ISSN 1004-4965

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WRF/WRF-Hydro气象-水文耦合模式的误差传递特征——以漳河流域径流预报为例

丛琳沂 高玉芳 彭涛 胡泊

丛琳沂, 高玉芳, 彭涛, 胡泊. WRF/WRF-Hydro气象-水文耦合模式的误差传递特征——以漳河流域径流预报为例[J]. 热带气象学报, 2023, 39(6): 955-964. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.081
引用本文: 丛琳沂, 高玉芳, 彭涛, 胡泊. WRF/WRF-Hydro气象-水文耦合模式的误差传递特征——以漳河流域径流预报为例[J]. 热带气象学报, 2023, 39(6): 955-964. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.081
CONG Linyi, GAO Yufang, PENG Tao, HU Bo. ERROR PROPAGATION CHARACTERISTECS OF WRF/WRF-HYDRO METEOROLOGICAL-HYDROLOGICAL COUPLING MODEL: TAKING THE RUNOFF FORECASTING IN ZHANGHE RIVER BASIN AS AN EXAMPLE[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2023, 39(6): 955-964. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.081
Citation: CONG Linyi, GAO Yufang, PENG Tao, HU Bo. ERROR PROPAGATION CHARACTERISTECS OF WRF/WRF-HYDRO METEOROLOGICAL-HYDROLOGICAL COUPLING MODEL: TAKING THE RUNOFF FORECASTING IN ZHANGHE RIVER BASIN AS AN EXAMPLE[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2023, 39(6): 955-964. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.081

WRF/WRF-Hydro气象-水文耦合模式的误差传递特征——以漳河流域径流预报为例

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.081
基金项目: 

国家重点研发计划 2022YFC3004003

国家重点研发计划 2018YFC1506803

国家重点研发计划 2018YFC1507204

国家自然科学基金面上项目 41675102

中国气象局创新发展专项 CXFZ2022J018

中国气象局创新发展专项 CXFZ2022J019

湖北省气象局科技发展基金 2020Q03

详细信息
    通讯作者:

    高玉芳,女,山东省人,副教授,主要从事水文气象研究及相关应用工作。E-mail: gaoyf@nuist.edu.cn

  • 中图分类号: P437

ERROR PROPAGATION CHARACTERISTECS OF WRF/WRF-HYDRO METEOROLOGICAL-HYDROLOGICAL COUPLING MODEL: TAKING THE RUNOFF FORECASTING IN ZHANGHE RIVER BASIN AS AN EXAMPLE

  • 摘要: 在中小流域,有效的洪水预见期对调度决策、防洪减灾尤其重要。以漳河流域为研究区域,基于WRF模式和WRF-Hydro水文模型建立WRF/WRF-Hydro气象-水文耦合模式,探讨不同预见期WRF模式预报降雨对径流预报效果的影响,以及气象-水文模型之间的误差传递特征。(1)不同预见期下WRF模式预报的降雨峰值随预见期增长偏差越大。预见期为06 h和12 h时较预见期较长时(24 h、48 h),降雨量和峰值出现时间预报误差较小,降雨落区预报明显较好。(2)基于WRF/WRF-Hydro气象-水文耦合的径流预报结果表明,预见期越长洪峰流量及径流总量偏差越大。06 h和12 h预见期下的径流预报结果都较好,平均相关系数、平均纳什系数分别提高0.15、0.69。(3)模式之间的误差传递会因预见期长短和降雨预报效果有一定的差异。预见期为06 h和12 h时,数值天气预报误差传递给水文模型后有放大、有缩小。预见期较长时(24 h、48 h)随预见期加长,水文模型放大数值天气预报误差的程度越大,但是通过定量分析发现降雨误差和径流误差之间没有明显的线性关系。

     

  • 图  1  漳河流域高程及水系分布

    图  2  漳河流域高程及水系分布

    图  3  WRF/WRF-Hydro气象-水文耦合模式运行框架

    图  4  漳河流域5场个例累计降雨空间分布图

    图  5  不同预见期下WRF模式面平均雨量及累计雨量随时间变化

    图  6  漳河流域5场洪水过程径流预报结果

    图  7  降雨、径流的统计指标随预见期变化

    RR1为降雨预报结果与融合数据相关系数,RR2为径流预报结果与融合数据径流模拟结果相关系数;|PE1|为降雨峰值预报误差,|PE2|为洪峰流量预报误差;|TE1|为累计降雨预报误差,|TE2|为径流总量预报误差。

    图  8  误差散点图

    a.降雨峰现时差和径流峰现时差;b.降雨峰值误差和径流峰值误差;c.降雨总量误差和径流总量误差。

    表  1  漳河流域2015—2018年5场洪水过程

    洪水编号 洪水过程(UTC) 峰值流量(m3/s) 累计面雨量(mm)
    20150630 063000—070106 456 35.50
    20150714 071412—071612 507 50.76
    20160630 063000—070300 1 340 62.41
    20170708 070806—071006 856 62.34
    20180704 070400—070700 384 38.84
    下载: 导出CSV

    表  2  WRF-Hydro模型的主要参数化方案

    WRF-HydroV5.0.3 设置
    陆面模型 Noah-MP模式
    壤中及地表汇流 最大坡降法
    地下水模型 指数型出流模型
    河道汇流 基于网格点的扩散波方法
    陆面模型积分步长 1 h
    汇流模型积分步长 6 s
    下载: 导出CSV

    表  3  率定及验证场次逐小时模拟径流的评估结果

    洪水参数 洪水编号 RR 流量相对误差/% NSE ΔT/h
    |PE| |TE|
    率定 20150630 0.88 14.61 14.28 0.75 0 h
    20150714 0.94 18.16 11.07 0.87 0 h
    20160630 0.91 17.75 16.71 0.78 0 h
    验证 20170708 0.92 14.60 11.52 0.83 0 h
    20180704 0.88 15.26 6.94 0.77 1 h
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-11
  • 修回日期:  2023-08-24
  • 网络出版日期:  2024-03-16
  • 刊出日期:  2023-12-20

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