蘇格蘭魚類遷徙模型研究

田夢影 周逸杰 劉逸翔

摘 ?要：蘇格蘭鯡魚和鯖魚是蘇格蘭漁業(yè)的重要經(jīng)濟貢獻，了解以上兩種魚隨海洋溫度上升而向北極遷移的現(xiàn)象對維持海洋生物物種穩(wěn)定性具有重大作用。首先，我們基于HadlSST數(shù)據(jù)集，得到了1870～2019年的全球海平面遙感溫度數(shù)據(jù)，裁切北大西洋信息，并利用灰色模型預測未來50年不同緯度位置的北大西洋海表溫度的變化，從而推測兩種魚類在未來的遷徙狀況。其次，我們又對捕魚公司的捕魚情況進行了分析，最后得出結(jié)論人類要對海洋的一些基礎(chǔ)問題多加關(guān)注，才能更好的生存發(fā)展。

關(guān)鍵詞：溫室氣體;衛(wèi)星遙感;灰色模型預測

1.引言

自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應(yīng)也隨之增強，從而引起全球氣候變暖等一系列嚴重問題[1]。海洋變暖會導致各種十分復雜的后果，包括海冰融化、海平面上升、海水中溶氧降低和區(qū)域氣候異常的頻率增加等，并隨之帶來對從微生物、藻類到頂級掠食者所有生態(tài)系統(tǒng)組成部分以及整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的各種生物學影響[2]。海表溫度的升高會對魚類產(chǎn)生各種重要影響，運用貝葉斯分析方法結(jié)果顯示，海表溫度上升導致珊瑚減少，珊瑚礁魚類種群的大小、結(jié)構(gòu)、密度和營養(yǎng)成分會隨之發(fā)生改變[3]。

2. 模型的建立與求解

2.1 海溫上升模型

2.1.1 溫度數(shù)據(jù)的獲取

我們所得到的原始數(shù)據(jù)是從遙感衛(wèi)星下載的全球海洋信息，本文只研究北大西洋以北的海表溫度，所以要對原始數(shù)據(jù)進行區(qū)域性切割。本文的區(qū)域分割，指的是將龐大的全球海表溫度數(shù)據(jù)進行預處理后再進行區(qū)域劃分，將其中感興趣的數(shù)據(jù)片段提取出來再次做進一步分析處理，把其它不需要用到的數(shù)據(jù)去掉。區(qū)域分割的最主要目的，就是減少后面分析處理時那些冗余的數(shù)據(jù)和多余的信息。經(jīng)區(qū)域分割可觀察到北大西洋以北近100年海表溫度產(chǎn)生的變化如圖1。

2.1.2建立灰色預測模型GM

2.1.4 結(jié)論

根據(jù)公式推算出五十年后的十月份比現(xiàn)在溫度高了1.35度，然后預測得到的五十年后每高一緯度溫度會降0.28，可推算得知向北移4.8度，該區(qū)域魚群規(guī)模與現(xiàn)在的魚群規(guī)模相當。

2.2 捕魚公司捕魚情況研究

通過對魚群規(guī)模隨時間以及緯度變化的預測數(shù)據(jù)，我們可以得出維持初始魚群規(guī)模的位置偏移量與年份之間的關(guān)系。假設(shè)保持魚群規(guī)模不變的標準為不少于原始規(guī)模的95%，得到在正常條件下的數(shù)據(jù)（魚群溫感為5℃）。

而當發(fā)生了最壞的情況時，即魚群對水溫的變化非常敏感時，我們將模型中兩種魚類的初始參數(shù)做出了相對應(yīng)的改變，并得出結(jié)果（魚群溫感為2.5℃）。

同理得到最好情況時魚群的遷移狀況（魚群溫感為7.5℃）。

所以在當前數(shù)據(jù)假定的條件下，在兩種魚超出捕撈范圍，小型捕魚公司能捕捉到魚的最好、正常以及最壞情況如下所示（單位：年）。

3. 結(jié)論

基于我們的分析，我們得出以下結(jié)論：

全球變暖帶來的自然現(xiàn)象會引起海水表面溫度上升，繼而影響大海中的生物，隨著溫度的上升，海洋魚類和無脊椎動物可能遷移到更高緯度地區(qū)及更深水域。蘇格蘭大西洋的兩種魚類在未來會隨著海水溫度的上升而不斷向北方溫度更低、更適宜自身生存的地方遷徙。人類社會四大產(chǎn)業(yè)之一的漁業(yè)也會因此受到影響。小型捕撈公司需要改變自身營業(yè)方式來保持利潤，若營業(yè)方式還需要依據(jù)魚類遷徙的位置不斷調(diào)整。魚類向北遷徙還會對漁民收入產(chǎn)生一定的影響。

海洋正面臨著以前所未有速度增加的人類活動，對海洋、生物、礦藏的過度開發(fā)，溫室氣體的大量排放以及過量的富營養(yǎng)物被排入海中所帶來的巨大壓力。因此，為了更好保護人類自身，需要了解更多海洋基礎(chǔ)研究的進展。

參考文獻

[1] ?楊林林. 海洋熱數(shù)據(jù)有助于發(fā)現(xiàn)魚類遷徙的秘密[J]. 漁業(yè)信息與戰(zhàn)略，2016，31（01）：73-74.

[2] ?蘇艷莉. 環(huán)境溫度對魚類的影響及預防研究[J]. 農(nóng)技服務(wù)，2015，32（07）：191-192+181.

[3] ?李榮輝. 魚類棲息遷徒習性及其監(jiān)測技術(shù)研究[D]. 廣西大學，2013.