降重-2

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@@ -74,10 +74,10 @@ \subsection{基于实测数据的传统方法研究海表\texorpdfstring{$p\rm C
 此外，基于实测数据与遥感数据结合的半分析方法也多次被应用在多个海域的研究中。例如，乐成峰等人\cite{le2019estimating}在2019年利用Chl-a、SSS、SST等卫星产品建立了一种半分析模型用于估算夏季河流主导的路易斯安那大陆架海表$p\rm CO_2$，结果表明半分析机制能够有效地区分物理和生物过程对$p\rm CO_2$变化的影响。同样，白雁等人\cite{bai2015mechanistic}在研究东海水域利用SSS来表征海洋水体和河流水体的混合比例，最终确定了适用于中国东海海域的半分析模型。
 
 传统方法高度依赖实测数据，并重视生物化学过程与机理的研究。然而，在一些环境复杂的地区，如环境恶劣极地地区和情况多变的近岸地区，
-这种方法往往难以取得良好效果。相较之下，能够提供更高精度的回归方法在这些方面取得了不错的成果。
+这种方法往往难以取得良好效果。相较之下，能够提供更高精度的回归方法在这些方面取得了显著的进展。
 
 \subsection{基于卫星遥感数据的回归方法研究海表\texorpdfstring{$p\rm CO_2$}{}研究进展}
-实测数据在时空覆盖率上的不足是获取连续时空海表$p\rm CO_2$变化的一大挑战。然而，卫星遥感技术能够瞬时获取大面积图像，从而有能力解决这一问题。尽管海洋卫星不能直接测量海表$p\rm CO_2$，但它提供了多个与$p\rm CO_2$相关的参数数据，如SST、Chl-a、MLD等等。我们可以建立多个变量与$p\rm CO_2$的回归关系，依据该关系进行反演推导海表$p\rm CO_2$，这也是目前最常用的方法。在目前所有的回归方法中大致可以划分为两类，即线性回归模型和非线性回归模型。
+实测数据在时空覆盖率上的不足是获取海表$p\rm CO_2$连续时空变化的一大挑战。然而，卫星遥感技术能够瞬时获取大面积图像，从而有能力解决这一问题。尽管海洋卫星不能直接测量海表$p\rm CO_2$，但它提供了多个与$p\rm CO_2$相关的参数数据，如SST、Chl-a、MLD等等。我们可以建立多个变量与$p\rm CO_2$的回归关系，依据该关系进行反演推导海表$p\rm CO_2$，这也是目前最常用的方法。在目前所有的回归方法中大致可以划分为两类，即线性回归模型和非线性回归模型。
 
 线性回归模型将$p\rm CO_2$表示为多个驱动变量的线性组合，调整各个变量的系数以获取最接近真实的变化关系。比如Geun-Ha Park等人\cite{park2010variability}在2009年通过建立气候态海表$p\rm CO_2$与SST、SSS和海表风速（wind）之间的线性关系，获取了1982-2007年间的分辨率为4°×5°海-气$\rm CO_2$通量全球分布，得出26年间平均值为-1.48$\rm Pg \, C\, yr^{-1}$（负号表示吸收$\rm CO_2$），年际变化为±0.14$\rm Pg \, C\, yr^{-1}$。但是结果发现模型在非海温占主导地位的区域效果不理想，在南大洋等区域可能存在低估现象。Yosuke Iida等人\cite{JMA_MLR}在2019年提出的JMA-MLR模型则使用到多个驱动变量，除了SST外，还在模型中引入了Chl-a、SSS、MLD等，利用这些变量建立多元线性回归模型来推导总碱度（Total alkalinity，TA）和DIC之间的关系，并继续推导出1993–2018年间的月平均海表$p\rm CO_2$和pH等变量，结合大气$\rm CO_2$获得1°×1°的每月$\rm CO_2$通量，得出年平均海-气$\rm CO_2$交换通量为-2.0±0.5$\rm Pg \, C\, yr^{-1}$。
 
