苏格兰鱼类迁徙路线研究

李子熙

摘 要：随着全球海洋温度的迅速上升，鲭鱼和鲱鱼的生活环境发生了变化，迫使它们向北迁移。这种现象严重影响了当地小型渔业公司的未来发展。为了应对这一潜在危机，我们建立了鱼温度空间迁移模型。为了预测两种鱼类的迁移路线，我们使用逐步回归预测方法来预测未来50年苏格兰的海水温度变化。另外，我们使用克里格插值法在平面坐标上建立了鱼类群和海洋温度的三维模型，得到鲱鱼迁移到62-70N，11.5-15W，鲭鱼迁移到64-75N的范围，以及未来50年鱼类向北方迁移的趋势。

关键词：克里格插值法;逐步回归分析;迁移路线

1.引言

随着城市化和工业化的快速发展，全球气候變暖引起人们的深切关注。海洋与气候变化有着密切的关系[1]。在过去的40年中，海洋表面温度迅速上升，大约每10年增加0.11oC[2]。尽管海洋的变暖趋势比陆地变慢，但分布由于海洋中的物理障碍较少，海洋中的海洋物种中的迁移速率比陆生物种高[3]。北大西洋也不例外，根据文献记载在过去的40年中，北大西洋的海表温度也发生了很大变化。鲱鱼的最适温度为4.6oC，鲭鱼的最适温度为7oC，这可能导致鲱鱼和鲭鱼的迁移，这在苏格兰的渔业收入中发挥着重要作用。由于许多苏格兰小型捕捞公司的船上都没有冷藏设备，因此，一旦它们走得太远，便无法带回新鲜鱼，这意味着它们不再能够继续捕鱼。

2.鱼-温度时间迁移模型

2.1 渔业区的2D提取

由于浅滩的迁移路径存在于二维平面中，因此未来50年中浅滩的迁移位置逐年协调。本研究将图像划分为1000*10000个区域，并逐月逐年提取苏格兰渔业区的SST。生成一个25*25的矩阵，以在51至63N和4至16W的范围内均匀地表示该区域。由于全球气温每年在一个均匀的月份上升缓慢，为了使结果变化更加明显，温度被均匀地分成14个网格（-3.5℃～3.5℃）的温度范围内的300个相等的部分来表示温度。

经过上述切割和数值采集后，从每个矩阵中均匀提取16个采样点，以生成代表一年零一个月温度的4*4矩阵。考虑到30年零12个月数据的复杂性，我们简化了模型。考虑到鲱鱼和鲭鱼的生产主要在捕捞季节，英国的秋季捕捞季节是在10月至12月左右，并且连续相邻月份的鱼类运动范围可以忽略不计，我们在过去30年中，对11月样本点的一对一预测。

对于1990-2019日历年11月的每个点都进行了逐步回归预测，因此我们依次使用生成的矩阵的NTH点来制作合成的1*16矩阵，以获得下一个NTH年的区域分布温度。

2.2 空间区域的温度变化

浅滩的迁移随空间温度的变化而变化，鲱鱼的适应温度范围确定为：0-10℃，最佳温度为4.6℃，鲱鱼的适应温度范围为：5-20℃，最佳温度为7℃。因此，我们需要考虑控制特性在空间位置上的变化分布，并通过为整个海域温度生成16个采样点来估计要插值的点的特性。通过克里格插值，我们获得了未来50年海洋表面每个点的温度图，并将它们呈现为三维图。x和y坐标分别表示经度和纬度，z坐标表示特定坐标中的温度。

2.3 鱼的迁移途径

考虑到浅滩的空间迁移范围，当有多个区域的温度接近浅滩的最佳温度时，浅滩的最可能迁移位置位于接近最佳温度区域的中心。因此，我们在某个点对区域进行了筛选，浅滩可以在最佳温度范围内生存。计算选定点的经度和纬度的平均值，以生成新的坐标，作为在迁移过程中最可能出现的浅滩位置。

根据以上模型，我们可以确定每年适合鲱鱼和鲭鱼生活的温度区域，确定浅滩的坐标，然后将其描绘成图表。可以确定未来50年每年鲱鱼和鲭鱼的位置，从而获得未来50年浅滩的迁移路线图。

分析迁徙路线可以得出，尽管两种鱼类的生存温度和最适度不同，但两种鱼类的趋势是向北迁徙。

3.结论

通过建立鱼温度空间迁移模型，采用渐进回归预测的方法获得了未来50年的温度数据。在数据有限的情况下，建立的鱼-温度空间迁移模型可以较好地反映二维平面温度变化趋势的差异，最终的温度预测结果呈缓慢上升趋势，客观存在而且没有明显的变化，而且鱼的迁移路线通常向北移动。

参考文献

[1] 李均鹏，祝开艳，杨澍. 基于迁移学习的复杂场景海洋鱼类识别方法[J]. 计算机应用与软件，2019，36（09）：168-174.

[2] 李荣辉. 鱼类栖息迁徒习性及其监测技术研究[D]. 广西大学，2013.

[3] 魏泽勋. 全球气温升高背景下的海平面变化数值模拟[C]. 中国海洋湖沼学会水文气象分会. 辽宁省气象局、丹东市气象局、中国海洋湖沼学会气象分会、中国海洋湖沼学会潮汐海平面专业委员会、中国海洋湖沼学会计算物理专业委员会、山东（暨青岛市）海洋湖沼学会2011年联合学术研讨会论文摘要集. 中国海洋湖沼学会水文气象分会：中国海洋湖沼学会，2011：5.