降雨短时临近预报技术研究进展

降雨预报在农业、水资源管理、城市规划和自然灾害预警等方面有着至关重要的作用,短时临近预报可以为实时决策提供更为有效的参考信息。对目前降雨短时临近预报的主要研究方法进行了总结,阐述了基于探测数据外推、数值模式、统计学习3种常用方法的最新进展。基于探测数据外推的算法对于短时间和小范围内的降雨预报效果较好。数值模式强调物理过程,能全面分析和模拟大气环流场和降雨系统演变过程。机器学习技术的发展推动了基于统计学习的算法在降雨短时临近预报中的应用,具有广阔的应用前景。     

基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降雨预报方法研究

开展精准化临近期降水预报是开展实时洪涝预测预警的基础。传统的临近期降水预报一般基于气候模式进行数值预报,计算时间较长、空间分辨率低,预报精度仅为15%～20%,难以满足洪涝灾害预测预警需求。为快速、高精度、高空间分辨率预报降水过程,本研究提出了一种基于气象雷达反演和云图外推法的临近期降雨预报方法。主要包括：(1)采用金字塔光流法(Pyramid Lucas Kanade Optical Flow,简称LK光流法)进行云的运动矢量计算,根据运动矢量计算云团的运移位置;(2)提出基于回波强度和梯度特征的云层类型自动识别方法;(3)利用回波反射率与降水强度间的关系进行临近期降水量的反演及预报;(4)对预报结果进行落区精度评估和量级精度评估。2019—2020年四场降水实验研究结果表明：该方法可以实现0～1 h近实时1km高空间分辨率预测,而且预测期内的降水落区预测精度较高,平均精度可达60%;对落区内雨量站的量级精度进行对比分析得出四场降水的偏差BIAS分别为0.23 mm、3.56 mm、-7.12 mm、-5.15 mm,均方根误差RMSE分别为5.09 mm、8.45 mm、21.23...     

基于时效匹配法的融合降雨临近预报研究

基于天气雷达外推的降雨临近预报其有效预报期通常不超过3h,而数值天气预报的预热问题"Spin-up"往往导致短期内的预报能力较差.鉴于此,本研究通过"取长补短"设计了一种依据临界成功率指标(CSI)和均方根误差(RMSE)的时效匹配方法,对两者的降雨预报进行融合,并选取了位于大清河水系的阜平、紫荆关流域的4场时空分布均...     

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。     

基于雷达回波的临近降水预报卷积循环神经网络模型研究

【目的】临近降水预报是涉水灾害预警、洪水预报和调度管理等依赖气象预报决策的重要基础。高精度、高时空分辨率的气象雷达观测能够有效捕捉天气过程变化,发展基于雷达回波外推的临近降水预报方法,是中小流域高精度雨洪预报预警的关键。【方法】以银川贺兰山地区2017—2020年的C波段天气雷达和地面降水资料为基础,开展了ConvLSTM、ConvGRU和PredRNN三种卷积循环神经网络模型在不同降水情景下的预报性能研究,并将三种模型的预报结果与基于半拉格朗日外推的光流法进行对比分析。研究采用临界成功指数(CSI)、命中概率(POD)、虚警率(FAR)、均方根误差(RMSE)和结构相似性指数(SSIM)5种指标评估了三种模型在不同天气系统发展过程中的预报能力。【结果】结果显示：ConvLSTM模型可以较好的预测回波变化过程,而PredRNN模型对回波驻留和发展的过程预报效果较好;随着雨强的增大、预报时长的增加,卷积循环神经网络模型对回波运动的捕捉能力和回波强度变化的预测能力显著强于光流法;ConvLSTM模型能够更好的预报中小雨天气过程,结构更加复杂的PredRNN模型对暴雨过程具有更好的预报效果。...     

利用雷达预报短期降雨

利用雷达预报短期降雨［希腊］ＢＡＬＴＡＳ等主题词雷达测雨装置降水分布降水强度降水预报降水计算在本文研究中，将两种具体方法（雨团特征形心线性外推法和雷达降雨范围横向相．关分析法）经改进后运用于降雨的雷达图象中，识别和预测降雨的时空运动与发展。研究区域及...     

基于网格追踪算法的雷达外推降雨临近预报在大清河流域的应用

为了评价基于网格追踪算法PBN在大清河流域的应用效果,研究选取了位于大清河南北两支的阜平和紫荆关流域的8场典型降雨过程,开展0～3h的雷达外推降雨临近预报.为获得高质量的雷达测雨数据,研究采用外部漂移克里金法(KED),依据地面雨量在外推前对雷达定量降雨估测进行了修订.针对PBN算法的外推预报结果,分别采用临界成功指数...     

