孙钰婷 易天灏 肖菥

摘要：全球变暖引起的海洋变暖改变了海洋生物的栖息地，迫使它们去寻找熟悉的地方生活。小型渔业公司的利润取决于海洋生物物种的稳定性，因此可能会受到严重干扰。如果不采取有效的措施，这些鱼群将面临巨大的损失，经过分析，我们认为海水温度是未来影响鱼群位置的关键因素。我们分两步建立了海洋水温预测模型。首先，在三维空间中研究北大西洋温度的差异，建立海洋温度场模型。然后，进一步研究北大西洋气温随时间的变化，建立气温时间预测模型。根据纬度-温度曲线，在高纬度地区，5°纬度的变化很可能导致10°C左右的温度变化，海水温度随深度的变化也非常明显，季节间的变化也不尽相同。以GDP、世界总人口、CO2排放量三个指标的历史数据为预测指标，利用盐度和碱度的预测间接反映了海水温度的变化。

关键词：海洋变暖;温度场模型;线性模型;资产重新配置

1 引言

气候变暖是当今世界面临的环境危机。全球变暖引起的全球海洋温度升高将影响许多海洋生物的栖息地质量[1]。当温度变化足够大时，这些物种将迁移到适合它们生活的新栖息地。如果未来全球海洋温度继续上升，将导致海洋生物灭绝、海洋风暴加剧等更严重的后果[2]。

在美国，由于全球海洋温度上升，缅因州龙虾种群呈现出明显的栖息地北移趋势。我们相信，这种地理种群的变化也将在更多海洋物种中广泛存在。鲭鱼和鲱鱼是苏格兰主要的经济鱼类。它们主要生活在10℃左右的水域[3]，在这个季节迁徙。一旦它们的季节性栖息地或迁徙路线因全球海洋温度升高而改变，它们可能会严重扰乱依赖于这些物种稳定性的公司的生计。因此，苏格兰北大西洋渔业管理联盟有必要更好地了解苏格兰附近鲱鱼和鲭鱼种群的位置变化。

2 海水温度预测模型

2.1 海水温度带来的影响

由于环境变化，鲱鱼和鲭鱼的地理种群发生了变化。最重要的可测量指标是海水温度。因此，分析海水温度的变化以及变化的来源，将有助于我们进一步探索鱼类的未来位置。建立模型用来识别这两个物种最有可能被发现的地方。位置主要取决于海水温度，海水温度由许多因素决定，如温室气体排放量和氧饱和度百分比。

首先，我们简单地认为海水吸收释放的热量。我们在NOAA官方网站上选择全球海洋水温数据，并用类似时间的数据补充缺失的历史数据。然后，确定研究区域为北大西洋，纬度在0°N-75°N之间，经度在90°W-10°E之间。在此期间提取海面温度，将其分为四个季节，每十年计算一次。结果表明，近60年来，海温总体呈明显上升趋势，几乎上升了1℃。其中，气温变化最为明显的是春夏季，增幅为2℃。

众所周知，随着纬度的升高，温度会降低。因此，我们拟合了1955-2017年海面温度随纬度的变化，拟合曲线均呈现收敛性。图2是2005-2017年平均海水温度拟合的曲线，根据纬度-温度曲线，在高纬度地区，5°纬度的变化很可能导致10°C左右的温度变化，因为这两种鱼都是远洋鱼类，所以水深不容忽视。我们选择200米深的海水温度。结果表明，海水温度随深度的变化也非常明显，季节间的变化也不尽相同。

根据世界银行的统计，在过去的60年里，世界总人口呈线性增长。与此同时，人类活动加剧，全球经济持续发展。接下来是对地球资源的逐步消耗，以及植被覆盖率持续下降。所有这些变化都将加剧全球变暖，海水温度将受到显著影响。我们认为，造成海洋水温上升的大多数原因都受到人类活动的影响。因此，我们使用一些指标来衡量人类活动。评价指标如下：CO2排放量：CO2排放量直接反映了大气保温的效果。世界人口：世界人口是人类活动的数量反映。总的来说，总人口越多，环境负担就越大，人口越多可能导致全球变暖。

GDP：GDP反映了人类的整体发展状况，影响着海洋水温。在一定程度上，人类社会的发展会对环境产生一定的负面影响。例如，工业化发展导致的碳排放增加导致全球变暖，进而影响海洋温度。

2.2 海水温度预测模型

在明确了海水温度的影响因素和温度变化趋势后，开始建立预测模型。以GDP、世界总人口、CO2排放量三个指标的历史数据为预测指标，同时以全平面海域的平均温度为时段的基准温度。利用线性回归得到四季和全年的温度回归方程。那么，我们可以看到，除了主要原因在于时间线本身，时间线没有明显的上升趋势，而这三个指标都有明显的上升趋势，所以我们在冬春两季增加了盐度和碱度指标，利用盐度和碱度的预测间接反映了海水温度的变化。然后，我们对未来50年进行预测。由于这些特征本身倾向于线性增长，因此得到的预测温度也基本上呈线性增长。结果如下：

之后，我们根据60年的资料，反复修正整个海平面的温差，得到最终的不规则海面温度网格。以海域平均温度为基准温度，计算基准温度与未来温度预测值之差。接下来，将差值分配到网格中该海域存在的位置，绘制未来海域的温度平面图。在此图的基础上，加入不同季节的深度温度公式，得到每1°（纬度）×1°（经度）200米范围内每米的温度，得到总海温立方。

3 小结

20世纪，地球一直处于高烧阶段。据IPCC报道，全球地表气温平均上升了0.4℃至0.8℃。同时，全球变暖对海洋环境有着重要的影响。北大西洋的海水温度在过去60年里上升了1℃。更糟的是，夏季气温上升了2℃，年温差也增加了。这些变化对北大西洋的中上层冷水鱼造成了致命的打击。夏天，成群结队地打鱼。这是人类钓鱼的最佳时机。不幸的是，气候变暖对夏季海洋水溫的影响尤其严重。对苏格兰渔区的分析表明，大型鱼群聚集在渔区的最低温度，这表明鱼类偏爱较低温度的海水，它们对海洋温度非常敏感。一旦温度继续升高，这将是鱼类向北移动的唯一选择。对于东北大西洋依赖渔业作为重要经济来源的国家来说，这无疑是一个巨大的挑战。有限的海洋资源已经引起了一些国际争端。鱼类北移将增加相关国家对捕捞配额的攫取。

参考文献

[1]周德秀.威海市海水入侵灾害风险度评价与预测研究[D].山东师范大学，2011.

[2]杨晓瑱.环胶州湾地区海水入侵灾害评价与预测[D].青岛大学，2010.

[3]代进锋.乌梁素海水环境现状评价与趋势预测的研究[D].内蒙古农业大学，2008.