耦合TIGGE降水集合预报的洪水预报

耦合数值降水预报信息的洪水预报延长了预见期,为防洪调度赢得了宝贵的决策时间.但'单一'的降水预报具有较大的不确定性,即基于'单一'的降水预报所做出的调度决策可能不是优化的,甚至可能会出现较大的偏差,因此在洪水预报中引入了降水集合预报信息来考虑相应的降水不确定性.文中以桓仁水库以上流域为试验流域,将欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的降水集合预报数据驱动新安江模型,得到预报径流的区间范围,为决策者提供更多有用的风险信息.计算结果表明,ECMWF降水集合预报可用于洪水预报,且能较好地描述洪水预报的不确定性.根据集合平均降水预报的特点,对集合平均降水数据进行了修正,并将修正后的集合平均数据驱动水文模型,其预报效果有了很大的改善.

基于修正气象降水集合预报的本溪地区山洪预警模式探讨

采用降水集合预报模式对本溪地区山洪预警模式进行探讨。结果表明:降水集合预报模式对于本溪地区大雨量级山洪预警效果较为不理想,需要对降水集合预报模式进行修订后,才可进行有效预警。

降水集合预报模式在甘肃武威地区山洪预警中的应用研究

山洪预警是区域防灾减灾的重要决策依据。结合降水集合预报模式,应用垂向混合产流模型,对甘肃武威地区的山洪预警进行研究。结果表明:修订后的降水集合预报可满足大雨量级的精度,在山洪预警检验中效果明显。未进行修订的降水集合预报数据在大雨量级精度较低,很难在山洪预警中得到应用。研究成果对于区域山洪预警方式和方法具有重要参考价值。

基于降水集合预报模式的辽西山洪预警技术研究

由于山洪受暴雨洪水影响,洪水陡涨陡落,使得山洪灾害防御十分困难。山洪预警是山洪灾害防御的重要措施。为提高辽西山丘区山洪预警能力,文章结合降水集合预报模式,对辽西山洪预警技术进行研究。研究结果表明:修订后降水集合预报模式在辽西地区山洪预警合格率可达到70%以上,可有效提高区域山洪预警的预见期。研究成果对于辽西地区山洪灾害防御具有参考价值。

基于贝叶斯理论的集合降水概率预报方法研究

将贝叶斯理论应用到集合降水概率预报方法研究中。采用集合预报资料和历史观测资料,通过建立贝叶斯产品处理技术(Bayesian Processor of output,BPO)降水概率预报模型,将一组集合成员降水确定预报值修订为一组贝叶斯降水概率分布或概率密度的预报,并获得表征每个集合成员预报能力有效信息评分(Informativeness Score,IS)。基于IS值对集合成员概率预报信息融合,得到集成贝叶斯降水概率预报,并采用连续等级概率评分(Continuous Ranked Probablity Score,CRPS)方法检验试验结果。结果表明,基于BPO方法得到的集成贝叶斯降水概率预报可靠性高于由集合预报得到的直接概率预报。

基于集合降水预报产品的汛期洪水预报试验

为改善因水文模型中降水等输入信息的不确定性对确定性水文预报精度的严重影响,以湖北省漳河流域为例,将中尺度暴雨数值模式(AREM)集合降水预报产品输入到新安江水文模型中,对该流域2008年汛期一次典型的洪水过程进行预报测试。结果表明:基于集合数值预报产品的水文预报能在洪峰流量、峰现时间等水文预报要素上获取更多的预报信息,并将单一的确定性预报结果转化为可能发生范围的预报,提高了水文预报结果的可靠性。

