短期与长期水文集合预报及其在水库调度中的应用-武汉大学.PDF
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短期与长期水文集合预报及其
在水库调度中的应用
澳洲联邦科学工业组织
赵铜铁钢
CSIRO LAND WATER
水文预报
• 既古老又年轻的水文学分支
季节规律
实测降雨与单位线
预报降雨与水文模型
[詹道江和叶守泽,1987 ;
Loucks和van Beek ,2005]
/egyptagriculture.html
2 | 集合预报及其应用
预报不确定性
• 水文预报的固有属性
输入数据
模型结构
模型参数
等等
[Beven和Binley ,1992 ;
Kavetski等,2006 ;
Xiong等,2009 ;
Nearing等,2016 ;
Bennett等,2016]
3 | 集合预报及其应用
集合预报
• 多组情景来刻画未来径流的分布情况
预报模型
预报检验
预报应用
[Cloke和Pappenberger ,
2009]
4 | 集合预报及其应用
水文集合预报及其应用
5 | 集合预报及其应用
短期集合预报概览
• 水文预报系统的不确定性分析 [Montanari和Brath ,2004]
概率预报系统
预报误差分析
专家经验与蒙特卡洛抽样
[Li等,2010 ;
Li等,2014 ;
Liu等,2015]
6 | 集合预报及其应用
短期预报的不确定性
• 异方差性
• 独立同分布假设
7 | 集合预报及其应用
数学变换
• 处理异方差的一般性数学变换 [Huber等,2002]
• Log‐sinh数学变换 [Wang等,2012]
8 | 集合预报及其应用
预报模型
• 贝叶斯联合概率模型 [Wang等,2009 ;
Wang和Robertson ,2011]
Log‐sinh数学变换
双变量联合正态分布
条件正态分布
• 三峡水库2004年至2009年短期确定性预报 [李响等,2010 ;
交叉检验 刘心愿等,2011 ;
Zhao和Zhao ,2013]
一至四天
集合预报:可靠性、精度
9 | 集合预报及其应用
短期集合预报可靠性
• 预报概率与
观测频率
10 | 集合预报及其应用
短期集合预报精度
• 连续等级
概率分数
11 | 集合预报及其应用
2009年集合预报I
• 预报不确定性
12 | 集合预报及其应用
2009年集合预报II
• 径流过程预报
13 | 集合预报及其应用
短期集合预报小结
• 预报方法
确定性水文预报系统
预报不确定性分析
短期径流集合预报
• 预报结果
可靠性
精度
14 | 集合预报及其应用
长期集合预报概览
• 水文系统的“可预报性”
流域干湿情况
未来降水情况
• 预报因子
流域前期径流
大气环流因子
• 预报变量
未来一到三个月径流
15 | 集合预报及其应用
试验流域水文特征
• 年内径流月分布与月径流变差系数
16 | 集合预报及其应用
预报模型
• 贝叶斯联合概率模型 [Wang等,2009 ;
Wang和Robertson ,2011 ;
数学变换 Wang等,2012 ;
Log‐sinh变换 R
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