基于雷达测雨技术和数值模式模拟预报的流域洪水预报方法研究

In order to increase forecast period and improve the forecast accuracy in the flood forecast, 'To introduce the quantitative precipitation estimation (QPE ) and quantitative precipitation forecasting ( QPF ) to improve the accuracy of flood forecast' is taken as the guide of the project, the project make the real-time flood forecast research through coupling atmosphere model and hydrological model. During the research, the variety of meteorological observation information (such as radar, rain-gauge) and meso-scale numerical model will be used to estimate and forecast precipitation for hydrological model, the research will focus on spatial and temporal matching problem between weather forecast model and hydrological model, narrow the hydrological and meteorological scale differences gradually, to open a channels for full application of various meteorological information in flood forecast in real conditions, to change the backward way on rainfall estimation and forecast in flood forecast period on the current hydrological model, thus to extend the forecasting period, improve the forecast accuracy, better the flood forecast effect, to provide scientific and technological support on enhancing the hydro-meteorological professional meteorological service capabilities.

为了增长洪水预报的预见期，提高预报精度，本课题以'引入定量降雨估算（QPE）和定量降雨预报（QPF）来提高洪水预报精度'为导向，围绕联合大气模式和水文模式这一核心实施实时洪水预报展开研究。通过利用与降水有关的多种气象观测信息（雷达，自动气象站等）以及中尺度数值模式对水文模型所需的降雨量进行估算预报，着重研究天气预报模式与水文模型之间时空尺度上的匹配问题,逐步缩小水文气象的尺度差异，在现实条件下开辟一条洪水预报研究中充分应用各种气象信息的途径，以改变目前水文模型中洪水预见期内降雨估计的落后方式，由此延长洪水预见期、提高预报精度，改善洪水预报效果，为增强水文气象专业气象服务的能力提供科技支撑。

洪水灾害一直是威胁人类生存和发展的最严重的自然灾害之一，给人民生命和财产造成了巨大的损失。现代气象业务技术的发展（尤其是定量降水估算及预报技术的发展）给洪水预警预报提供了发展机遇,如何充分应用各种气象信息来提高洪水预报水平显得尤为急迫。针对此目标，本项目以‘引入QPE\QPF提高洪水预报精度’这一问题为导向，开展流域洪水预警预报中水文气象耦合技术方法的研究及其应用，包括：雷达反射率因子质量控制及其定量降水估算试验；基于数值模式的降水预报试验及其降尺度方法；基于水文模拟的QPE\QPF与水文模型耦合的水文气象预报试验；中小流域水文气象精细化预报平台设计与开发；基于水文模型的中小流域临界面雨量计算等。研究表明：(1) SWAN 系统反射率因子质量控制算法具有一定适用性,可过滤掉大部分AP回波,有利于雷达定量降水估算水平的提升。（2）基于数值模式预报试验，通过动力释用、模式嵌套等综合手段有效缩小了水文气象耦合降水空间匹配的差异，提高降水预报精度。（3）雷达定量估算降水作为水文模型的输入使得洪水模拟水平总体最优，定量降水预报及其集合降水预报产品应用于水文预报有利于水文预报精度的提升，将确定性预报转化为对可能发生的概率预报，能提供比确定性预报更多的信息。（4）中小流域水文气象精细化预报平台实现了流域实况监测、雷达估算、模式预报等多源降水信息以及水文预报、监测信息在同一平台的显示，布局合理、移植性强、操作简单，已在多地水文气象部门推广。（5）利用水文模型反推计算中小流域临界面雨量，能直观给出不同基准水位、不同雨量分布条件下的洪水过程曲线、水位变化过程曲线以及流域临界面雨量，意义明确，技术方法可行，在实际业务中得到应用。总体上项目应用气象研究最新成果，从学科交叉的角度出发，发展了实时洪水预报中水文气象耦合的关键技术，拓展了水文不确定性预报的新方法，有效丰富了中小流域临界面雨量的计算方法。