ISSN 1004-4965

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基于WRF模式的清江流域降雨-径流模拟研究

高玉芳 武雅珍 吴雨晴 顾天威 胡泊

高玉芳, 武雅珍, 吴雨晴, 顾天威, 胡泊. 基于WRF模式的清江流域降雨-径流模拟研究[J]. 热带气象学报, 2022, 38(5): 621-630. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.056
引用本文: 高玉芳, 武雅珍, 吴雨晴, 顾天威, 胡泊. 基于WRF模式的清江流域降雨-径流模拟研究[J]. 热带气象学报, 2022, 38(5): 621-630. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.056
GAO Yufang, WU Yazhen, WU Yuqing, GU Tianwei, HU Bo. RAINFALL-RUNOFF SIMULATION OF QINGJIANG RIVER BASIN BASED ON WRF MODEL[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(5): 621-630. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.056
Citation: GAO Yufang, WU Yazhen, WU Yuqing, GU Tianwei, HU Bo. RAINFALL-RUNOFF SIMULATION OF QINGJIANG RIVER BASIN BASED ON WRF MODEL[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(5): 621-630. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.056

基于WRF模式的清江流域降雨-径流模拟研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.056
基金项目: 

国家重点研发计划 2017YFC1502102

国家重点研发计划 2018YFC1506803

湖北省气象局科技发展青年项目 2020Q03

详细信息
    通讯作者:

    武雅珍,女,宁夏回族自治区人,硕士研究生,主要从事水文气象学的研究。E-mail:1054665646@qq.com

  • 中图分类号: P445

RAINFALL-RUNOFF SIMULATION OF QINGJIANG RIVER BASIN BASED ON WRF MODEL

  • 摘要: 基于WRF模式,采用4层嵌套方案,选取3种积云参数化方案和7种微物理方案组成21种组合,对清江流域2016—2018年6—10月6次典型降雨事件进行数值预报,结合CMORPH卫星-地面自动站-雷达三源融合降水产品,采用TS评分和FSS评分,分析不同分辨率和云微物理方案的降雨预报效果;基于较优组合方案的WRF模式与WRF-Hydro水文模式耦合进行径流模拟,分析WRF模式在水文模拟中的应用效果。结果表明:3 km和1 km分辨率对降雨中心位置及强度预报的差别不大,对降雨落区都有较好的预报能力;在积云参数化方案中,KF方案和BMJ方案的降雨预报效果优于GF方案;在微物理方案中,WSM3、WSM5、WSM6、Thompson方案的预报结果与融合数据有较好的一致性;基于较优组合方案BMJ_WSM3,将WRF模式与WRF-Hydro模式耦合,耦合模式能较好地模拟洪水过程,径流模拟相关系数都在0.67以上,且NSE最高可达0.79。

     

  • 图  1  清江流域研究区域图

    图  2  WRF模式嵌套区域示意图

    图  3  清江流域不同分辨率下TS评分(a、b)和FSS评分(c、d)的箱型图及均值分布图

    图  4  清江流域不同积云方案下TS评分(a、b)和FSS评分(c、d)的箱型图及均值分布图

    图  5  清江流域不同微物理过程下TS评分(a、b)和FSS评分(c、d)的箱型图及均值分布图

    图  6  WRF模式不同方案预报的清江流域2017年10月1日18时—2日18时24 h面雨量与融合数据的差异值

    a、b、c分别表示KF、BMJ、GF三种积云方案。

    图  7  清江流域2017年10月1日18时—2日18时24 h累积降雨量

    其中,obs为融合数据值,其余为不同方案组合的预报值。

    图  8  2016—2018年6场洪水过程径流模拟结果

    表  1  降雨-径流研究个例

    洪水编号 洪水过程(UTC) 峰值流量(/ m3/s) 降雨预报时间(UTC) 最大24 h面雨量/mm
    20160624 062400—062912 4 847.0 062400—062500 56.48
    20170609 060900—061500 2 122.7 060918—061018 25.75
    20170713 071312—071712 4 005.8 071406—071506 48.15
    20171001 100100—100500 6 013.9 100118—100218 38.44
    20171011 101100—101500 2 708.7 101106—101206 28.05
    20180703 070300—070800 2 079.0 070312—070412 30.05
    下载: 导出CSV

    表  2  WRF-Hydro模式参数率定结果

    参数 下渗率比例系数 河道曼宁比例系数 地表持水深比例系数 地表粗糙度比例系数
    符号 REFKDT MannN RETDEPRTFAC OVROUGHRTFAC
    参数值 0.1 0.3 4 2.5
    下载: 导出CSV

    表  3  2016—2018年6场洪水过程逐小时径流模拟评估结果

    洪水编号 降雨数据 R REP/% ER/% ΔT/h NSE
    20160624 融合数据
    BMJ_WSM3
    0.91
    0.85
    -9.24
    33.58
    2.58
    37.38
    3
    11
    0.71
    -0.16
    20170609 融合数据
    BMJ_WSM3
    0.89
    0.67
    63.25
    39.26
    -2.36
    52.44
    0
    37
    0.29
    -2.3
    20170713 融合数据
    BMJ_WSM3
    0.86
    0.75
    34.77
    -37.78
    -4.42
    -41.75
    1
    5
    0.35
    -0.25
    20171001 融合数据
    BMJ_WSM3
    0.88
    0.90
    -15.54
    -15.99
    -22.66
    6.19
    2
    -3
    0.67
    0.79
    20171011 融合数据
    BMJ_WSM3
    0.87
    0.87
    -24.42
    -37.97
    -29.99
    -36.45
    6
    4
    0.14
    -0.17
    20180703 融合数据
    BMJ_WSM3
    0.88
    0.84
    23.83
    123.19
    -2.98
    50.17
    -1
    13
    0.32
    -6.15
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-26
  • 修回日期:  2022-03-27
  • 网络出版日期:  2023-01-17
  • 刊出日期:  2022-10-20

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