A contaminação da água de superfície devido a poluentes de fonte difusa (NPS) degradou gravemente a qualidade da água e ameaçou os ecossistemas. Contudo, pesquisas anteriores examinaram principalmente os poluentes NPS em bacias hidrográficas e rios ou solos costeiros, em vez de água do mar ou baías sem métodos de assimilação, resultando na incerteza do modelo.

Nos últimos anos, o Mar de Bohai tem sido uma das áreas mais exploradas do mundo, agravando a poluição ambiental. A modelagem de poluição tem fornecido um meio eficaz de avaliação e gestão ambiental. Contudo, devido à incerteza das variáveis ​​de controle, ainda há incerteza nos modelos. A assimilação de dados 4-D-Var é uma das abordagens mais eficazes e poderosas. Com base na teoria da inversão, 4-D-Var envolve o método adjunto, e tem a vantagem de assimilar observações distribuídas espaço-temporalmente em modelos numéricos, mantendo a consistência dinâmica e física dentro do modelo

Como um passo em direção a um modelo numérico prático e sistemático, este estudo apresenta o método adjunto, e, pela primeira vez, toma o Mar de Bohai como um estudo de caso para combinar o termo NPS e a inversão da condição inicial. A topografia do Mar de Bohai e as estações de monitoramento de rotina são mostradas na Figura 1.

Em um artigo com co-autoria de Yongzhi Liu, Youli Shen, Xianqing Lv e Qiang Liu, acadêmicos da Ocean University of China e da Estação do Centro de Monitoramento Ambiental Marinho de Beihai da State Oceanic Administration, publicada em Science China Earth Sciences , relatam que o método adjunto oferece uma ferramenta poderosa para avaliação NPS TN.

A equipe conduziu experimentos para melhorar o modelo. Em experimentos relacionados ao gradiente, eles descobriram que o método decente íngreme é melhor do que o método L-BFGS em seu modelo adjacente. Em experimentos ideais, relatam que seu modelo é capaz de inverter as variáveis ​​de controle. Em experimentos práticos, apresenta uma simulação precisa de TN.

Eles resumiram seus experimentos numéricos:"A assimilação do termo NPS (ST) é mais importante do que a do valor inicial (IV). Os resultados simulados são melhorados com o método adjunto. Além disso, NPS TN é essencial para simulação TN. O Mar de Bohai está severamente poluído em três baías. "

Finalmente, eles relatam, "O modelo adjacente não é específico para o Mar de Bohai e pode ser generalizado para outras regiões, como o Golfo de Beibu. "Esta pesquisa fornece resultados preliminares para a estimativa de poluentes NPS.