@@ -97,8 +97,10 @@ \subsection{极地地区海表\texorpdfstring{$p\rm CO_2$}{}研究进展}
 
 另外，也有一些研究尝试着使用新的测量方法以获取突破。例如，SOCCOM项目中部署的生物地球化学剖面浮标能够实现自动监测。Alison等人\cite{gray2018autonomous}使用了2014-2017年的浮标测量数据对南大洋海气$\rm CO_2$通量进行重新估算，发现南极峰以南释放$\rm CO_2$的现象更为明显。Bushinsky等人\cite{bushinsky2019reassessing}结合了来自SOCAT数据集的船舶测量数据和3.5年的浮标测量数据，发现仅从船舶估计的南大洋年平均吸收量为-1.14$\rm P \, g \, C \, yr^{-1}$，而加入浮标数据加权分析后，吸收量明显较低，为-0.35$\rm P \, g \, C \, yr^{-1}$，这表明浮标测量数据可能高估了南大洋的放气现象。Long等人\cite{long2021strong}利用了9个飞机项目的观测资料和来自地面站点的观测资料进一步证明了这一点。他们将$\rm CO_2$通量与大气输送模式中的水平、垂直大气$\rm CO_2$梯度联系起来，提供了可靠的通量约束。 计算结果显示，45S°以南地区的$\rm CO_2$通量为-0.53±0.23$\rm P\, g\, C\, yr^{-1}$，这与大气反演结果相接近，比基于浮标观测的结果大。后续的研究\cite{wu2023controversial}表明，当前的浮标数据的精确性可能需要进一步验证。还有一些较为新颖的方法，例如使用夏季观测数据来推导冬季\cite{mackay2022improved}，或者用冬季数据较为丰富的德雷克海峡的时间序列来估算整个南大洋$p\rm CO_2$的变化\cite{fay2018utilizing}等等。这些方法在一定程度上填补了冬季数据的缺失，但是，方法都相对复杂，并且其适用性有限，不可能完全替代实际的冬季观测数据，但还需要更多的研究来提高其准确性和可靠性。
 
-然而，随着主动遥感卫星的出现，我们有了新的解决此问题的思路。主动遥感卫星观测数据可以补充被动遥感缺失的部分，
-比如搭载在CALIPSO卫星上云-气溶胶偏振激光雷达CALIOP能够持续地提供冬季的测量$b_{bp}$数据，Behrenfeld等人\cite{bbp_Annual_2017}发现了$b_{bp}$与浮游植物生物量的关系，Zhang等人\cite{zhang2022carbon}在北极区域使用了CALIOPSO的$b_{bp}$数据，基于$b_{bp}$数据来计算推导出冬季的Chl-a数据，通过这种方法填补冬季观测空白区域，这种新颖的方法为我们的研究提供了新的视角和可能性。
+然而，随着主动遥感卫星的出现，我们有了新的解决此问题的思路。主动遥感卫星观测数据可以有效补充被动遥感缺失的部分，
+比如搭载在CALIPSO卫星上云-气溶胶偏振激光雷达CALIOP能够持续地提供冬季的测量$b_{bp}$数据，
+而Behrenfeld等人\cite{bbp_Annual_2017}发现了$b_{bp}$与浮游植物生物量的关系，Zhang等人\cite{zhang2022carbon}在北极区域使用了CALIOPSO的$b_{bp}$数据，
+基于$b_{bp}$数据来计算推导出冬季的Chl-a数据，通过这种方法填补冬季观测空白区域，这种新颖的方法为我们的研究提供了新的视角和可能性。
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@@ -109,18 +111,21 @@ \section{研究思路及内容}
 \subsection{研究目标和内容}
 本文以南大洋为研究区域，以区域内的$p\rm CO_2$为研究目标。主要研究该区域$p\rm CO_2$的时间空间分布变化情况，探究$p\rm CO_2$的变化趋势，并分析使用不同的Chl-a处理策略下对碳汇吸收量估测的影响。我们首先将CALIPSO卫星的$b_{bp}$数据进行映射处理，并选择合适的插值算法填补空白观测区域，并将$b_{bp}$分布与MODIS卫星的Chl-a分布进行对比，以验证两者分布差异，从而判断$b_{bp}$能否代替Chl-a用于模型表征生物过程作用的输入量。接着进行训练数据集的构建，实测$p\rm CO_2$数据需要进行去重和平滑处理，并与相应位置和相近时间的月平均$b_{bp}$、SST、SSS、MLD、Wind、$x\rm CO_2$遥感数据进行匹配。基于这些匹配结果，我们建立了基于不同机器学习的模型，并根据相应的评价尺度和独立验证数据来对比模型表现，以选择最优模型反演南大洋的月平均$p\rm CO_2$数据，并对时间和空间分布特征进行分析。最后，我们结合气体传输等参数来计算$\rm CO_2$通量，以评估南大洋碳汇时空分布和变化趋势，同时选择了使用不同Chl-a处理策略的$p\rm CO_2$产品对比分析，并分析在不同处理策略下的碳汇时空差异。本文的研究内容可以大致分为以下几个部分：
 
-（1）适用于该研究区域内连续时间的 $p\rm CO_2$反演模型的建立和误差分析
+（1）适用于该研究区域内连续时间的 $p\rm CO_2$反演模型的建立
 
 本文试图将主动遥感CALIPSO卫星的$b_{bp}$数据作为表征生物过程的输入量加入模型中，以实现构建南大洋研究区域内连续时间$p\rm CO_2$反演模型；
 同时综合比较多种算法在研究区域内反演$p\rm CO_2$的性能表现，最终选择性能最优模型。使用独立航次来验证模型的外推、泛化能力，并在模型的输入参数中添加一定的不确定值进行模型灵敏度测试，以检验模型的稳定性。
 
