雷达测雨及其在水文中应用的回顾与展望

简要介绍了雷达测雨的基本原理 ,对雷达测雨误差及其产生的原因进行了详细分析 ,并探讨了减少测雨误差的可能措施。在介绍了英国、美国、长江中游雷达网业务系统和阜阳数字雷达测雨试验的基础上 ,讨论了雷达测雨在水文中应用的前景及发展方向。

在雷达测雨和洪水预报中自适应卡尔曼滤波法的应用

采用自适应的卡尔曼滤波方法,运用少量雨量计对雷达估测降水进行了校正,结合新安江水文模型和GAME/HUBEX项目1998年在史灌河流域观测的水文资料,对6月28日08:00～7月5日20:00史灌河流域的一次洪水过程进行预报,并与雨量计网测量的面雨量预报结果进行对比.比较结果表明,经过校正后的雷达估测雨量和雨量计测量的面雨量都能较好地预报出流域出口蒋家集的洪水变化趋势、洪峰时刻以及洪水总量,雷达预报的结果同实际观测更加接近,而雨量计预报结果明显偏高.

卫星雷达测雨在长江流域的精度分析

针对传统的雨量站点观测方法存在的缺陷,基于TRMM卫星降雨数据较高的时间和空间分辨率,通过TRMM数据与长江流域实测站点数据在时间和空间分布上的对比分析,研究了TRMM数据在长江流域的适用性。结果表明,TRMM数据在长江流域有较高的精度,为分布式水文模型提供了良好的数据支撑。

雷达测雨在水文学中的应用——影响预报精度的因素分析

雷达测雨的误差以及水文模型自身的结构和尺度问题等的复杂性,导致了水文预报的精度不理想.这在一定程度上阻碍了雷达测雨技术在水文学中的应用.文中在回顾雷达测雨技术在水文学中已发挥的重要作用的同时,着重对预报精度影响较大的若干因素进行探讨和分析,并就将来雷达测雨技术更好地应用于水文学的研究提出几点建议.

分布式水文模型结合雷达测雨用于三峡区间的洪水预报

长江三峡区间因暴雨形成的洪水峰高量大,对三峡水库防洪安全和运行调度的影响不容忽视。依据三峡地区的地形地貌特征,采用基于GIS的分布式水文模型来模拟区间洪水过程,以尽量减小洪水预报中的不确定性。研究表明,降雨信息缺失是洪水预报不确定性的主要来源,尤其是在雨量站稀疏的山区,雨量站观测的降雨信息难以充分表征降雨空间变化。为此,进一步尝试利用雷达测雨数据作为分布式水文模型的输入,通过对2个小流域的示例研究,结果表明雷达测雨能捕获降雨的空间分布,它与分布式水文模型相结合,是提高洪水预报精度的有效途径之一。

雷达测雨误差及其对淮河流域径流模拟的影响

将雷达测雨数据与分布式水文模型相耦合进行径流过程模拟,分析雷达测雨误差及其径流过程模拟效果,研究雷达测雨误差对径流过程模拟的影响效应.在对淮河流域气象中心业务化的5种淮河流域雷达测雨数据进行误差分析的基础上,采用雷达测雨数据驱动HEC-HMS水文模型,模拟分析淮河息县水文站以上流域2007年7月1 10日强降雨集中期的径流过程.结果表明:利用雷达测雨数据的径流模拟结果与实测资料的模拟结果基本吻合,各种雷达测雨数据误差经过HEC-HMS水文模型传递后,误差明显减小.联合校准法对应的模拟效果最好,过程流量相对误差NBs'和洪峰流量相对误差Z'分别为-20.2%和-13.3%.

