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“流域水文气象耦合关键技术研究及应用”成果显著

  • 发布时间:2015-10-08 01:31:02  来源:科技日报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

  暴雨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一,20世纪50年代以来,长江流域(包括江淮地区)的历次大洪水都是由暴雨造成的。据统计,近10年来我国因暴雨洪灾造成的每年直接经济损失约1200亿元。目前随着卫星、雷达监测、数值预报等技术的发展,高时空分辨率定量降水监测/预报水平不断提高,为发展流域水文气象预报提供了机遇。如何利用新技术开展准确及时定量化的水文气象预报,减轻洪涝灾害损失,成为水文气象工作者急需解决的问题。

  为此,在公益性行业专项、国家自然科学基金、湖北省科技攻关计划等项目的支持下,中国气象局武汉暴雨研究所联合武汉大学、南京信息工程大学、武汉中心气象台、重庆市气象台以及武汉区域气候中心等多家单位,采用水文气象学科交叉的方式,针对水文气象要素精细化分布的描述、水文气象空间匹配、水文预报不确定性等难题,通过建立分布式气象要素系列模型、构建降水降尺度新方法、发展水文气象耦合预报技术,实现了多要素、高分辨率、高精度的气象数据格点化、缩小了水文气象耦合降水空间匹配差异,拓展了水文不确定性预报的新方法,构建了集水文、气象监测预报于一体的流域水文气象实时预报平台,形成了以气象要素分布式模型、降水降尺度方法、水文气象耦合预报技术,以及流域水文气象实时预报系统为核心的流域水文气象耦合关键技术成果,有效延长了洪水预见期,提高了预报精度。近日“流域水文气象耦合关键技术研究及应用”成果获中国气象学会2015年气象科学技术进步成果二等奖。

  创新性成果

  自主建立了气象要素分布式模型。以分布式模型为核心技术,将地理信息系统、遥感科学等与大气科学有机结合,立足于常规地面气象观测资料,以及高分辨率的地理信息数据,充分考虑下垫面、大气的非均匀因素对气象要素空间分布的影响, 自主建立了33种气象要素分布式模型,实现了多要素、高分辨率、高精度的气象数据格点化。

  提出了降水降尺度新方法。针对观测降水,改进了雷达定量降水估算方法,在综合考虑平均校准法、变分校准法等常用的雷达定量降水估算方法优缺点的基础上,提出了一种综合集成分析方法,对各种方法进行综合集成,开展雷达定量降水估算,提高了雷达定量降水估算精度。针对预报降水,基于数值模式利用高分辨率(2km*2km)的地形因子(海拔高度、坡度、坡向等)诊断数值模式预报降水,建立精简实用的动力释用降水降尺度方法。

  发展了水文气象耦合预报技术,拓展了水文不确定性预报的新方法。为寻求水文预报中充分利用QPE、QPF等降水信息的途径,项目创造性地采用增长模繁殖法对雷达QPE初值进行扰动,定量判别了模型输入误差在洪水预报中的传播特性及其对径流模拟的影响。将降水集合预报产品引入水文预报领域,丰富了水文概率预报的方法。

  研发了具有自主知识产权的流域水文气象实时预报系统。系统具有水文气象监测、预报、分析等功能,实现了水文气象预报智能一体化。

  应用广泛、效益显著

  2011年9月,丹江口水库出现20年一遇的大洪水,长江流域气象中心应用项目研究成果,准确及时地开展了汉江流域水文气象预报服务,为长江防总和湖北省防汛抗旱指挥部办公室研究决策启用“杜家台分洪泄流”提供了的科学依据。

  2012年7月,三峡水库发生了建库以来7.12万立方米/秒大洪水。流域水文气象报系统准确预报了7月长江上游干流连续出现三次洪水过程,为三峡梯调中心做好三峡水库入库流量预报和优化调度方案提供了有力保障。

  目前,项目的相关成果已推广到长江、淮河等流域水文气象部门,在大江大河防汛调度气象服务以及中小河流洪水、山洪灾害气象风险预警服务等方面得到了广泛应用,取得了显著的社会经济效益。

  2011年以来,长江流域气象中心应用项目成果为湖北省委省政府、长江防汛抗旱总指挥部、三峡集团公司提供《长江流域重要气象报告》等不同形式的服务材料共计1861份,为湖北防汛抗旱和三峡水库安全调度提供了有针对性的决策依据,得到了湖北省委省政府领导的充分肯定,取得了显著的社会效益。

  四年来,长江流域气象中心提供的服务产品精确度较高、预见期较长,为在三峡集团重大水库调度决策提供了科学依据;并助力三峡集团2012年提前2个月完成全年发电任务,2014年发电988亿千瓦,居全球首位,为三峡工程效益的最大化做出了贡献。(彭涛 孙京)

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