一种基于数值模式诊断自适应的北京地区对流性降水临近集合预报新方法

局地触发及组织化发展中尺度系统的生消演变是影响对流性降水临近预报的核心和关键。本文结合雷达外推预报、专家系统以及快速循环更新的高分辨数值模式系统,发展和构造了一种适合北京地区的基于数值模式预报诊断自适应的对流性降水临近集合预报新方法(APEN)。APEN基于降水外推预报结果,采用模糊逻辑算法,利用北京市气象局快速循环更新同化系统(RMAPS-IN)提供的对流诊断因子,计算对流系统发展演变(新生、增加和减弱)概率;在此基础上,扰动诊断因子阈值和权重,形成对流发展的集合概率预报;最后综合专家经验,根据对流集合概率,在降水外推预报基础上进行对流性降水调整。应用APEN,针对北京两次强弱降水过程,进行了降水的临近预报试验,结果表明:基于RMAPS-IN多种诊断因子的对流发展集合概率在强弱两种天气背景下,都能较好的反映对流系统在临近时段的发展趋势;基于专家经验模型的三种对流发展状态(对流新生、增加和减弱)下的降水调整,能合理的表征对流系统发展演变对降水的影响。APEN降水预报和RMAPS-IN的业务预报的对比显示:无论是系统性对流过程还是局地激发对流过程,APEN预报的降水落区和强度都更接近于实况,尤其是考虑对流发展演变影响的降水强度预报明显优于RMAPS-IN,APEN在北京地区对流性降水的临近预报中有明显的优势和应用潜力。

水文集合预报检验指标调研及其在西江流域季节降水预报中的应用

通过检验指标对集合预报进行客观的评价,既可比较各集合预报的优劣,又可为预报方法的改进提供依据。基于HESS专辑对水文集合预报检验关注的预报属性及指标展开调研,发掘常用的检验指标,分析其计算方法和应用。调查显示:检验主要关注预报质量,质量包含准确性等九大属性;指标共45个,常用的有偏差百分比(Bias%)、皮尔逊相关系数(r)、平均绝对误差(MAE)、概率积分变换(PIT)、连续排位概率分数(CRPS)等。面向西江流域季节降水集合预报,构建案例对检验指标进行应用,结果显示:不同指标在预报评价方面各有侧重,全面的预报检验需要综合采用多组指标。

陕西省2014年汛期ECMWF集合预报降水产品评估检验

利用陕西省100个台站降水实况资料和欧洲中心集合预报10种降水产品,对2014年6—9月欧洲中心集合预报10种降水产品在陕西的预报效果进行了客观分级检验以及时空分布演变综合评估,结果表明:绝大多数产品的Ts评分随降水量级增大明显下降,随预报时效延长有小幅下降;模式对陕南各量级降水预报效果优于陕北、关中,多数情况下90%分位数Ts评分最优;所有降水量产品小雨预报偏差最大,空报明显,随着降水量级增大,空报逐渐减少,漏报增加,陕南预报偏差比陕北、关中大;90%分位数、控制预报、概率匹配产品、融合产品能基本反映出实况降水的落区情况,对大降水过程的演变趋势可以做出较为准确的预报;综合而言,控制预报、融合产品、概率匹配产品无论在Ts评分还是预报偏差上表现均较好,稳定性高,用户可以根据不同关注点,在应用时选取不同的产品进行参考。

基于定量降水和集合预报的北方旱区中小流域洪水预测研究

降水预见期对洪水预报精度产生直接影响,降水预见期越长,对小流域洪水预报影响程度越高。为此应用具有中尺度模式的定量降水和集合预报降水产品,结合分布式水文模型TOPMODEL对辽西某区域进行预报试验,并对各种降水预报产品进行统计试验。预报试验结果表明:各降雨产品对于小、无雨的预报准确率在70%~85%之间,而在大雨和中雨级别的准确率在55%~60%之间;定量降水和集合预报方式可延长降水预见期,但在北方旱区小流域预报精度不高,仅可为防汛决策提供洪峰和峰现时间的区间范围,具有一定的参考价值。

耦合降水预报和多目标参数优化的洪水预报方法

为了提高洪水预报的精度和预见期,本文提出了一种耦合数值天气预报和多目标参数优化的洪水预报方法。利用基于ε网格的带精英策略的非支配排序遗传算法(ε-NSGAⅡ)对分布式水文–土壤–植被模型(DHSVM)进行了自动率定,并将欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的24小时累积降水预报信息进行等权重加权集合平均,驱动DHSVM模型进行洪水预报。结果表明对于整体流量过程线而言,预见期在8天以内较为可靠,其预报值与实测值的相对平均误差(RME)在20%范围之内。相对于传统的确定性洪水预报,引入集合数值天气预报后能够延长洪水预报的预见期,为发展洪水预报方法提供一种有效途径。