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【客户案例】精细化预报为暴雨、洪水灾害防治抢得“先机”
发布时间:2022-11-22 08:00发布单位:博雅天安

      雨——降水,是人类生活中最重要的自然资源之一,它灌溉大地,是动植物赖以生存的重要资源,但是过多的降水形成的暴雨,造成的洪水、山洪、内涝也会给人类带来巨大的灾难。中国是暴雨频发国家,暴雨是我国最主要的气象灾害之一。近几十年来,虽然我国各项基础设施均有明显改善,但频发的暴雨灾害仍造成大量人员伤亡和财产损失。

      如,1998 年夏季,由于持续强降雨天气,长江流域发生全流域大洪水,松花江、嫩江也发生百年不遇特大洪水,造成严重洪涝灾害。

      2005 年 6 月 18—25 日,华南地区发生一次 大范围、长时间暴雨过程,造成严重区域性洪涝、山体 滑坡等灾害事件。

      2007 年 7 月 18—19 日,山东省出现大范围对流性暴雨 过程,由于降水强度大、范围广、时间短,造成严重城 市内涝和农作物受灾。

      2010 年 8 月 7 日夜间,甘肃舟曲突降暴雨,40多分钟内降水量达 97 mm,突破当地有气象记录以来极值,引发特大山洪 和泥石流等地质灾害。

      2012 年 7 月 21 日,北京遭遇历史罕见大暴雨,11 个气象站观测到的雨量突破其建站以来历史极 值,部分地区日降水量达到甚至超过年平均降水量,北京出现严重城市内涝,部分中小河流和水库出现汛情。

      2017 年 5 月 7 日,广州出现小时雨量超过180 mm 的局地突发性极端强降水事件,导致严重城市内涝和经济损失。

      2021年7月18日,郑州出现罕见持续强降水天气过程,全市普降大暴雨、特大暴雨,累积平均降水量449毫米,造成人员伤亡和严重经济损失。

      因此,做好降雨预报工作是关系国计民生的大事,提高降雨预报准确率是提高国家防灾减灾能力的迫切需求。而长久以来我国在降雨预报领域也一直在努力攻克和进步。目前,降雨预报已逐步由传统方式向基于数值模式的现代方式转变并呈现快速发展之势。在数值预报产品出现的早期,降雨预报主要依靠预报员基于天气学、统计学等简单方法进行定性统计和描述,依靠预报员在天气图分析的基础上进行主观式定性外推,对大气运动中受外界影响而产生的变化难以估计,时空分辨率较粗糙、准确率不高,且只能对固定站点进行预报,这是当时暴雨预报业务中最普遍的方法。

      而数值预报产品的出现,让降雨预报的准确性大大提高,同时还衍生出了精细化降雨预报产品从预报的精度和时长都有更大的提升。以四创旗下的知灾害降雨预报模型为例子,目前已经可以做到最高精度为2公里,预报时长7天的未来逐小时降雨。该预报模型通过借鉴深度学习中的神经网络模型,采用多个预报模式作为网络输入层,通过在模型中训练历史误差和权重,最终将输出准确率高于单个预报模式的高级预报结论。这类产品与传统的定点预报相比,可提供更丰富、更精确、更有针对性的的预报网格。与其他网格预报产品相比,拥有更高的时空分辨率、更长的预报时长、更稳定的计算条件、更准确的预报结果。

      以2021年7月30日的郑州特大暴雨举例,应用此类产品,可以提前1周对郑州未来的降雨趋势进行预测,虽然预测降雨量与实际降水无法做到100%准确度,但是能够大致了解未来的降雨量情况,并从整体上能判断落雨区的变化趋势,实现灾前的风险预警,对于暴雨防范工作还是有很大助益。

      除此之外,水利相关部门对精细化降雨预报的需求也十分迫切。精细化降雨预报能帮助其更好的做好水旱灾害灾害防治,引入精细降雨预报可以改变传统洪水预报以“落地雨”作为预报基础洪水遇见期有限的问题。通过水文气象耦合未来7天精细化降雨预报数据,能延长洪水风险遇见期。已经有很多相关单位开始引入此类数据,遂宁市水文局就是一个很好的例子。通过和博雅天安的合作,建立了遂宁水文洪水灾害风险管理平台。遂宁市中小河流众多,境内流域面积在100平方公里以上的河流有涪江、琼江、郪江、梓江、青岗河、蓬溪河等15条。涪江全长660公里,遂宁境内171公里。涪江支流呈树枝状分布,境内流域面积5127.4平方公里,占遂宁面积的96.29%。从地理环境上遂宁市是一个洪水、山洪灾害易发地区,通过引入精细化降雨预报产品和遂宁市流域面同时结合水雨情站点的实时降水,作为洪水风险分析的数据输入,能更早期的遇见洪水风险,实现风险防范。

精细化降雨预报

遂宁水文洪水灾害风险管理平台

      2020年,遂宁遭遇“8·16”涪江特大洪水,四川省遂宁水文水资源勘测中心提前15小时发布超警洪水预测,提前8小时发布超保洪水预测,综合上游实测资料转化为直观“洪水淹没范围图”,协助指导当地防汛办进行抗洪抢险工作,为高效转移群众赢得先机。人民日报社发文报道,实现了科技科技赋能,精准测报,为防汛赢得主动。遂宁市的科学防讯成果精细化降雨预报作为数据支撑可谓功不可没。

      降雨预报数据技术从传统的方式向基于人工智能的发展,让更准确、时长更长的降雨预报服务社会,辅助政府单位通过预报实现对灾害的风险预判和防范,对人民安全、国家经济都有重要意义。相信随着未来降雨预报技术的发展预报结果将更加的准确、高效、稳定,同时更加精细化、智能化的降雨预报的应用需求也会越来越大,未来精细化降雨预报将成为自然灾害监测平台以及数字孪生流域建设的重要数据源输入,类似遂宁水文局的应用案例也将不再是个例。还是那句话人类在自然规律面前虽然无法阻止灾害发生,但人类也并非无所作为,未雨绸缪比灾后救助更有效,除了有效面对,我们别无选择。

文献参考:

《中央气象台暴雨预报业务的发展及思考》

《四川5月入汛 各地水文中心多措并举迎汛备战》

《中央气象台首席预报员谈“精细化”天气预报服务》

《人类与自然灾害的斗争史》


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