Einsatz gekoppelter Modelle und Wetterradar zur Abschätzung von Niederschlagsintensitäten und zur Abflussvorhersage
Einsatz gekoppelter Modelle und Wetterradar zur Abschätzung von Niederschlagsintensitäten und zur Abflussvorhersage
复制标题
下式研究的模型和湿地测量方法
DOI：
--
复制
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
A. Marx
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
A. Marx
在这一领域中：(1)实现和测试的气象系统和(2)在苏德巴耶恩的609平方公里的面积609平方公里的两个国家的国家和地区。从今天起，我们将为您提供一个全新的服务平台--Gemessene Abflussdaten Wurden genutzt，Um MIT VorwartsSimulationen des水文物流Models Wasim flachenDifferenzierte，stundliche Niederschlagsfield der abzuschat zen.这是最大的挑战，也是最低限度的挑战，从根本上来说，这是最大的挑战。他说：“这顶帽子很漂亮，不会有任何过敏症。”在这里，我们需要更多的信息和方法，以便更好地解决这一问题。
我们知道了这一点，但这并不是一件容易的事，而是一件很重要的事情。从现在起，我们的气象服务系统将继续运行，气象模型将在WRF、MIT、DEM、水文物流模型中实现。Es Wurden umfangreiche Studien Uf Foundation der Vorhersagen des Augusthochwassers 2005 ddchgefuhrt.我们不再使用GFS-Eingangsdaten、HohenModel和Parametrisierungen毛发网格和亚网格，Planetarische Grizschicht and den Stoff-und Energieaustausen Erdoberflache and大气。从现在开始，我们将继续努力，以最大限度地提高效率。这是一个非常重要的模型，也是一个非常好的模型。Validierung erfolgte MIT 13 Vorhersagen fur zwei Abflussereignisse in Sommer 2001年。这是一件很有效率的事，因为它是一种有效的服务，它是一种服务或警告。他说：“我不知道这是怎么回事。”
洪水仍然是全世界最频繁和最具破坏性的自然灾害之一。洪水预报系统提供了一种预警工具，有助于减少生态和经济损失。2005年8月下半月，暴雨袭击了阿尔卑斯山北部，导致瑞士、奥地利和德国发生世纪洪水。河流和湖泊的水位达到了创纪录的高度。这一事件在这些国家造成了严重破坏，人们被迫撤离家园，基础设施受到影响。由于河流径流对降水事件的响应非常快，高山流域的洪水预警只能通过数值天气预报的中期降水预报来实现。这些数据可以应用于水文模型，给出洪水预报。由于高分辨率时间和空间输入数据(如温度、总辐射和降水)的可获得性有限，水文模拟的质量受到限制。确定面(空)雨场是水文模拟的主要问题之一，雨量场是水文模型最重要的输入源。一方面，气象站数据提供了关于降雨量的准确的点信息。为了估算面上降水量，需要应用统计方法。
根据所采用的方法和雨量站密度的不同，站点数据的内插导致了面雨量及其空间分布的巨大差异。另一方面，雷达数据提供了良好的空间信息(降雨模式)，而使用所谓的Z/R关系来量化降雨强度仍然是一个尚未完全解决的问题。因此，利用实测降雨量数据的平差技术已经发展起来，面临着雷达覆盖区域的点信息代表性的问题。
该案例研究的目的是建立和测试一个单向耦合的气象-水文洪水预报系统，并采用Z/R关系来利用雷达数据Z(反射率)计算降雨强度R。
这项研究是在巴伐利亚南部阿尔卑斯山和阿尔卑斯山前地的Ammer集水区进行的。流域面积709平方公里，流入安默西湖。
结果表明，利用实测径流资料可以调整Z/R关系，从雷达资料中估算降雨强度。另一方面，雷达数据驱动的水文模拟在2001年夏季连续三个月期间显示出良好的结果。气象-水文耦合的洪水预报系统可以提前48小时对Ammer集水区的洪水进行有效的预警。然而，无法模拟最大径流的确切时间点和精确值。
In der vorliegenden Studie wurden zwei Zielsetzungen verfolgt: (1) die Realisation und der Test eines gekoppelten Meteorologie-Hydrologie Abflussvorhersagesystems und (2) die Ableitung einer Z/R-Beziehung zur Berechnung von Niederschlagsintensitaten R aus Radarreflektivitaten Z. Die Studien wurden im Ammereinzugsgebiet mit einer Flache von 609 km2 bis zum Pegel Weilheim in Sudbayern durchgefuhrt. Gemessene Abflussdaten wurden genutzt, um mit Vorwartssimulationen des hydrologischen Modells WaSiM flachendifferenzierte, stundliche Niederschlagsfelder abzuschatzen. Dazu wurden die Koeffizienten einer dreiteiligen Z/R-Beziehung so lange verandert, bis ein Minimum des Nash-Sutcliffe-Kriteriums, basierend auf Abflussbeobachtung und -simulation uber einen dreimonatigen Zeitraum, erreicht wurde. Die so kalibrierte Q-Z/R-Beziehung hat in der Validierung mit Niederschlagsstationsdaten gute Ergebnisse gezeigt, hohe Niederschlagsintensitaten werden allerdings unterschatzt. Die Vorteile der hier erstmalig angewandten Methode im Vergleich zu Aneichungsverfahren an Stationsdaten sind die Moglichkeit, auch Daten geringer Niederschlagsintensitaten nutzen zu konnen und die Ausschaltung des Problems der Reprasentativitat einer Punktmessung fur eine umgebende Flache.
