基于数值天气预报产品的气象水文耦合径流预报

金君良; 舒章康; 陈敏; 王国庆; 孙周亮; 贺瑞敏

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.002

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基于数值天气预报产品的气象水文耦合径流预报

金君良, 舒章康, 陈敏, 王国庆, 孙周亮, 贺瑞敏

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金君良, 舒章康, 陈敏, 王国庆, 孙周亮, 贺瑞敏. 基于数值天气预报产品的气象水文耦合径流预报[J]. 水科学进展, 2019, 30(3): 316-325. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.002

引用本文:

JIN Junliang, SHU Zhangkang, CHEN Min, WANG Guoqing, SUN Zhouliang, HE Ruimin. Meteo-hydrological coupled runoff forecasting based on numerical weather prediction products[J]. Advances in Water Science, 2019, 30(3): 316-325. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.002

Citation:

JIN Junliang, SHU Zhangkang, CHEN Min, WANG Guoqing, SUN Zhouliang, HE Ruimin. Meteo-hydrological coupled runoff forecasting based on numerical weather prediction products[J]. Advances in Water Science, 2019, 30(3): 316-325. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.002

基于数值天气预报产品的气象水文耦合径流预报

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.002

金君良^1,2,
舒章康^1,2,,
陈敏³,
王国庆^1,2,
孙周亮^2,3,
贺瑞敏^1,2

1.
南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210029;
2.
水利部应对气候变化研究中心, 江苏南京 210029;
3.
三峡大学水利与环境学院, 湖北宜昌 443000

基金项目: 国家重点研发计划资助项目（2017YFC0404401）；国家自然科学基金资助项目（51679144；51779144）

详细信息

作者简介:
金君良(1982-),男,浙江金华人,教授级高级工程师,主要从事水文水资源研究。E-mail:jljin@nhri.cn

通讯作者:
舒章康,E-mail:513162155@qq.com

中图分类号: TV124;P45

Meteo-hydrological coupled runoff forecasting based on numerical weather prediction products

1.
Nanjing Hydraulic Research Institute, State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Nanjing 210029, China;
2.
Research Center for Climate Change of Ministry of Water Resources, Nanjing 210029, China;
3.
College of Hydraulic and Environment, China Three Gorges University, Yichang 443000, China

Funds: The study is financially supported by the National Key R&D Program of China (No.2017YFC0404401) and the National Natural Science Foundation of China (No.51679144; No.51779144).

摘要: 以福建金溪池潭水库流域为例，采用TIGGE数据中心的ECMWF、UKMO、NCEP等7种模式控制预报产品驱动新安江模型，开展径流集合预报。通过集合挑选、多模式集成前处理以及基于BMA模型的后处理等过程，探讨不同处理方案和初始集合质量对气象水文耦合径流预报精度及不确定性的影响。结果表明，不同的处理方案均能有效提高径流预报的精度和稳定性，同时进行前处理和后处理能从降低误差输入和控制误差输出两方面减小预报误差，相对于其他方案表现更好。初始集合质量对气象水文耦合径流集合预报有一定影响，但前处理或后处理对预报误差的有效控制使得该影响并不显著。总体而言，前处理和后处理过程是提高气象水文耦合径流预报准确性和可靠性必不可少的环节，应予以重视。
- 气象水文耦合预报 /
- 前处理 /
- 后处理 /
- 集合质量 /
- 不确定性
Abstract: This study implements ensemble runoff forecasts using the Xin'anjiang model driven by ECMWF,UKMO,NCEP and other seven control forecast products of TIGGE data center in Chitan reservoir watershed in Jinxi,Fujian Province,China. By means of ensemble selection,pre-processing via multi-model integration,and post-processing based on the BMA model,the influences of data-processing scheme and initial set quality on the accuracy and uncertainty of the meteo-hydrological runoff predictions were investigated. The results show that different treatment schemes could effectively improve the accuracy and stability of runoff forecasts. Combination of pre-processing and post-processing led to better performances than other schemes due to its error reduction in two aspects,i.e. lowering the input errors and controlling the output errors. Although the initial set quality exerted a perceptible impact on the ensemble runoff forecasts,the effect was not significant since either pre-processing or post-processing procedure effectively controlled the forecasting errors. Overall,we conclude that the pre-processing and post-processing processes are indispensable to improve the accuracy and reliability of meteo-hydrological runoff forecasts,which should be paid attention to.
- meteo-hydrological runoff forecasting /
- pre-processing /
- post-processing /
- set quality /
- uncertainty

