變化環(huán)境下氣象水文預(yù)報研究進(jìn)展

楊陽 劉敏 武警山西省總隊

氣象水文預(yù)報指的是將氣象條件和水文特征進(jìn)行結(jié)合，從而對一定流域內(nèi)的未來降水的水位、流量、落時、落區(qū)還有洪水產(chǎn)生趨勢等預(yù)報。其在防洪降災(zāi)的整個體系中具有非常重要的作用。隨著水文預(yù)報中的有效預(yù)見期的延長，其預(yù)報的準(zhǔn)確度就越高，因此，所能發(fā)揮的價值就變得越大。通過對降水?dāng)?shù)據(jù)的多重整合以及建立起水文預(yù)報的模型等手段，可以從實際上真實反映區(qū)域內(nèi)的氣象水文情況。

一、變化環(huán)境下氣象水文預(yù)報的技術(shù)研究

（一）降水監(jiān)測及估算方法

定量降水的估測是氣象天文預(yù)報的一項重要內(nèi)容，實現(xiàn)監(jiān)測及估算的方法主要有三種，第一種是實況插值方法，這種方法是在對掌握有限雨量站的監(jiān)測數(shù)據(jù)后，從而展開預(yù)報工作[1]。此外，還因為插值理論的不同其還可細(xì)分出多種方法，其中應(yīng)用范圍比較全面的是泰森多邊形法還有算術(shù)平均法。第二種是回歸分析法，這種方法是針對造成降水分布變化的因子進(jìn)行選擇，分析這些因子與降水量之間存在的關(guān)系，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)原理進(jìn)行計算，從而獲得具體的降水量分布函數(shù)。第三種是遙感方法，這種方法主要是應(yīng)用具備測雨功能的衛(wèi)星、雷達(dá)等遙感技術(shù)估算降水量。不過實況插值方法和回歸分析方法很容易受到觀測站位置、空間代表、密度等諸多因素作用而在使用上產(chǎn)生了較大的限制。遙感方法對于估算降水量具有高質(zhì)量的時空分辨率，從而已成為目前氣象水文預(yù)報中降水估算研究的關(guān)注重點。

（二）短時定量降水預(yù)報

現(xiàn)階段在12小時以內(nèi)的氣象水文預(yù)報業(yè)務(wù)，采用的是數(shù)值模式進(jìn)行是定量降水預(yù)報，不過這個因為產(chǎn)生了預(yù)報模式起轉(zhuǎn)的問題從而與實際預(yù)測的情況有所差異，因而在短時定量降水預(yù)報上還是更傾向于臨近預(yù)報技術(shù)和數(shù)值預(yù)報技術(shù)兩者之間的融合發(fā)展。具體細(xì)分，0-2小時內(nèi)的定量降水預(yù)報主要應(yīng)用以雷達(dá)數(shù)據(jù)作為支撐的雷暴識別追蹤還有外推預(yù)報。3-6小時內(nèi)的定量降水預(yù)報則是運用衛(wèi)星雷達(dá)還有自動站等高時空監(jiān)測技術(shù)來實現(xiàn)。

（三）中短期和延伸期降水預(yù)報

中短期的定量降水預(yù)報還是在應(yīng)用數(shù)值模式的基礎(chǔ)上來實行的，如果預(yù)見期在24-48小時之內(nèi)，需要融合天氣學(xué)知識技術(shù)進(jìn)行降水預(yù)報，如果預(yù)見期持續(xù)延長，那么對于數(shù)值天氣預(yù)報的依賴性還要更強(qiáng)。我國目前的數(shù)值預(yù)報研究與發(fā)達(dá)國家的成果還是存在著一些差距的，不過隨著中國的QPF預(yù)報技術(shù)和空間分辨率的提升，將促進(jìn)氣象水文預(yù)報服務(wù)獲得更高質(zhì)量的發(fā)展空間。

