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南京大学大气科学学院袁教授课题组在淮河流域水文模拟和预报研究方面取得新进展

发表日期:2020-7-28 作者:南京大学家教中心 电话:170-5125-2009
洪涝灾害、水资源短缺等严重的水问题,会造成严重的经济损失,并危及人民的生命安全,因此精确的水文模拟和预报对于水资源评估和洪水预警至关重要。淮河流域位于长江与黄河之间,地处中国南北气候过渡带之间,是中国第六大流域。流域年内降水分布极度不均,气候系统复杂多变,旱涝急转现象严重。而上游流域地势起伏较大,径流方向多变蜿蜒,给水文模拟和预报带来很大挑战。


 

近期,我院袁慧玲教授课题组在淮河上游流域水文模拟和预报研究方面取得新进展。首先,研究针对卫星降水产品的不确定性和水文模拟适用性问题,采用三种主流的卫星降水产品进行降水不确定性构造与多维度订正,并进一步利用降水误差集合驱动VIC分布式水文模型,在淮河上游流域进行集合径流模拟。结果显示,不同的卫星降水订正集合能够产生具有不同优势的模拟径流,可以有效应对淮河流域复杂多变的水文业务需求。该成果以“Streamflow simulations using error correction ensembles of satellite rainfall products over the Huaihe River basin”为题发表于《Journal of Hydrology》(2019年影响因子为4.54)。论文第一作者为硕士生陈方亮,通讯作者为袁慧玲教授和孙若辰博士。


 

同时,课题组开展了利用集合降水预报改进流域水文预报的研究。基于全球集合预报历史回报数据(GEFS reforecast),采用频率拟合法和历史相似法对集合预报降水进行订正,并驱动水文模型进行径流模拟。基于径流模拟对流域面雨量较为敏感的特性,改进了历史相似法算法,从而提高了集合降水预报的订正效果,改善了夏季淮河流域的极端水文事件模拟效果。该成果以“Bias correction of ensemble precipitation forecasts in the improvement of summer streamflow prediction skill”为题发表在《Journal of Hydrology》上,第一作者为2016级硕士生杨春蕾。

此外,课题组还基于高分辨率WRF-Hydro分布式水文模型,在淮河上游流域研究了3D土壤水力学参数在径流模拟中的不确定性。基于3D土壤水力学参数的水文集合模拟结果显示,3D土壤水力学参数改善了复杂下垫面条件下洪水过程的空间分布,通过在涨洪期改变洪峰,在落洪期改变基流来影响和改进径流模拟;而基于贝叶斯统计后处理的水文集合模拟,可以进一步提高径流模拟效果(详细结果见Yang et al. 2018;Journal of Hydrology;第一作者为杨翼泽博士)。

该系列研究受到国家重点研发计划项目(2018YFC1507405)和国家自然科学基金项目“淮河上游流域分布式水文模拟的不确定性研究(41675109)”的资助。更多前期工作见链接:https://as.nju.edu.cn/91/17/c11323a299287/page.htm。