐92. 

Metcalfe, N.B., Huntingford, F.A., Graham W.D. & Thorpe  J.E.  (1989). Early social status and 

the development of life‐history strategies in Atlantic salmon. Proceedings of the Royal So‐

ciety London B 236: 7‐19. 

Metcalfe, N.B. & Thorpe,  J.E.  (1990). Determinants of geographic variation  in  the age of  sea‐

ward‐migrating salmon, Salmo salar. Journal of Animal Ecology 59: 135‐145. 

Metcalfe, N.B. & Thorpe,  J.E.  (1992). Early predictors of  life‐history events:  the  link between 

first  feeding  date,  dominance  and  seawater migration  in Atlantic  salmon,  Salmo  salar. 

Journal of Fish Biology 41(supplement B): 93‐99. 

Metcalfe, N.B., Taylor, A.C. & Thorpe, J.E. (1995). Metabolic rate, social status and life‐history 

strategies in Atlantic salmon. Animal Behaviour 49: 431‐436. 

Mikheev, V.N., Metcalfe, N.B., Huntingford, F.A. & Thorpe J.E. (1994). Size‐related differences 

in behaviour and spatial distribution of  juvenile Atlantic salmon in a novel environment. 

Journal of Fish Biology 45: 379‐386.. 

Moffett, I.J.J., Allen, M., Flanagan, C.F., Crozier W.W. & Kennedy, G.J.A. (2006). Fecundity, egg 

size and early hatchery survival for wild Atlantic salmon, from the River Bush. Fisheries 

Management and Ecology 13: 73‐79. 

Moore, A., Cotter, D., Rogan, G., Quayle, V., Lower, N. & Privitera, L. (2008). The impact of a 

pesticide on  the physiology and behaviour of hatchery reared salmon smolts during  the 

transition from the freshwater to marine environment. Fisheries Management and Ecology 

15: 339‐345. 

Moore, A., Lower, N., Mayer, I. & Greenwood, L. (2007). The  impact of a pesticide on migra‐

tory activity and olfactory  function  in Atlantic salmon  (Salmo salar L.) smolts. Aquacul‐

ture 273: 350‐359. 

Moore, A. & Riley, W.D.  (1992). A  sexually mature  female Atlantic  salmon,  Salmo  salar L., 

smolt. Aquaculture and Fisheries Management 23: 273‐274. 

Moore, A.,  Scott, A.P.,  Lower, N., Katsiadaki,  I. & Greenwood,  L.  (2003).  The  effects  of  4‐

nonylphenol  and  atrazine on Atlantic  salmon  (Salmo  salar L.)  smolts. Aquaculture  222: 

253‐263. 

Moore, A. & Waring, C.P.  (1996). Electrophysiological and endocrinological evidence  that F‐

series  prostaglandins  function  as  priming  pheromones  in mature male Atlantic  salmon 

parr. Journal of Experimental Biology 199: 2307‐2316. 

Moore, D.S., Chaput, G.L. & Pickard, P.R. (1995). The effect of fisheries on the biological char‐

acteristics and survival of mature Atlantic salmon (Salmo salar) from the Miramichi river. 

Water, Science and the Public: The Miramichi Ecosystem. E.M.P. Chadwick (ed.), Special 

Publications of Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 123: 229‐247. 

Myers, R.A.  (1984). Demographic  consequences of precocious maturation pf Atlantic  salmon 

(Salmo salar). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 41: 1349‐1353. 

Myers, R.A. & Hutchings, J.A. (1987). Mating of anadromous Atlantic salmon, Salmo salar L., 

with mature male parr. Journal of Fish Biology 31: 143‐146. 

Nagata, M.  &  Irvine,  J.R.  (1997).  Differential  dispersal  patterns  of male  and  female masu 

salmon fry. Journal of Fish Biology 51: 601‐606. 

154 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Neff, B.D. & Cargnelli, L.M. (2004). Relationships between condition factors, parasite load and 

paternity  in bluegill sunfish, Lepomis macrochirus.   Environmental Biology of Fishes 71: 

297‐304. 

