變化環(huán)境下氣象水文預報研究進展

楊陽 劉敏 武警山西省總隊

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

一、變化環(huán)境下氣象水文預報的技術研究

（一）降水監(jiān)測及估算方法

定量降水的估測是氣象天文預報的一項重要內容，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)據后，從而展開預報工作[1]。此外，還因為插值理論的不同其還可細分出多種方法，其中應用范圍比較全面的是泰森多邊形法還有算術平均法。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行選擇，分析這些因子與降水量之間存在的關系，應用統(tǒng)計學原理進行計算，從而獲得具體的降水量分布函數(shù)。第三種是遙感方法，這種方法主要是應用具備測雨功能的衛(wèi)星、雷達等遙感技術估算降水量。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生了較大的限制。遙感方法對于估算降水量具有高質量的時空分辨率，從而已成為目前氣象水文預報中降水估算研究的關注重點。

（二）短時定量降水預報

現(xiàn)階段在12小時以內的氣象水文預報業(yè)務，采用的是數(shù)值模式進行是定量降水預報，不過這個因為產生了預報模式起轉的問題從而與實際預測的情況有所差異，因而在短時定量降水預報上還是更傾向于臨近預報技術和數(shù)值預報技術兩者之間的融合發(fā)展。具體細分，0-2小時內的定量降水預報主要應用以雷達數(shù)據作為支撐的雷暴識別追蹤還有外推預報。3-6小時內的定量降水預報則是運用衛(wèi)星雷達還有自動站等高時空監(jiān)測技術來實現(xiàn)。

（三）中短期和延伸期降水預報

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

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

（四）洪水預報技術應用

洪水預報同樣是氣象水文的重要部分，是我們進行防洪救災的一項重要的措施。隨著時間發(fā)展和技術的改造升級，特別是九十年代以來，收獲的技術成果非常豐碩。洪水預報的方式主要以經驗模型、集總概念模型還有分布式水文模型，隨著未來的發(fā)展，洪水預報技術將會在傳統(tǒng)方法的實踐經驗和以下墊面地理信息的分布式水文模型相融合、水文學知識與水力學知識相融合以及氣象水文預報耦合的基礎上向前發(fā)展。

（五）氣象水文耦合技術應用

天氣預報的模式應用預報結果受到了基于數(shù)值的天氣預報模式還有流域內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)氣象水文耦合技術的高效發(fā)展。

二、變化環(huán)境下氣象水文預報的研究展望

（一）建立以新技術為核心的共享體系

經濟社會的不斷發(fā)展，信息技術應用范圍越來越廣泛，云計算和大數(shù)據的有效整合，可以實現(xiàn)以政府作為主導建立起信息交流的中心平臺，將相關行業(yè)的理論技術進行共享，此外，還能將不同區(qū)域內的所監(jiān)測到的信息數(shù)據，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)據進行結合從而達成信息交流的目標。

（二）加強氣象水文耦合技術研究

加強氣象水文耦合技術研究，從而實現(xiàn)提高氣象水文預報的準確度還有延長洪水監(jiān)測的預見期。通過對水文氣象核心技術的研究，綜合利用多項技術，結合數(shù)值模式還有集合預報的最新應用情況，促進監(jiān)測外推、數(shù)值預報還有人工訂正三者之間的深度融合，進一步研發(fā)可實時發(fā)布水文預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害的監(jiān)測預警以及輔助雨水資源應用決策的平臺，推進相關業(yè)務部門進行結合，挖掘行業(yè)內各種監(jiān)測數(shù)據實現(xiàn)共享交流，從而提供高質量的氣象水文預報服務。

三、結束語

隨著現(xiàn)代化進程的不斷推進，信息技術的高速發(fā)展，我國在變化環(huán)境下應用氣象水文預報技術將會越來越成熟。不過總的來看。現(xiàn)階段在預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，在水文模型的建構上也需要進行改進，并且深入分析其不確定性。此外，還要持續(xù)推進降低水文預報的誤差，增強其可靠性。