 （2）研究区域内连续时间$p\rm CO_2$变化情况，以及南大洋对$\rm CO_2$的吸收能力变化
 
-我们将使用最优模型来反演研究时间内南大洋的$p\rm CO_2$，并总结并分析出$p\rm CO_2$的时空变化特征。然后，我们将计算出研究区域内的$\rm CO_2$通量，并分析整个研究区域的吸碳能力的变化。
+我们将使用最优模型来反演研究时间内南大洋的$p\rm CO_2$，总结并分析$p\rm CO_2$的时空变化特征。然后，我们基于此计算出研究区域内的$\rm CO_2$通量，
+并分析整个研究区域的吸碳能力的变化。
 
 （3）研究不同Chl-a处理策略下$\rm CO_2$通量的差异及原因
 
-本研究详细统计了各种不同产品所提供的$p\rm CO_2$数据，并根据这些数据计算出了$\rm CO_2$的通量结果。不仅对比了这些结果之间的差异，还深入分析了可能导致这些差异的原因。这一过程旨在理解不同处理策略在反演$p\rm CO_2$时的优劣，有助于我们更好地理解如何改进我们当前的数据处理方法以便我们能够更好地理解和预测气候变化的影响。
+本研究详细统计了各种不同产品所提供的$p\rm CO_2$数据，并根据这些数据计算出了$\rm CO_2$的通量结果。
+不仅对比了这些结果之间的差异，还深入分析了可能导致这些差异的原因。
+这一过程旨在理解不同处理策略在反演$p\rm CO_2$时的优劣，有助于我们更好地理解如何改进我们当前的数据处理方法以便我们能够更好地理解和预测气候变化的影响。
 
 \subsection{文章拟解决的问题}
 （1）填补空缺的Chl-a观测数据，构建适用于研究区域内连续时间的$p\rm CO_2$反演模型
@@ -129,7 +134,8 @@ \subsection{文章拟解决的问题}
 
 （2）分析研究区域内碳吸收排放能力的变化
 
-海洋吸收碳的能力受到了多方面的影响，可以通过计算海-气交换通量来估计其变化，结合已经反演出的$p\rm CO_2$和大气$\rm CO_2$摩尔分数、气体交换系数和海冰等数据可以计算得到海-气$\rm CO_2$的时空分布，进而分析碳吸收变化趋势。
+海洋吸收碳的能力受到了众多因素的制约，可以通过计算海-气交换通量来精确估计其变化情况，
+结合已经反演出的$p\rm CO_2$和大气$\rm CO_2$摩尔分数、气体交换系数和海冰等数据可以计算得到海-气$\rm CO_2$的时空分布，进而分析碳吸收变化趋势。
 
 （3）研究不同Chl-a处理策略下的差异及讨论
 
@@ -170,7 +176,7 @@ \section{论文框架}
 
 第二章主要是针对研究区域和研究中所用数据的介绍及预处理，首先介绍了南大洋区域的定义、以及各个区域的生物化学特征；其次对基于走航的SOCAT V2023 $p\rm CO_2$数据集处理过程；接着对建模以及后续计算所用到的环境变量（$b_{bp}$、SST、SSS、MLD、wind、$x\rm CO_2$等）进行了一一介绍，一些数据还需要进一步处理才能被使用，对处理过程也进行了详细的介绍。
 
-第三章主要介绍了模型建立的具体过程以及模型验证的方法。根据实测数据的信息与多个输入量之间匹配，构建了本研究使用的$p\rm CO_2$数据集；建模时使用多个机器学习算法训练模型，选择合适的评价指标进行模型性能评估，最终选择效果最优的XGB-$p\mathrm{CO_2}$模型；为了进一步测试模型的准确性，使用了独立数据进行验证，以确保其准确性以及外推能力，同时，需要对模型进行输入量敏感性分析，以确保模型的稳健性和鲁棒性。
+第三章主要介绍了XGB-$p\mathrm{CO_2}$模型建立的具体过程以及模型精度和稳健型验证的方法。跟据实测数据的信息与多个输入量之间匹配，构建了本研究使用的$p\rm CO_2$数据集；建模时使用多个机器学习算法训练模型，选择合适的评价指标进行模型性能评估，最终选择效果最优的XGB-$p\mathrm{CO_2}$模型；为了进一步测试模型的准确性，使用了独立数据进行验证，以确保其准确性以及外推能力，同时，需要对模型进行输入量敏感性分析，以确保模型的稳健性和鲁棒性。
 
 第四章主要介绍了本文的实验结果分析和多产品对比结果。首先，根据得到的XGB-$p\mathrm{CO_2}$模型反演出2008年到2016年的南大洋$p\rm CO_2$时空分布和时间序列，基于该结果，根据公式继续计算海-气$\rm CO_2$通量以估算南大洋$\rm CO_2$吸收大小，并分析变化趋势。目前针对冬季叶绿素缺失问题业界有着不同的处理策略，这里结合了几种不同处理策略下的$p\mathrm{CO_2}$产品计算$\rm CO_2$通量，对比分析差异并分析可能存在的原因，发现产品大多数存在着低估冬季南大洋$\mathrm{CO_2}$吸收的现象。