Nicieza, A.G. & Braña, F. (1993). Relationships among smolt size, marine growth, and sea‐age 

at maturity of Atlantic salmon (Salmo salar) in northern Spain. Canadian Journal of Fisher‐

ies and Aquatic Sciences 50: 1632‐1640. 

Niemelä, E., Erkinaro,  J., Dempson,  J.B.,  Julkunen, M., Zubchenko, A., Prusov, S., Svenning, 

M.A., Ingvaldsen, R., Holm, M. & Hassinen, E. (2004). Temporal synchrony and variation 

in abundance of Atlantic salmon  (Salmo salar)  in  two subarctic Barents Sea rivers:  influ‐

ence of oceanic conditions. Canadian  Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 61: 2384‐

2391. 

Niemelä, E., Erkinaro, J., Julkunen, M., Hassinen, E., Länsman, M. & Brørs, S. (2006). Temporal 

variation  in  abundance,  return  rate  and  life  histories  of  previously  spawned  Atlantic 

salmon in a large subatrctic river. Journal of Fish Biology 68: 1222‐1240. 

O’Connell, M.F. & Ash, E.G.M. (1993). Smolt size in relation to age at first maturity of Atlantic 

salmon (Salmo salar): the role of lacustrine habitat. Journal of Fish Biology 42: 551‐569. 

Økland, F., Jonsson, D., Jensen A.J. & Hansen L.P. (1993). Is there a threshold size regulating 

seaward migration of brown  trout and Atlantic salmon?  Journal of Fish Biology 42: 541‐

550. 

O’Maoiléidigh N., Potter, E.C.E., McGinnity, P., Crozier, W.W., Hansen, L.P., Gudbergsson,G., 

Prevost, E., Karlsson, L. and Maclean, J. (2003) Examination of marine survival datasets for 

Atlantic salmon (Salmo salar, L.) in the north‐east Atlantic area. In: Marine mortality of At‐

lantic salmon, Salmo salar, L: methods and measures (ed. E.C.E. Potter, N. O’Maoiléidigh 

and G. Chaput). Fisheries and Oceans Canada; Canadian Science Advisory Secretariat. Re‐

search Document 2003/101, pp 

O’Maoiléidigh, N., Browne, J., McDermott, T., Cullen, A., Bond, N., O’Farrell, M. and Rogan, 

G.   (1996).  Marine survival and exploitation of  Irish salmon stock.   In “Irish Marine sci‐

ence 1995”.  Eds – Keegan, B.F. and O’Connor R., Galway University Press Ltd. 

Parrish, D.L., Behnke, R.J., Gephard, S.R., McCormick, S.D. & Reeves, G.H. (1998). Why arenʹt 

there more Atlantic salmon (Salmo salar)? Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sci‐

ences 55 (supplement 1): 281‐287. 

Parsons, L.S. &, Lear, W.H. (2001). Climate variability and marine ecosystems impacts. A north 

Atlantic perspective. Progress in Oceanography 49: 167‐188. 

Pauly, D. (1981). The relationship between gill surface area and growth performance in fish: a 

generalization of von Bertalanffyʹs  theory of growth.  Journal du Conseil‐Conseil perma‐

nent pour lʹExploration de la Mer 39: 251‐282. 

Peyronnet, A., Friedland, K.D., O’Maoiléidigh, N., Manning, M. & Poole, W.R.  (2007). Links 

between patterns of marine growth and survival of Atlantic salmon Salmo salar, L. Journal 

of Fish Biology 71(3): 684‐700. 

Peyronnet, A., Friedland, K.D. & O’Maoiléidigh, N. (2008). Different ocean and climate factors 

control the marine survival of wild and hatchery Atlantic salmon Salmo salar in the north‐

east Atlantic Ocean. Journal of Fish biology 73: 945‐962. 

Pinder, A.C., Riley, W.D., Ibbotson, A.T. & Beaumont, W.R.C. (2007). Evidence for an autumn 

seaward migration and the subsequent estuarine residence of 0+ juvenile Atlantic salmon 

Salmo salar L., in England. Journal of Fish Biology 71: 260‐264. 

Potter, E.C.E. & Crozier, W.W. (2000). A perspective on the marine survival of Atlantic salmon. 