[1]	陈华, 霍苒, 曾强, 杨无双, 陈杰, 郭生练, 许崇育. 雨量站网布设对水文模型不确定性影响的比较 . 水科学进展, 2019, 30(1): 34-44. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.01.004
[2]	梁忠民, 胡义明, 王军, 李彬权, 杨靖. 基于等可靠度法的变化环境下工程水文设计值估计方法 . 水科学进展, 2017, 28(3): 398-405. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.010
[3]	江善虎, 任立良, 雍斌, 袁飞, 龚露燕, 杨肖丽. TRMM卫星降水数据在洣水流域径流模拟中的应用 . 水科学进展, 2014, 25(5): 641-649.
[4]	胡义明, 梁忠民, 王军, 杨好周. 考虑抽样不确定性的水文设计值估计 . 水科学进展, 2013, 24(5): 667-674.
[5]	廖凯华, 徐绍辉, 吴吉春, 施小清. 土壤饱和导水率空间预测的不确定性分析 . 水科学进展, 2012, 23(2): 200-205. doi: CNKI: 32.1309.P.20120224.2003.017
[6]	李一平, 唐春燕, 余钟波, Acharya Kumud. 大型浅水湖泊水动力模型不确定性和敏感性分析 . 水科学进展, 2012, 23(2): 271-277. doi: CNKI: 32.1309.P.20120224.2002.009
[7]	陆桂华, 吴娟, 吴志勇. 水文集合预报试验及其研究进展 . 水科学进展, 2012, 23(5): 728-734. doi: CNKI: 32.1309.P.20120824.1606.016
[8]	王慧亮, 李叙勇, 解莹. 多模型方法在非点源污染负荷中的应用展望 . 水科学进展, 2011, 22(5): 727-732.
[9]	杨涛, 陆桂华, 李会会, 何海, 王晓燕. 气候变化下水文极端事件变化预测研究进展 . 水科学进展, 2011, 22(2): 279-286.
[10]	张世法, 顾颖, 林锦. 气候模式应用中的不确定性分析 . 水科学进展, 2010, 21(4): 504-511.
[11]	梁忠民, 戴荣, 李彬权. 基于贝叶斯理论的水文不确定性分析研究进展 . 水科学进展, 2010, 21(2): 274-281.
[12]	赵冬泉, 王浩正, 陈吉宁, 王浩昌. 城市暴雨径流模拟的参数不确定性研究 . 水科学进展, 2009, 20(1): 45-51.
[13]	徐静, 任立良, 刘晓帆, Vijay. P. Singh, 刘薇, 袁飞. 基于模糊集理论的降雨不确定性传播影响研究 . 水科学进展, 2009, 20(3): 422-427.
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[20]	徐宗学, 曾光明. 洪水频率分析HSPPC模型应用研究 . 水科学进展, 1992, 3(3): 174-180.

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基于数值天气预报产品的气象水文耦合径流预报

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.002

1. 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210029;

2. 水利部应对气候变化研究中心, 江苏南京 210029;

3. 三峡大学水利与环境学院, 湖北宜昌 443000

基金项目: 国家重点研发计划资助项目（2017YFC0404401）；国家自然科学基金资助项目（51679144；51779144）

作者简介:
金君良(1982-),男,浙江金华人,教授级高级工程师,主要从事水文水资源研究。E-mail:jljin@nhri.cn

通讯作者: 舒章康,E-mail:513162155@qq.com

收稿日期: 2018-11-02
刊出日期: 2019-06-25

中图分类号: TV124;P45

关键词:

