ICM 2010_ProblemC(The Great Pacific Ocean Garbage Patch)

资 源 简 介

ICM 2010_ProblemC(The Great Pacific Ocean Garbage Patch)

详 情 说 明

海洋垃圾问题是全球环境治理的重要挑战之一，尤其以太平洋垃圾带（Great Pacific Ocean Garbage Patch）最为典型。2010年国际大学生数学建模竞赛（ICM）的C题以此为主题，要求参赛者通过数学模型分析垃圾带的形成机制、空间分布及治理策略。

核心问题拆解 动态模拟：需建立洋流与垃圾扩散的耦合模型，涉及流体力学与粒子追踪方法。垃圾的运动受表层洋流、风场及降解特性共同影响，需通过偏微分方程描述传输过程。 数据同化：整合卫星观测的垃圾浓度数据与模型预测值，采用卡尔曼滤波等方法优化参数，解决海洋监测数据稀疏性问题。 治理评估：量化不同清理方案（如人工捕捞、生物降解）的成本效益，需构建多目标优化模型，权衡清理效率与经济投入。

方法创新点 将海洋环流模型（如HYCOM）与拉格朗日粒子追踪结合，模拟垃圾长期聚集效应。 引入概率密度函数描述垃圾分布热点区域，辅助定位优先清理区。 利用博弈论分析国际协作治理的激励相容条件，为政策制定提供理论依据。

延伸思考 该问题的建模思想可扩展至微塑料污染等新兴环境问题，而数据驱动的方法论对全球尺度生态建模具有普适参考价值。后续研究可探索机器学习在垃圾源追溯中的潜力。