基于雷达测雨的降水数据同化研究

提出了基于雷达测雨数据的R-G联合法(即:雷达—雨量计联合法)。雨量站的点雨量数据精度高,雷达站测的数据空间分布合理。该方法的思想是:结合两者的优点,得到面上分布合理并且精度高的降水数据。该方法对雨量站分布密度要求不高,受资料等客观条件的限制较小,也无参数选取的限制,更重要的是操作简单方便,结果符合实际降雨情形,在很多方面都优于国内外其他现有的利用雨量计资料订正雷达估测降水的方法。选择站网密度比较理想的湖北东部区域对各方法进行实际应用,通过与传统数据同化方法的对比分析研究,证明R-G联合法明显提高了降水分布形式的合理性和数据同化精度。

利用雨滴尺寸分布数据确定雷达测雨参数

本文根据我国青岛、广州和新乡地区实测雨滴尺寸分布数据 ,计算了球形雨滴雷达反射因子Z ,椭球形雨滴雷达反射因子ZH 和差分反射率ZDR,回归给出了这些地区的常规气象雷达测雨算式Z～R关系和多参数雷达测雨算式ZH、ZDR～R关系 ,并对其测雨精度和地区差异进行了比较 .

雷达测雨及其在水文水资源中的应用研究进展

在回顾国内外雷达网建设和在水文水资源学中发挥重要作用的基础上,着重对国内外的雷达降水的估测算法、雷达临近降水预报和雷达测雨信息在水文模型中的应用研究进行了探讨和分析,并就未来雷达技术应用于水文水资源学的研究进行了展望。

基于雷达测雨的实时洪水预报模型

实时洪水预报系统通常会伴随系统误差,即模型误差和观测误差.为了减小系统误差,本次研究尝试将雷达测雨技术、BP神经网络技术引入流域洪水预报中,并建立基于分布式水文模型的洪水预报模型.将该实时预报模型应用于史灌河流域.从预报的结果来看,该实时预报模型很好地解决了雷达遥感数据与水文模型的耦合,为在流域洪水预报中采用雷达测雨提供了先行的研究基础.

基于分布式水文模拟的三峡区间洪水预报(Ⅱ)--雷达测雨应用

降雨时空分布信息缺失是影响洪水预报精度的一个重要因素,尤其是雨量站点稀疏的山区,站点观测的降雨信息难以充分地表征山区降雨的空间差异。本文针对长江三峡区间,利用雨量站点观测值来校准雷达测雨数据,并作为分布式水文模型的降雨输入,借助水文模拟结果综合评价雷达测雨数据的适用性。两个示例小流域的研究结果表明:相对于雨量站而言,雷达估测的降雨信息更能体现降雨的空间变化,它与分布式水文模型相结合,是提高洪水预报精度的有效途径。

雷达测雨的最优化方法在分布式城市洪水模型中的应用

一、雷达测雨的最优化方法随着城市化进程的加快和全球气候变化的发展,城市受到极端暴雨事件影响的频率增高,危害加重。分布式城市洪水模型可以充分反映流域降雨分布以及下垫面变化,

黄河三花区间天气雷达测雨技术应用研究

采用改进窗概率配对方法以及自适应卡尔曼滤波和变分联合的方法分别对郑州和三门峡两部新一代多普勒天气雷达观测资料以及地面自动雨量站资料进行了降水反演和评估,并实现了两部雷达降水反演的拼图。评估结果表明在雷达测雨中,利用改进窗概率配对方法确定的Z-R关系反演的雷达测雨精度要优于目前国内业务雷达采用的经验关系式,而且经过自适应卡尔曼滤波和变分联合处理之后,既保持了雷达观测降水的空间分布特征,也显著提高了雷达测雨的精度。

雷达测雨及临近预报在中小流域水文视角下的应用评估

地面雨量站是中小流域降雨监测的主要手段,但雨量站稳定性相对较差、运维成本高、监测留有盲区,而天气雷达能够快速获得覆盖范围内的高分辨率面雨量监测数据,一定程度上能够弥补雨量站监测的不足。选取了2012年“苏拉”、 2014年“海贝思”、2016年“尼伯特”三场台风在梅溪流域引发的三场不同类型降雨过程,探究了雷达测雨及临近预报在中小流域水文预报中的应用前景。采用24 h累积雨量相对误差RE、时空两个维度均方根误差与相应维度均值的比值m-RMSE、平均绝对误差RMAE和平均偏差RMB等指标,开展基于地面雨量站的观测值评估雷达测雨以及1、2、3 h预见期的集合临近预报。结果表明:雷达测雨总体上与地面雨量站观测值较为接近,不同类型降雨的RE值均在3%左右;时空分布均匀的降雨,临近预报效果优于短历时降雨和强降雨的临近预报效果,且随着预见期的延长,时空分布均匀的降雨预报效果更稳定,短历时降雨和强降雨的预报精度下降明显。因此,高时空分辨率的雷达测雨及临近预报在中小流域水文预报中有较好的应用前景,但短历时降雨和强降雨还需进一步研究。