气象水文耦合预报 /

前处理 /

后处理 /

集合质量 /

不确定性

摘要: 以福建金溪池潭水库流域为例，采用TIGGE数据中心的ECMWF、UKMO、NCEP等7种模式控制预报产品驱动新安江模型，开展径流集合预报。通过集合挑选、多模式集成前处理以及基于BMA模型的后处理等过程，探讨不同处理方案和初始集合质量对气象水文耦合径流预报精度及不确定性的影响。结果表明，不同的处理方案均能有效提高径流预报的精度和稳定性，同时进行前处理和后处理能从降低误差输入和控制误差输出两方面减小预报误差，相对于其他方案表现更好。初始集合质量对气象水文耦合径流集合预报有一定影响，但前处理或后处理对预报误差的有效控制使得该影响并不显著。总体而言，前处理和后处理过程是提高气象水文耦合径流预报准确性和可靠性必不可少的环节，应予以重视。

English Abstract

Meteo-hydrological coupled runoff forecasting based on numerical weather prediction products

1. Nanjing Hydraulic Research Institute, State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Nanjing 210029, China;

2. Research Center for Climate Change of Ministry of Water Resources, Nanjing 210029, China;

3. College of Hydraulic and Environment, China Three Gorges University, Yichang 443000, China

Funds: The study is financially supported by the National Key R&D Program of China (No.2017YFC0404401) and the National Natural Science Foundation of China (No.51679144; No.51779144).

Received Date: 2018-11-02
Publish Date: 2019-06-25

Keywords:

Abstract: This study implements ensemble runoff forecasts using the Xin'anjiang model driven by ECMWF,UKMO,NCEP and other seven control forecast products of TIGGE data center in Chitan reservoir watershed in Jinxi,Fujian Province,China. By means of ensemble selection,pre-processing via multi-model integration,and post-processing based on the BMA model,the influences of data-processing scheme and initial set quality on the accuracy and uncertainty of the meteo-hydrological runoff predictions were investigated. The results show that different treatment schemes could effectively improve the accuracy and stability of runoff forecasts. Combination of pre-processing and post-processing led to better performances than other schemes due to its error reduction in two aspects,i.e. lowering the input errors and controlling the output errors. Although the initial set quality exerted a perceptible impact on the ensemble runoff forecasts,the effect was not significant since either pre-processing or post-processing procedure effectively controlled the forecasting errors. Overall,we conclude that the pre-processing and post-processing processes are indispensable to improve the accuracy and reliability of meteo-hydrological runoff forecasts,which should be paid attention to.

引用本文:

Citation:

JIN Junliang, SHU Zhangkang, CHEN Min, WANG Guoqing, SUN Zhouliang, HE Ruimin. Meteo-hydrological coupled runoff forecasting based on numerical weather prediction products[J]. Advances in Water Science, 2019, 30(3): 316-325. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.002

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基于数值天气预报产品的气象水文耦合径流预报

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.002

作者简介: 金君良(1982-),男,浙江金华人,教授级高级工程师,主要从事水文水资源研究。E-mail:jljin@nhri.cn

通讯作者: 舒章康,E-mail:513162155@qq.com

Meteo-hydrological coupled runoff forecasting based on numerical weather prediction products

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基于数值天气预报产品的气象水文耦合径流预报

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.002

1. 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏 南京 210029; 2. 水利部应对气候变化研究中心, 江苏南京 210029; 3. 三峡大学水利与环境学院, 湖北宜昌 443000

作者简介: 金君良(1982-),男,浙江金华人,教授级高级工程师,主要从事水文水资源研究。E-mail:jljin@nhri.cn

通讯作者: 舒章康,E-mail:513162155@qq.com

English Abstract

Meteo-hydrological coupled runoff forecasting based on numerical weather prediction products

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作者简介:
金君良(1982-),男,浙江金华人,教授级高级工程师,主要从事水文水资源研究。E-mail:jljin@nhri.cn

通讯作者:
舒章康,E-mail:513162155@qq.com

1. 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210029;

2. 水利部应对气候变化研究中心, 江苏南京 210029;

3. 三峡大学水利与环境学院, 湖北宜昌 443000

作者简介:
金君良(1982-),男,浙江金华人,教授级高级工程师,主要从事水文水资源研究。E-mail:jljin@nhri.cn