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軟件自動生成與智能服務實驗室與美國氣象公司合作開發研究的水文預報系統Hydro-extension取得突破性進展
2019-08-28 11:13   審核人:

氣象預報和水文預報是河流和水庫進行水資源科學調度和減災防災的基礎性工作。數值模式預報的出現,使得氣象預報和水文預報實現定時神灯彩票官方登录注册站、定量和定點成為可能神灯彩票官方登录注册站。軟件自動生成與智能服務四川省重點實驗室與美國氣象公司合作開發研究的水文預報系統Hydro-extension取得突破性進展,Hydro-extension 基于NCAR開源的WRF-Hydro水文模式,在技術和預報性能上全面提升神灯彩票官方登录注册站,該預報模式系統,可與氣象模式實現耦合神灯彩票官方登录注册站,也可與氣象網格資料對接,融合實際觀測降水資料并提供水文資訊預警預報 (圖1)神灯彩票官方登录注册站,目前在同一領域處于世界最前沿。

圖1 陸地水循環

目前,美國國家水文預報系統是在WRF-Hydro水文模式上建立的神灯彩票官方登录注册站神灯彩票官方登录注册站,2016年正式業務運行神灯彩票官方登录注册站,是目前世界上唯一的分布式水文數值預報業務系統神灯彩票官方登录注册站,該系統運行存在很多技術瓶頸神灯彩票官方登录注册站,其最高水平分辨率可以達到250米神灯彩票官方登录注册站,但是250米的分辨率不能在業務上實現對中小尺度的河流與水庫的預報,其資料同化功能欠缺也嚴重影響了模式預報的性能神灯彩票官方登录注册站。針對中國湖泊和水庫較多的情況下,我們的Hydro-extension 模式研發了水資源和水庫管理的功能,增加了中小尺度河流的預報, 完善了多類型大氣模式和觀測資料的同化,并在云南某流域進行了區域試驗, 對河流流量精確的預報并與水文站觀測對比 (圖2)神灯彩票官方登录注册站神灯彩票官方登录注册站。任何單一或多個水庫泄洪對下游的影響都可以準確預報和模擬。類似于2019年印度由于水庫泄洪失誤造成的洪災事件是可以完全避免的。


圖2 河流流量精確的預報并與水文站觀測對比

Hydro-extension采用了多網格多時間尺度的不同物理過程,包括:陸地模型神灯彩票官方登录注册站,陸面匯流模型神灯彩票官方登录注册站,水庫/湖泊模型,地下水模型和河網模型。陸地模型以NoahMP為主神灯彩票官方登录注册站,包括地表蒸發,土壤滲透神灯彩票官方登录注册站,冰川和積雪融化等物理過程,可與大氣模式和資料對接神灯彩票官方登录注册站,其水平分辨分辨率為500米到幾公里。陸面匯流主要針對高分辨率的地形資料神灯彩票官方登录注册站。地下水模型和河網模型都有多種選項神灯彩票官方登录注册站神灯彩票官方登录注册站。降水是經過陸地模型,陸面匯流和地下水模型整個復雜的物理過程神灯彩票官方登录注册站,最終進入河網。水庫/湖泊模型可以提供入庫和輸出流量,水庫/湖泊內的水位高度。陸面匯流與河網模型的水平分辨率為十幾米到200米之間,可以提供高分辨率的水文資訊。

相對于其他水文模式,Hydro-extension具有絕對優勢。目前的美國國家水文模式預報系統受技術瓶頸限制神灯彩票官方登录注册站,僅停留在大尺度預報系統。由于沒考慮到水資源管理功能神灯彩票官方登录注册站,其預報準確率受到很大程度的質疑神灯彩票官方登录注册站∩竦撇势惫俜降锹甲⒉嵴?;诂F在Hydro-extension的技術可以構建更為完整和準確的水文數值模式預警系統神灯彩票官方登录注册站,可分為大陸尺度,區域尺度和城市內澇。大陸尺度的水平分辨率為100到300米左右,可以覆蓋整個中國地區。區域尺度和城市內澇為十幾米到100米之間。在模式預報區域內可以提供山洪,大中小河流和水庫的預警,也可做水資源的評估和預報神灯彩票官方登录注册站。針對中國山地多,突發性洪水發生頻率較多的情況,我們創新地提出臨近預報系統設計,預報時間滯后性只有十分鐘左右, 可以為突發性洪澇災害提供及時有效的預警。



 

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