天气雷达在洪水预警报中的应用

本文简述了国内和美国天气雷达在实时洪水预警报中的应用和研究现状,讨论了利用雷达进行定量降水预报和洪水预报中利用天气雷达信息的有关问题,阐述了交互式天气预报和交互式洪水预报有机结合的重要意义。     

基于气象的预测降雨数据在中短期洪水预报中的应用

随着全国电力市场化改革进程的深入推进,水资源作为基础性的自然资源、战略性的经济资源,合理利用水资源显得极为重要,而气象数据是掌握水资源状况的基础要素,在水文上降雨量是洪水预报中最重要的信息。通过对福建水口水电站原有预见期的降雨数据分析,选取2021年5月17日20点的自动计算结果,预测最大洪峰与实测洪峰精确度接近100%,说明通过气象预报数据的接入可以满足预见期3～7d的要求,大大提高了预见期,高精度的水文预报为调度和决策支持提供可靠的数据服务,为企业市场化竞价上网提供有力的判断依据,大大提高了运行效益。     

飞来峡水利枢纽洪水预报模型研究

飞来峡水库的洪水预报和调度在北江流域的江河水库联合调度中十分重要，因此研究其洪水预报模型具有重要的意义。该模型设计分为上游干流及支流的流域降雨径流模型、区间的降雨径流模型和一维干流河网洪水演算动力学模型，其参数率定达到《水文情报预报规范》的甲级标准。     

雷达测雨的最优化方法在分布式城市洪水模型中的应用

<正>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,使模拟     

突发洪水预报模型研究

本文总结了突发洪水所具有的一些特性，指出影响干旱半干旱地区产流计算和预报精度的主要因素是雨强，而流域的前期土壤湿润条件则居次要地位。为此，本文提出了以雨强为参数的Ｈｏｒｔｏｎ型降雨损失率公式，用于进行产流计算，利用经验单位线预报突发洪水的过程，经在尚义小流域应用，效果较好。     

潘家口水库洪水预报和降雨预报成果的可利用性分析

根据潘家口水库汛限水位动态控制研究的需要,分别进行洪水预报成果和降雨预报成果的可利用性分析,提出两种预报成果的精度、预见期及使用建议.     

考虑预见期降水的三峡水库区间洪水预报模型研究

 选用长江三峡水库区间流域的历史雨洪资料与短期定量降水预报资料,编制三峡水库区间流域洪水预报模型,并将区间定量降水预报与区间洪水预报模型相耦合,研究了预见期降水对洪水预报的影响。提出了一个随机降水模型,随机生成 500组序列作为降水预报值输入到区间洪水预报模型,并以均值作为预报结果发布。方案比较结果表明,考虑预见期内的降水预报可提高三峡水库的洪水预报精度。     

水电站初运期的入库洪水预报模型

水库形成后，江河洪水的流向，流速发生改变，使该流域的诸多水文特征值受到影响，无论是特征值的大小，还是出现的时间都有不得程序的变化，为此，应该建立水电站初运期的洪水预报模型，水电站的初运期入库洪水预报模型是以区间流量为基础条件，将降雨直接参加产汇流计算，这是既简单又可操作性强的洪水预报经验模型，该模型在雅垄江流域的二滩电站的洪水预报中经误差检验评定，精度较高，作业预报效果很好，为此，对二滩水电站在初运期资料短缺条件下的入库洪水预报具有较好的使用价值。     

英国实时洪水预报研究

河流洪水会引起生命损失、灾难性的财产破坏以及对经济和环境的负面影响。虽然不能完全消除洪水的风险,但是,实时洪水预报模型作为洪水警报服务的重要和不可分割的组成部分,可给及时洪水警报提供足够的超前时间,以尽量减少洪水损失。介绍了英国开发的2种实时洪水警报模型：简单触发洪水警报模型和流域综合水文和水动力学模型。     

友谊水库洪水预报方案比较研究

友谊水库位于张家口北部坝上地区,为更好地完成防汛任务构建有两套预报方案,分别为通过中洪系统利用新安江模型构建的预报方案和利用经验方法绘制降雨径流相关图的预报方案,其中相关图方案是通过对其上游流域暴雨中心及产生径流等情况进行分析后,结合上游兴和水文站历史资料计算分析的结果,建立了与兴和站的洪水传播关系,从而完成了预报方案的构建。暴雨中心位置对产生径流情况具有很大影响,因此根据暴雨中心的不同位置选取典型场次洪水,推求流量概化过程线进行汇流分析计算。两种方案还需要日后更多降雨洪水资料的检验,结合分析使用可为今后友谊水库上游流域洪水预报提供参考依据。