La contaminación del agua superficial debido a contaminantes de fuentes difusas (NPS) ha degradado gravemente la calidad del agua y ha amenazado a los ecosistemas. Sin embargo, Investigaciones anteriores han examinado principalmente los contaminantes NPS en cuencas hidrográficas y ríos o suelos costeros en lugar de agua de mar o bahías sin métodos de asimilación. resultando en la incertidumbre del modelo.

En años recientes, el mar de Bohai ha sido una de las zonas más explotadas del mundo, agravando la contaminación ambiental. La modelización de la contaminación ha proporcionado un medio eficaz para la evaluación y gestión ambiental. Sin embargo, debido a la incertidumbre de las variables de control, todavía hay incertidumbre en los modelos. La asimilación de datos 4-D-Var es uno de los enfoques más eficaces y poderosos. Basado en la teoría de la inversión, 4-D-Var implica el método adjunto, y tiene la ventaja de asimilar observaciones distribuidas espacio-temporalmente en modelos numéricos mientras mantiene la consistencia dinámica y física dentro del modelo

Como paso hacia un modelo numérico práctico y sistemático, este estudio presenta el método adjunto, y por primera vez toma el Mar de Bohai como un caso de estudio para combinar el término NPS y la inversión de la condición inicial. La topografía del mar de Bohai y las estaciones de monitoreo de rutina se muestran en la Figura 1.

En un artículo en coautoría de Yongzhi Liu, Youli Shen, Xianqing Lv y Qiang Liu, académicos de la Universidad Oceánica de China y la Estación del Centro de Monitoreo Ambiental Marino de Beihai de la Administración Oceánica Estatal que se publica en Ciencia China Ciencias de la Tierra , informan que el método adjunto ofrece una herramienta poderosa para la evaluación NPS TN.

El equipo realizó experimentos para mejorar el modelo. En experimentos relacionados con gradientes, encontraron que el método decente empinado es mejor que el método L-BFGS en su modelo adjunto. En experimentos ideales, informan que su modelo es capaz de invertir las variables de control. En experimentos prácticos, presenta una simulación precisa de TN.

Resumieron sus experimentos numéricos:"La asimilación del término NPS (ST) es más importante que la del valor inicial (IV). Los resultados simulados se mejoran aún más con el método adjunto. Además, NPS TN es esencial para la simulación TN. El mar de Bohai está severamente contaminado en tres bahías ".

Finalmente, ellos informan, "El modelo adjunto no es específico del mar de Bohai y puede generalizarse a otras regiones, como el Golfo de Beibu ". Esta investigación proporciona resultados preliminares para la estimación de contaminantes NPS.