Es konnte auserdem gezeigt werden, dass Radarniederschlagsdaten erfolgreich uber einen dreimonatigen Zeitraum in kontinuierlichen Abflusssimulationen eingesetzt werden konnen. Der Aufbau eines Hochwasservorhersagesystems wurde durch die Ein-Wege-Kopplung des meteorologischen Modells WRF mit dem hydrologischen Modell WaSiM realisiert. Es wurden umfangreiche Studien auf Basis der Vorhersagen des Augusthochwassers 2005 durchgefuhrt. Dazu zahlen die Auswirkungen unterschiedlicher GFS-Eingangsdaten, Hohenmodelle und Parametrisierungen fur grid- und subgridskaligen Niederschlag, Planetarische Grenzschicht und den Stoff- und Energieaustausch zwischen Erdoberflache und Atmosphare. Der zeitliche Verlauf der Hochwasservorhersage wurde durch funf 72-stundliche Wettervorhersagen mit jeweils um zwolf Stunden versetzte Initialisierungszeitpunkte bis einen Tag vor dem Erreichen der maximalen Pegelstande untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass mit dem gekoppelten Modellsystem Extremereignisse modelliert werden konnen. Die Validierung erfolgte mit 13 Vorhersagen fur zwei Abflussereignisse im Sommer 2001. Es konnte gezeigt werden, dass das Abflussvorhersagesystem die effektive, 48-stundliche Hochwasservorwarnung im Ammereinzugsgebiet ermoglicht. Die Vorhersage des exakten Zeitpunktes und der Abflussmenge des Hochwasserscheitels kann mit den heute verfugbaren Methoden jedoch nicht erreicht werden.
Floods remain one of the most frequent and devastating natural hazards worldwide. Flood forecasting systems provide an early warning tool to contribute to the reduction of ecologic and economic losses. In the second half of August 2005, heavy rainfall hit the northern part of the Alps, causing Century floods in Switzerland, Austria, and Germany. Water levels in rivers and lakes reached record heights. This event caused heavy damage in these countries, people were forced to evacuate their homes and infrastructure was affected. Due to the extremely fast response of river runoff to precipitation events, early flood warning in Alpine catchments can only be achieved by mid-range precipitation forecasts through numerical weather prediction (NWP). This data can be applied to hydrological models to give flood forecasts. The quality of hydrological modeling is limited due to the restricted availability of high resolution temporal and spatial input data such as temperature, global radiation, and precipitation. One of the main problems of hydrological modeling is to determine areal (and spatially distributed) rainfall fields, which are the most important input source to hydrological models. On the one hand, station data provide exact point information on rainfall. To estimate areal precipitation, statistical methods need to be applied.
Interpolation of station data leads, depending on the method applied and the density of rainfall stations, to huge differences in areal precipitation and its spatial distribution. On the other hand, radar data provide good spatial information (rainfall patterns) whereas the quantification of rainfall intensities using a so called Z/Rrelationship is still a not fully solved problem. Therefore, adjustment techniques using measured rainfall data have been developed which face the problem of representativeness of a point information for the area covered by the radar.
The goals of this case study were to build and test a one-way-coupled meteorology-hydrology flood forecasting system and to adapt a Z/R-relationship to compute rainfall intensities R using radar data Z (reflektivities).
This study was undertaken in the Ammer catchment in the southern Bavarian Alps and alpine forelands. The catchment size is 709 km2 up to the inflow into Lake Ammersee.
It could be shown that observed river discharge data can be used to adjust a Z/R-relationship to estimate rainfall intensities from radar data. On the other hand, radar data driven hydrological simulations showed good results over a continuous three-month period in summer 2001. The coupled meteorology-hydrology flood forecast system allows effective warning against floods 48 hours in advance for the Ammer catchment. Nevertheless, it was not possible to simulate the exact point of time and the exact value of the maximum runoff.