In: The Ocean  life  of Atlantic  salmon:  environmental  and  biological  factors  influencing 

survival. D. Mills (ed.), Oxford, Fishing News Books, Blackwell Science: 19‐36. 

Power, G. (1969). The salmon of Ungava Bay. Institute of North America: 72. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 155

 

Prevost, E., Chadwick, E.M.P. & Claytor, R.R.  (1992).  Influence of  size, winter duration  and 

density on sexual maturation of Atlantic salmon  (Salmo salar)  juveniles  in Little Codroy 

River (southwest Newfoundland). Journal of Fish Biology 41: 1013‐1019. 

Quinn, T.P. (2005). The behaviour and ecology of Pacific salmon and trout. University of Wash‐

ington Press, Seattle. 

Quinn, T.P., McGinnity, P. & Cross, T.F. (2006). Long‐term declines in body size and shifts in 

run timing of Atlantic salmon in Ireland. Journal of Fish Biology 68: 1713‐1730. 

R Development Core Team (2007). R: A language and environment for statistical computing. R 

Foundation  for  Statistical  Computing,  Vienna,  Austria.  ISBN  3‐900051‐07‐0,  URL 

http://www.R‐project.org. 

Randall, R.G. (1989). Effect of sea‐age on the reproductive potential of Atlantic salmon (Salmo 

salar) in eastern Canada. Canadian Journal Fisheries and Aquatic Sciences 46:  221‐2218. 

Rayner, N.A., Parker, D.E., Horton, E.B., Folland, C.K., Alexander, L.V., Rowell, D.P., Kent E.C. 

& Kaplan, A. (2003). Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine 

air  temperature since  the  late Nineteenth Century.  Journal of Geophysical Research 108, 

(D14), 4407. doi:10.1029/2002JD002670 

Reddin,  D.G.,  Shearer, W.M.  &  Burfitt,  R.F.  (1984).  Intercontinental migrations  of  Atlantic 

salmon (Salmo salar L.). ICES CM 1984/M11. 

Ricker, W.E. (1975). Computation and Interpretation of Biological Statistics of Fish Populations. 

Bull. Fish. Res. Bd Can. 191. 

Ricker, W.E. (1976). Review of the rate of growth and mortality of Pacific salmon in salt water, 

and noncatch mortality caused by fishing. J. Fish. Res. Bd  Can. 33: 1483‐1524. 

Riddell, B.E. & Leggett, W.C. (1981). Evidence of an adaptive basis for geographic variation of 

body morphology, and time of downstream migration of Juvenile Atlantic salmon (Salmo 

salar). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 38: 308‐320. 

Riley, S.C. & Power, G. (1987). Age at maturity in landlocked and anadromous Atlantic salmon 

parr from two Quebec rivers. Environmental Biology of Fishes 19: 223‐228. 

Riley, W.D., Eagle, M.O. &  Ives, S.J.  (2002). The onset of downstream movement of  juvenile 

Atlantic salmon, Salmo salar L.,  in a chalk stream. Fisheries Management and Ecology 9: 

87‐94. 

Riley, W.D. (2007). Seasonal downstream movements of  juvenile Atlantic salmon, Salmo salar 

L., with evidence of solitary emigration of smolts. Aquaculture 273: 194‐199. 

Riley, W.D., Ibbotson, A.T., Lower, N., Cook, A.C., Moore, A., Mizuno, S., Pinder, A.C., Beau‐

mont, W.R.C. & Privitera, L. (2008). Physiological seawater adaptation in juvenile Atlantic 

salmon, Salmo salar L. autumn migrants. Freshwater Biology 53: 745‐755. 

Riley, W.D.,  Ibbotson, A.T. & Beaumont, W.R.C.  (2009). Adult  returns  from Atlantic  salmon, 

Salmo salar L., parr autumn migrants. Fisheries Management and Ecology 16: 75‐76. 

Rimmer, D.M., Paim, U. & Saunders, R.L.  (1983). Autumnal habitat  shift of  juvenile Atlantic 

salmon (Salmo salar) in a small river. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 

40: 671‐680. 

Rimmer, D.M., Paim, U. & Saunders, R.L. (1984). Changes  in the selection of microhabitat by 

juvenile Atlantic salmon  (Salmo salar) at  the summer‐autumn  transition  in a small river. 

Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 41: 469‐475. 

Ritter,  J.A.  (1993). Changes  in Atlantic  salmon  (Salmo  salar) harvest  and  stock  status  in  the 

North Atlantic.  In: Salmon  in  the sea and new enhancement strategies, Mills, D.H.  (ed.), 

Fishing News Books, Oxford, 3‐25. 

156 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

Rivot, E., Perrier, C.,  Jouanin, C., Roussel,  J‐M., Riera, P. & Bagliniere,  J‐L.  (Poster) Climate 

change may  affect growth  and  life history  in Atlantic  salmon  juveniles over  the  last  30 

years. 

Roff, D.A. (1992). The evolution of life history. Chapman & Hall, New York & London. 

Rogers,  J.C.  (1984). The Association between  the North Atlantic Oscillation and  the Southern 

Oscillation in the Northern Hemisphere. Monthly Weather Review 112: 1999–2015. 

Rosenthal, R. (1979).   The “file drawer problem” and tolerance for null results.   Psychological 

Bulletin 86: 638‐641. 

Rowe, D.K. & Thorpe,  J.E.  (1990). Suppression of maturation  in male Atlantic salmon  (Salmo 

salar L.) parr by reduction in feeding and growth during spring months. Aquaculture 86: 

291‐313. 

Rowe, D.K., Thorpe, J.E. & Shanks, A.M. (1991). Role of fat stores in maturation of male Atlan‐

tic salmon (Salmo salar) parr. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 48: 405‐

413. 

Russell, I.C., Ives, M.J., Potter, E.C.E., Buckley, A.A. & Duckett L. (1995) Salmon and migratory 

trout statistics for England and Wales, 1951‐1990. MAFF Directorate of Fisheries Research, 

Data Report No. 38, 252 pp. 

Salminen, M.  (1997).  Relationships  between  smolt  size  and  sea‐age  at maturity  in Atlantic 

salmon ranched in the Baltic Sea. Journal of Applied Ichthyology 13: 121‐130. 

Salminen, M., Kuikka, S. & Erkamo, E.  (1994). Divergence  in  the  feeding migration of Baltic 

salmon  (Salmo salar L.);  the significance of smolt size. Nordic  Journal of Freshwater Re‐

search 69: 32‐42. 

Salminen, M, Kuikka, S. and Erkamo, E. (1995). Annual variability  in survival of sea‐ranched Baltic salmon, Salmo salar L.: significance of smolt size and marine conditions. Fisheries 

Management and Ecology: 2, 171‐184.  

Saunders, R.L. & Schom, C.B. (1985). Importance of the variation in life history parameters of 

Atlantic salmon (Salmo salar). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 42: 615‐

618. 

Scarnecchia, D.L. (1983). Age at sexual maturity in Icelandic stocks of Atlantic salmon (Salmo 

salar). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 40: 1456‐1468. 

Scarnecchia, D.L., Isaksson, A. & White, S.E. (1989). Effects of oceanic variations and the West 

Greenland  fishery  on  age  at maturity  of  Icelandic west  coast  stocks  of Atlantic  salmon 

(Salmo salar). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 46(1): 16‐27. 

Scarnecchia, D.L.,  Isaksson, A. & White,  S.E.  (1991). Effects of  the Faroese  long  line  fishery, 

other oceanic  fisheries and oceanic variations on age at maturity of  Icelandic north coast 

stocks of Atlantic salmon (Salmo salar). Fisheries Research 10: 207‐228. 

Schaffer, W.M. & Elson, P.F. (1975). The adaptive significance of variation in life history among 

local populations of Atlantic salmon in North America. Ecology 56: 577‐590. 

Shearer, W.M.  (1990).   The Atlantic salmon  (Salmo salar L.) of  the North Esk with particular 

reference  to  the relationship between both river and sea age and  time of return  to home 

waters.  Fisheries Research, 10: 93‐103. 

Simpson, A.L. (1992). Differences  in body size and  lipid reserves between maturing and non‐

maturing Atlantic salmon parr, Salmo salar L. Canadian Journal of Zoology 70: 1737‐1742. 

