美国洪水预报及预警系统发展概况

美国洪水预报及预警系统发展概况
黄保国 夏冰

摘 要 美国在防御洪涝灾害的手段方面较为先进。突发洪水研究、雷达预警、洪水预报、洪水量化预报、面向流域可能的河流洪水预报及洪水预警系统是美国在洪水预报领域的研究成果。通过对美国洪水预报研究的了解,确定洪水预报研究今后发展趋势。
关键词 防洪 洪水预报 预警

洪水被认为是世界范围内的最频繁和最具毁灭性的自然灾害之一。仅美国,就有两万多个洪水多发区域,其中3000个在国家气象局的洪水预报范围内,1000 个有当地的洪水预警系统,其余的有县一级预报系统。灾害洪水频繁发生时,洪水预测并及时发出预警对于减灾意义重大。

一、在瞬时突发洪水预报研究方面

美国发展了三种降雨模型,即简单被动模型、简单分布模型及复杂分布模型。
根据模拟的计算结果可得出如下结论:降雨的空间分布是瞬时突发洪水的基本参数,逐渐递减的增长规律适用于各种水文模型,降雨预报是可靠预警和超前预报的前提,应集中有限的资源用在预报的空间均值和降水的时间分布上,而不是点降水值的预报上。

二、在雷达估计降雨方面的研究

1.气象雷达系统

由160个雷达组成的新一代多普勒气象雷达系统,不断扩大降雨在探测暴雨、估计降雨范围、降雨强度、最终预报上游洪水和瞬时洪水等领域的视野。研究表明,用雨量测站记录的降雨值和雷达估计值进行洪水预报最接近观测值。

2.雷达扫描系统

①用科技手段将降雨区域内的雷达图像分解成平面的等值线图,并由雷达图像追踪暴雨的时空变化,最后将这一变化按指数趋势对未来状态进行描述。将描述性的等值线图按超前时间重新组合,便形成了特定区域的降雨预报图。这项技术有望从一场暴雨过去的雷达数据获得直到30min的超前预报时间。美国还运用该模型对 100～1000km2规模的河流进行超前1h的面积均值预报。此雷达降雨预报方式可大幅度降低预测误差,增加预报的准确性。
②使用雷达降雨预报的双单元模型估计暴雨轨迹。其基本假设是把最终降水作为时空函数等于时间平均值和时空变值之和。其中一个模型是借助雷达数据、地表温度测量、凝结点和凝结气压、环境温度的无线电测候特征曲线和水的蒸发密度等预报降雨的平均值。利用统计自动递减模型进行降雨变值预测。运用修饰模型求得预测降水值。计算结果表明,模型在预报持续降雨(假设当时观测的降雨要持续1h)方面结果不错,甚至某种程度上要好于传输模型预测。其他的研究表明,将水汽运动的物理参数、卫星及地表数据加上一些限制性信息综合起来,将其用于预报要好于雷达扫描估计暴雨轨迹作出的预报结果。