分组Z-I关系及其在淮河流域雷达测雨中应用

本文使用713雷达及其数字化终端，对淮河正阳关以上流域进行了定量测量降雨的试验。用最优化处理方法，按DBZ值大小分组统计，得到了这一地区Z-I关系的序列。然后，用这组关系得到降雨的雷达估算值。试验结果表明，距雷达50－100km之间的区域雷达定量测雨的精度较好。和雨量计测值比较，雷达估算的单站一小时雨量的平均相对误差为46％，单站过程雨量的平均相对误差为30％。雷达定量测雨可以作为常规雨量站网的补充，准实时地提供多种雨情信息。

HUBEX强化观测期雷达测雨在水文过程模拟中的应用(英)

选择全球能量与水循环亚洲季风试验区的淮河黄泥庄水文站控制的史河流域(805 km2)为研究区域,基于数字高程模型,生成栅格水流流向,构建数字流域及空间拓扑关系;然后,将阜阳雷达观测数据经过订正校准后作为研究区内每一栅格单元上的雨量输入,并在每一栅格上应用新安江模型构建产流模型;再根据每一栅格至流域出口断面-黄泥庄水文站的距离,运用Muskingum方法进行汇流演算,从而获得黄泥庄站的流量过程。计算结果显示,从1998年5月31日-8月3日的强化观测期内模型确定性系数为92.41％,其间4场洪水的确定性系数分别为85.64％、86.62％、92.57％和83.91％,高于应用地面雨量计观测的数据计算的结果。这说明雷达测雨数据具有较高的时空分辨率,当它应用于水文过程模拟时优于地面雨量计资料,基于栅格的水文模型为充分利用雷达数据提供了良好平台。

雷达测雨技术在水文上的运用探讨

雷达测雨技术是一种主动形式的遥感手段,其可探测大范围瞬时降雨分布,具有较高的空间分辨率、时间分辨率。该文以雷达测雨技术在水文中的运用为入手点,阐述了雷达测雨技术在水文中运用优势。以雷达测雨技术预报精度影响因素为入手点,对雷达测雨技术在水文中的具体运用进行了简单的分析,以期为雷达测雨技术更好地应用于水文学提供一定的借鉴。

高分辨率面雨量雷达测雨系统在广西左江上游的应用探讨

高分辨率面雨量雷达测雨系统是应用低空雨量雷达进行区域雨量监测,通过雨滴谱仪进行衰减订正后,获取区域内降雨分布和有效的降雨量。通过2台低空雷达组网的左江上游面雨量雷达测雨系统将左江上游平而河和水口河区域概化分为16个区,每小时自动分析、计算、处理16个区域有效面降雨量后,通过开展与相邻的传统雨量监测站数据对比分析,并与广西洪水预报系统衔接开展预警预报的应用,为今后高分辨率面雨量雷达测雨系统在广西的进一步有效应用打下基础。

雨量计及雷达测雨在城市洪水评估中的应用

降雨是造成城市洪涝和干旱的主要原因，近些年的研究发现，气候的变化影响降雨强度和频率。为了科学应对城市强降雨，避免人员伤亡和财产损失，越来越多先进的科学技术应用到防洪抗旱领域，如雷达技术在城市降雨中的应用。天气雷达是在第二次世界大战期间为了在天气条件不好的情况下更好地观察天上的飞机而开发的。现在，远程遥感雷达取得很大的进展，在降雨和洪水研究方面也得到应用。雨量计是目前应用非常广泛的工具，但是对于复杂的天气情况，雨量计提供的数据信息也很有限。