Skilbrei, O.T. (1989). Relationship between smolt length and growth and maturation in the sea 

of individually tagged Atlantic salmon (Salmo salar). Aquaculture 83: 95‐108. 

Solomon, D.J.  (1978). Migration  of  smolts  of Atlantic  salmon  (Salmo  salar L.)  and  sea  trout 

(Salmo trutta L.) in a chalkstream. Environmental Biology of Fishes 3: 223‐229. 

ICES SGBICEPS REPORT 2010 | 157

 

Solomon, D.J. & Lightfoot, G.  (2007). Climate  change and  chalkstream  salmon. Environment 

Agency, South West Region report. South Wessex Area, Environment Agency. V 1.5: 23pp. 

Staurnes, M., Sigholt, T., Asgard, T. & Baeverfjord, G. (2001). Effects of a temperature shift on 

seawater challenge test performance in Atlantic salmon (Salmo salar) smolts. Aquaculture 

201: 153‐159. 

Stearns, S.C. (1992). The evolution of life histories. Oxford, Oxford University Press. 

Stewart, D.C., Smith, G.W. & Youngson, A.F.  (2002). Tributary‐specific variation  in  timing of 

return of Atlantic salmon (Salmo salar) to fresh water has a genetic component. Canadian 

Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 59: 276‐281. 

Stewart,  D.C, Middlemas,  S.J.  &  Youngson  A.F.  (2006).  Population  structuring  in  Atlantic 

salmon  (Salmo  salar): evidence of genetic  influence on  the  timing of  smolt migration  in 

sub‐catchment stocks. Ecology of Freshwater Fish 15: 552‐558. 

Summers, D.W. (1995). Long‐term changes in the sea‐age at maturity and seasonal time of re‐

turn of salmon, Salmo salar L., to Scottish rivers. Fisheries Management & Ecology 2: 147‐

156. 

Sutton, S.G., Bult, T.P. & Haedrich, R.L. (2000). Relationships among fat weight, body weight, 

water weight,  and  condition  factors  in wild Atlantic  salmon  parr.  Transactions  of  the 

American Fisheries Society 129: 527‐538. 

Sutton, R.T. & Hodson, D.L.R. (2005). Atlantic forcing of North American and European sum‐

mer climate.  Science 309: 115‐118. 

Swansburg, E., Chaput, G., Moore, D., Caissie, D. & El‐Jabi, N. (2002). Size variability of juve‐

nile Atlantic salmon: links to environmental conditions. Journal of fish Biology 61: 661‐683. 

Taranger, G.L. & Hansen, T. (1993). Ovulation and egg survival following exposure of Atlantic 

salmon, Salmo salar L., broodstock to different water temperatures. Aquaculture and Fish‐

eries Management 24: 151‐156. 

Thorpe, J.E., Morgan, R.I.G., Talbot, C. & Miles, M.S. (1983). Inheritance of developmental rates 

in Atlantic salmon, Salmo salar L. Aquaculture 33:119‐128. 

Thorpe,  J.E., Miles, M.S. & Keay, D.S.  (1984). Developmental  rate,  fecundity and egg  size  in 

Atlantic salmon, Salmo salar L. Aquaculture 43: 289‐305. 

Thorpe, J.E. (1989). Developmental variation in salmonid populations. Journal of Fish Biology 

35 (supplement A): 295‐303.   

Thorpe, J.E. (1990). Variation in life‐history strategies in salmonids. Polskie Archiwum Hydro‐

biologii 37(1‐2): 3‐12. 

Thorpe, J.E. (1994). Reproductive strategies in Atlantic salmon (Salmo salar L.). Aquaculture & 

Fisheries Management 25: 77‐87. 

Thorpe, J.E. (2007). Maturation responses of salmonids to changing developmental opportuni‐

ties. Marine Ecology Progress Series 335: 285‐288. 

Todd, C.D., Hughes, S.L., Marshall, C.T., MacLean, J.C., Lonergan, M.E. & Biuw, E.M. (2008). 

Detrimental  effects  of  recent  ocean  surface  warming  on  growth  condition  of  Atlantic 

salmon. Global Change Biology 14: 958‐970. 