延伸期降水預(yù)報主要借助于大數(shù)據(jù)、動力模式還有經(jīng)典統(tǒng)計來推進(jìn)延伸期降水預(yù)報工作的開展。當(dāng)前，延伸期降水預(yù)報逐漸擴(kuò)大預(yù)報的范圍，從開始階段的降水趨勢預(yù)報發(fā)展到了對降水過程以及逐日雨量的預(yù)報。

（四）洪水預(yù)報技術(shù)應(yīng)用

洪水預(yù)報同樣是氣象水文的重要部分，是我們進(jìn)行防洪救災(zāi)的一項重要的措施。隨著時間發(fā)展和技術(shù)的改造升級，特別是九十年代以來，收獲的技術(shù)成果非常豐碩。洪水預(yù)報的方式主要以經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀⒓偢拍钅Ｐ瓦€有分布式水文模型，隨著未來的發(fā)展，洪水預(yù)報技術(shù)將會在傳統(tǒng)方法的實踐經(jīng)驗和以下墊面地理信息的分布式水文模型相融合、水文學(xué)知識與水力學(xué)知識相融合以及氣象水文預(yù)報耦合的基礎(chǔ)上向前發(fā)展。

（五）氣象水文耦合技術(shù)應(yīng)用

天氣預(yù)報的模式應(yīng)用預(yù)報結(jié)果受到了基于數(shù)值的天氣預(yù)報模式還有流域內(nèi)水文模型在時空分辨率上的差異影響[2]，因而受到了較大的制約作用，從而催生了全面系統(tǒng)地展開基于數(shù)值天氣的模式和流域水文模型的尺度進(jìn)行匹配的方法實踐，運用動力釋用還有資料同化等方法縮小兩者之間的差異，實現(xiàn)氣象水文耦合技術(shù)的高效發(fā)展。

二、變化環(huán)境下氣象水文預(yù)報的研究展望

（一）建立以新技術(shù)為核心的共享體系

經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，信息技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，云計算和大數(shù)據(jù)的有效整合，可以實現(xiàn)以政府作為主導(dǎo)建立起信息交流的中心平臺，將相關(guān)行業(yè)的理論技術(shù)進(jìn)行共享，此外，還能將不同區(qū)域內(nèi)的所監(jiān)測到的信息數(shù)據(jù)，包括實時的氣象狀況、水文狀況等，與航運、電力等行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合從而達(dá)成信息交流的目標(biāo)。

（二）加強(qiáng)氣象水文耦合技術(shù)研究

加強(qiáng)氣象水文耦合技術(shù)研究，從而實現(xiàn)提高氣象水文預(yù)報的準(zhǔn)確度還有延長洪水監(jiān)測的預(yù)見期。通過對水文氣象核心技術(shù)的研究，綜合利用多項技術(shù)，結(jié)合數(shù)值模式還有集合預(yù)報的最新應(yīng)用情況，促進(jìn)監(jiān)測外推、數(shù)值預(yù)報還有人工訂正三者之間的深度融合，進(jìn)一步研發(fā)可實時發(fā)布水文預(yù)報的分布式以及概念性的水文模型。

此外，還要建立起智能化的旱澇災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警以及輔助雨水資源應(yīng)用決策的平臺，推進(jìn)相關(guān)業(yè)務(wù)部門進(jìn)行結(jié)合，挖掘行業(yè)內(nèi)各種監(jiān)測數(shù)據(jù)實現(xiàn)共享交流，從而提供高質(zhì)量的氣象水文預(yù)報服務(wù)。

三、結(jié)束語

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，信息技術(shù)的高速發(fā)展，我國在變化環(huán)境下應(yīng)用氣象水文預(yù)報技術(shù)將會越來越成熟。不過總的來看。現(xiàn)階段在預(yù)報降水和落地的精確程度以及時空分辨率上還有較大的發(fā)展空間，在水文模型的建構(gòu)上也需要進(jìn)行改進(jìn)，并且深入分析其不確定性。此外，還要持續(xù)推進(jìn)降低水文預(yù)報的誤差，增強(qiáng)其可靠性。