La contaminazione delle acque superficiali dovuta a inquinanti provenienti da fonti non puntuali (NPS) ha gravemente degradato la qualità dell'acqua e minacciato gli ecosistemi. Però, la ricerca precedente ha esaminato principalmente gli inquinanti NPS nei bacini idrografici e nei fiumi o nei terreni costieri piuttosto che nell'acqua di mare o nelle baie senza metodi di assimilazione, con conseguente incertezza del modello.

Negli ultimi anni, il mare di Bohai è stata una delle aree più sfruttate al mondo, aggravando l'inquinamento ambientale. La modellizzazione dell'inquinamento ha fornito un mezzo efficace per la valutazione e la gestione ambientale. Però, a causa dell'incertezza delle variabili di controllo, c'è ancora incertezza nei modelli. L'assimilazione dei dati 4-D-Var è uno degli approcci più efficaci e potenti. Sulla base della teoria dell'inversione, 4-D-Var prevede il metodo aggiunto, e ha il vantaggio di assimilare osservazioni distribuite spazio-temporalmente in modelli numerici mantenendo la coerenza dinamica e fisica all'interno del modello

Come passo verso un modello numerico pratico e sistematico, questo studio introduce il metodo aggiunto, e per la prima volta prende il mare di Bohai come caso di studio per combinare il termine NPS e l'inversione della condizione iniziale. La topografia del Mare di Bohai e le stazioni di monitoraggio di routine sono mostrate nella Figura 1.

In un articolo scritto da Yongzhi Liu, Youli Shen, Xianqing Lv e Qiang Liu, studiosi presso l'Ocean University of China e Beihai Marine Environmental Monitoring Center Station of State Oceanic Administration che è pubblicato in Scienza Cina Scienze della Terra , segnalano che il metodo aggiunto offre un potente strumento per la valutazione NPS TN.

Il team ha condotto esperimenti per migliorare il modello. Negli esperimenti relativi al gradiente, hanno scoperto che il metodo ripido decente è migliore del metodo L-BFGS nel loro modello aggiunto. Negli esperimenti ideali, riferiscono che il loro modello è in grado di invertire le variabili di controllo. Negli esperimenti pratici, presenta una simulazione accurata di TN.

Hanno riassunto i loro esperimenti numerici:"L'assimilazione del termine NPS (ST) è più importante di quella del valore iniziale (IV). I risultati simulati sono ulteriormente migliorati con il metodo aggiunto. Inoltre, NPS TN è essenziale per la simulazione TN. Il mare di Bohai è gravemente inquinato in tre baie".

Finalmente, riferiscono, "Il modello aggiunto non è specifico per il mare di Bohai e può essere generalizzato ad altre regioni, come il Golfo di Beibu." Questa ricerca fornisce risultati preliminari per la stima degli inquinanti NPS.