Turrell, W.R. & Shelton, R.G.J. (1993). Climatic change in the north‐eastern Atlantic and its im‐

pacts on salmon stocks. In: Salmon in the sea and new enhancement strategies,  Mills, D.H. 

(ed.), Fishing News Books, Oxford, 40‐78. 

UK Climate  Impacts Programme  (2002). Climate change scenarios  for  the UK: The UKCIPO2 

Briefing Report, April 2002. 

Vøllestad, L.A., Hirst, D., LʹAbée‐Lund, J.H., Armstrong, J.D., MacLean, J.C., Youngson, A.F. & 

Stenseth, N.C.  (2009). Divergent  trends  in anadromous  salmonid populations  in Norwe‐

158 | ICES SGBICEPS REPORT 2010

 

gian and Scottish rivers. Proceedings of the Royal Society B‐Biological Sciences, 276: 1021‐

1027. 

Watts, M., Pankhurst, N.W. & King, H.R. (2004). Maintenance of Atlantic salmon, (Salmo salar) 

at elevated  temperatures  inhibits cytochrome P450 aromatase activity  in  isolated ovarian 

follicles. General and Comparative Endocrinology 135: 381‐390. 

Webb, J.H. & McLay, H.A. (1996). Variation in the time of spawning of Atlantic salmon (Salmo 

salar) and  its  relationship  to  temperature  in  the Aberdeenshire Dee, Scotland. Canadian 

Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 53: 2739‐2744. 

Webb, J.H. & Campbell, R.N.B. (2000). Patterns of run timing in adult Atlantic salmon return‐

ing to Scottish rivers ‐ some new perspectives and management implications. In: Manag‐

ing wild Atlantic salmon: New challenges ‐ New techniques. F.G.J. Whoriskey & Whelan, 

K.E. (eds.), The Atlantic Salmon Trust, 100‐138. 

Webb,  J.H., Fryer, R.J., Taggart,  J.B., Thompson, C.E. & Youngson, A.F.  (2001). Dispersion of 

Atlantic salmon (Salmo salar) fry from competing families as revealed by DNA profiling. 

Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 58: 2386‐2395. 

Wells, B.K., Grimes, C.B., Sneva,  J.G., McPherson, S. & Waldvogel,  J.B.  (2008). Relationships 

between oceanic conditions and growth of Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) 

from California, Washington and Alaska, USA. Fisheries Oceanography 17(2): 101‐125. 

Welton, J.S., Beaumont, R.C. & Ladle, M. (1999). Timing of migration and changes in age struc‐

ture of Atlantic salmon, Salmo salar L., in the River Frome, a Dorset chalk stream, over a 

24‐year period. Fisheries Management and Ecology 6: 437‐458. 

Whalen, K.G. & Parrish, D.L. (1999). Effect of maturation on parr growth and smolt recruitment 

of Atlantic salmon. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 56: 79‐86. 

Wilkie, N.F. (2006). Phenotypic and genetic variation within and among seven populations (six 

endangered) of Maine Atlantic salmon (Salmo salar). University of Maine MS Thesis, 65pp. 

Wootton, R.J. (1998). Ecology of Teleost Fish. Second edition, Kluwer, London. 

Youngson, A.F., Buck, R.J.G., Simpson, T.H. & Hay, D.W. (1983). The autumn and spring emi‐

grations of  juvenile Atlantic  salmon,  Salmo  salar L.,  from  the Girnock Burn, Aberdeen‐

shire, Scotland: environmental release of migration. Journal of Fish Biology 23: 625‐639. 

Youngson, A.F., Jordan, W.C. & Hay, D.W. (1994). Homing of Atlantic salmon (Salmo salar L.) 

to a tributary spawning stream in a major river catchment. Aquaculture 121: 259‐267. 

Youngson, A.F., Malcolm,  I.A., Thorley,  J.L., Bacon, P.J. & Soulsby, C.  (2004). Long‐residence 

groundwater effects on incubating salmonid eggs: low hyporheic oxygen impairs embryo 

development. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 61: 2278‐2287. 

Zydlewski, G.B., Haro, A. & McCormick, S.D. (2005). Evidence for cumulative temperature as 

an initiating and terminating factor in downstream migratory behavior of Atlantic salmon 

(Salmo salar) smolts. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 62: 68‐78.