当“气象+”遇到水文——技术篇
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水是人類文明之源?;仡櫄v史,世界文明古國的發源并非偶然:在東方,黃河和長江孕育了五千年中華文明;在印度,圣潔的恒河滋養了神圣的古印度文明;在中東,幼發拉底河和底格里斯河共同澆鑄了繁榮的古巴比倫文明;在遙遠的非洲,綿長的尼羅河成為輝煌的古埃及文明的濫觴之地......
一條條奔騰不息的古老河流,給予了人類最初的養份。有了水,生命才能存在,人類才能發展,世界才能生生不息。
如何看待水文氣象這個交叉學科?二者如何耦合、如何共進?我們將從“氣象+水文”的角度,探討二者之間的依存關系。
作為地球系統中最敏感的圈層——大氣圈和水圈,“氣象”與“水象”共同掌控地球系統模擬的核心環節。從上下游的關系來說,“氣象”是“水文”的上游,從服務的角度來說,氣象模式的發展,也需要從水文學的角度獲取更多的反饋。這樣的捆綁或交叉使“氣象+水文”注定會創造無限豐富的內涵。
氣象與水文耦合的主要介質是降水和蒸發,氣象負責在時間和空間尺度上對降水等關鍵要素加以預測,解決工程水文本身解決不了的問題,如:20 世紀30 年代在工程防洪設計中需要的可能最大降水估算(PMP); 洪水預報和山洪預警中定量降雨估算和預報(QPE/QPF); 以及21 世紀興起的全球氣候變化的陸一氣相互作用等。可見, “氣象+水文”的研究和應用, 推動了水文核心問題的發展。
同時,水文學的進步對氣象及其它領域的反哺作用則表現在某些交叉學科:例如針對作物和生態系統的植物學和生態學,河流入海口過程模擬的海洋學,以及綜合人類和水系統的社會經濟學,這些進步融合到地球系統的模擬中,也會帶來天氣和氣候預測能力的進步。 氣象和水文這對地學界的孿生小姐妹,在攜手拓展陸地記憶的過程中,你中有我,我中有你,密不可分。?
降水預報是水文預報中最重要的輸入因子。隨著近30年來數值天氣預報的發展,實現水文預報預見期延長,預報精度增加以及在數值天氣模式中陸面模式的改進——水氣“雙向耦合”模式已經逐漸變得可能。目前,國家級水文氣象服務技術支撐主要分為兩類:精細化降水預報技術和流域分布式水文模型的構建。
核心技術1:**無縫隙精細化智能網格降水預報**
在全國多源觀測資料以及多中心多尺度數值模式等大數據基礎上,利用先進的人工智能等后處理技術和預報員主客觀融合預報技術等,創新臨近、短時、短中長預報無縫隙精細化智能網格降水,空間分辨率達到5公里×5公里,時間最高分辨率達到逐1小時。為水文預報提供無縫隙精細化的前端降水預報。
核心技術2:**分布式水文模型**
基于組合架構的松散耦合型GMKHM分布式水文模型,模型包含兩個基本單位、4個產流模型與6個匯流模型;并改進基于蓄水容量曲線的混合產流模型與1/2D運動波匯流模型,提升分布式水文模型的預報性能。
核心技術3:**水位流量預報模型**
在分布式水文模型參數與下墊面定量關系中,提出了工程影響下復雜河流Muskingum-Cunge水位流量預報模型,減少水文氣象服務中對水文資料的依賴。
基于上述自主研發的核心技術,以智能網格降水預報為驅動,建立國家級水文徑流預報模型,空間分辨率實現5公里,時間分辨率可達逐6小時;針對重點區域,還可實現空間1公里分辨率,逐1小時更精細化的國家級水文預報體系。那么,水文氣象預報服務如何在業務中發揮作用?服務案例有哪些?敬請期待——當“氣象+”遇到水文(成果篇)。
國家級水文氣象服務
?往期精選?
·END·
中央氣象臺科技創新服務
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微信號:kjcx_nmc
我就知道你“在看”
總結
以上是生活随笔為你收集整理的当“气象+”遇到水文——技术篇的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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