蘇格蘭魚類遷徙路線研究

李子熙

摘 要：隨著全球海洋溫度的迅速上升，鯖魚和鯡魚的生活環境發生了變化，迫使它們向北遷移。這種現象嚴重影響了當地小型漁業公司的未來發展。為了應對這一潛在危機，我們建立了魚溫度空間遷移模型。為了預測兩種魚類的遷移路線，我們使用逐步回歸預測方法來預測未來50年蘇格蘭的海水溫度變化。另外，我們使用克里格插值法在平面坐標上建立了魚類群和海洋溫度的三維模型，得到鯡魚遷移到62-70N，11.5-15W，鯖魚遷移到64-75N的范圍，以及未來50年魚類向北方遷移的趨勢。

關鍵詞：克里格插值法;逐步回歸分析;遷移路線

1.引言

隨著城市化和工業化的快速發展，全球氣候變暖引起人們的深切關注。海洋與氣候變化有著密切的關系[1]。在過去的40年中，海洋表面溫度迅速上升，大約每10年增加0.11oC[2]。盡管海洋的變暖趨勢比陸地變慢，但分布由于海洋中的物理障礙較少，海洋中的海洋物種中的遷移速率比陸生物種高[3]。北大西洋也不例外，根據文獻記載在過去的40年中，北大西洋的海表溫度也發生了很大變化。鯡魚的最適溫度為4.6oC，鯖魚的最適溫度為7oC，這可能導致鯡魚和鯖魚的遷移，這在蘇格蘭的漁業收入中發揮著重要作用。由于許多蘇格蘭小型捕撈公司的船上都沒有冷藏設備，因此，一旦它們走得太遠，便無法帶回新鮮魚，這意味著它們不再能夠繼續捕魚。

2.魚-溫度時間遷移模型

2.1 漁業區的2D提取

由于淺灘的遷移路徑存在于二維平面中，因此未來50年中淺灘的遷移位置逐年協調。本研究將圖像劃分為1000*10000個區域，并逐月逐年提取蘇格蘭漁業區的SST。生成一個25*25的矩陣，以在51至63N和4至16W的范圍內均勻地表示該區域。由于全球氣溫每年在一個均勻的月份上升緩慢，為了使結果變化更加明顯，溫度被均勻地分成14個網格（-3.5℃～3.5℃）的溫度范圍內的300個相等的部分來表示溫度。

經過上述切割和數值采集后，從每個矩陣中均勻提取16個采樣點，以生成代表一年零一個月溫度的4*4矩陣。考慮到30年零12個月數據的復雜性，我們簡化了模型。考慮到鯡魚和鯖魚的生產主要在捕撈季節，英國的秋季捕撈季節是在10月至12月左右，并且連續相鄰月份的魚類運動范圍可以忽略不計，我們在過去30年中，對11月樣本點的一對一預測。

對于1990-2019日歷年11月的每個點都進行了逐步回歸預測，因此我們依次使用生成的矩陣的NTH點來制作合成的1*16矩陣，以獲得下一個NTH年的區域分布溫度。

2.2 空間區域的溫度變化

淺灘的遷移隨空間溫度的變化而變化，鯡魚的適應溫度范圍確定為：0-10℃，最佳溫度為4.6℃，鯡魚的適應溫度范圍為：5-20℃，最佳溫度為7℃。因此，我們需要考慮控制特性在空間位置上的變化分布，并通過為整個海域溫度生成16個采樣點來估計要插值的點的特性。通過克里格插值，我們獲得了未來50年海洋表面每個點的溫度圖，并將它們呈現為三維圖。x和y坐標分別表示經度和緯度，z坐標表示特定坐標中的溫度。

2.3 魚的遷移途徑

考慮到淺灘的空間遷移范圍，當有多個區域的溫度接近淺灘的最佳溫度時，淺灘的最可能遷移位置位于接近最佳溫度區域的中心。因此，我們在某個點對區域進行了篩選，淺灘可以在最佳溫度范圍內生存。計算選定點的經度和緯度的平均值，以生成新的坐標，作為在遷移過程中最可能出現的淺灘位置。

根據以上模型，我們可以確定每年適合鯡魚和鯖魚生活的溫度區域，確定淺灘的坐標，然后將其描繪成圖表。可以確定未來50年每年鯡魚和鯖魚的位置，從而獲得未來50年淺灘的遷移路線圖。

分析遷徙路線可以得出，盡管兩種魚類的生存溫度和最適度不同，但兩種魚類的趨勢是向北遷徙。

3.結論

通過建立魚溫度空間遷移模型，采用漸進回歸預測的方法獲得了未來50年的溫度數據。在數據有限的情況下，建立的魚-溫度空間遷移模型可以較好地反映二維平面溫度變化趨勢的差異，最終的溫度預測結果呈緩慢上升趨勢，客觀存在而且沒有明顯的變化，而且魚的遷移路線通常向北移動。

參考文獻

[1] 李均鵬，祝開艷，楊澍. 基于遷移學習的復雜場景海洋魚類識別方法[J]. 計算機應用與軟件，2019，36（09）：168-174.

[2] 李榮輝. 魚類棲息遷徒習性及其監測技術研究[D]. 廣西大學，2013.

[3] 魏澤勛. 全球氣溫升高背景下的海平面變化數值模擬[C]. 中國海洋湖沼學會水文氣象分會. 遼寧省氣象局、丹東市氣象局、中國海洋湖沼學會氣象分會、中國海洋湖沼學會潮汐海平面專業委員會、中國海洋湖沼學會計算物理專業委員會、山東（暨青島市）海洋湖沼學會2011年聯合學術研討會論文摘要集. 中國海洋湖沼學會水文氣象分會：中國海洋湖沼學會，2011：5.