Краткосрочное прогнозирование стока реки Уссури: методика и специфика
Аннотация
Краткосрочный прогноз речного стока остается одной из ключевых и важных в прикладном отношении задач гидрологии суши. Несмотря на длительную историю разработки методов краткосрочных гидрологических прогнозов и наличие развитого модельного инструментария, получение качественного прогноза остается сложной проблемой. Трудности её решения обусловлены недостаточными, по-прежнему, знаниями физических процессов стокоформирования, их комплексным характером и индивидуальностью сочетаний для каждого бассейна, а также дефицитом достоверных и полных данных наблюдений. В статье рассмотрен пример разработки методики краткосрочного прогнозирования стока реки Уссури – пост Кировский (площадь водосбора 24400 км2). Бассейн располагается в Приморском крае, в пределах горной страны Сихотэ-Алинь. Регион относится к области Восточно-Азиатского внетропического муссона, из-за чего наиболее характерным элементом гидрологического режима являются высокие дождевые паводки, вызывающие обширные разрушительные наводнения. Современные пространственно-распределенные модели стока уже стали общепринятым инструментом для решения самых разных задач гидрологии. Однако опыт их применения в России именно для задач краткосрочного прогноза стока пока очень ограничен, в особенности для рек с дождевым типом питания. Целью исследования является методическая разработка возможности создания эффективных методов краткосрочных прогнозов дождевых наводнений в бассейнах рек дальневосточного типа режима на основе современных средств моделирования – модели формирования стока на базе информационно-вычислительного комплекса ИМК ECOMAG с и мезомасштабной метеорологической модели WRF. Авторами в деталях рассмотрены различные этапы создания метода краткосрочного прогноза – разработка квазираспределенной физически-обоснованной гидрологической модели речного бассейна, её калибровка и верификация, разработка схемы и алгоритмов прогнозирования с привлечением прогнозных данных метеорологической модели WRF, проведение испытаний схемы прогнозов на независимых данных, выбор и обоснование техники введения оперативных поправок в результаты модельного прогнозирования стока, комплексное оценивание качества полученных прогнозов. Nowadays, short-term river runoff forecasting remains one of the key and very important issues in terms of application in land hydrology. Obtaining a quality forecast remains a difficult problem despite the long history of developing methods for short-term hydrological forecasts and the availability of advanced modeling tools. The difficulties of solving this problem lie in the lack of a complete understanding of the runoff formation process, as well as the shortage of reliable and complete observation data. The article examines an example of developing a methodology for short-term forecasting of the Ussuri River runoff – the Kirovsky gauging station (catchment area 24400 km2). The main part of the basin is located in Primorsky Region, within the Sikhote-Alin mountain system. The East-Asian extratropical monsoon regularly develops in this region, due to which the most characteristic element of the hydrological regime is high rain floods, causing extensive destructive floods. Modern spatially distributed runoff models have already become a generally accepted tool for solving a wide variety of hydrological problems. However, experience of their application in Russia, specifically for short-term runoff forecasting, is still very limited, especially for rivers with a rain-fed regime. The aim of the study is to develop a methodology for creating effective methods for short-term forecasts of rain floods in the basins of rivers of the Far-Eastern type of regime based on modern modeling tools – a runoff formation model based on the ECOMAG information and computing complex and the WRF mesoscale meteorological model. The authors examined in detail the various stages of creating a short-term forecast method. First, this is the development of a quasi-distributed physically-based hydrological model of a river basin, its calibration and verification. Second, the development of a forecasting scheme and algorithms using forecast data from the WRF meteorological model, testing the forecast scheme on independent data. Third, the selection and justification of the technique for introducing operational corrections to the results of model runoff forecasting, and a comprehensive assessment of the quality of the forecasts obtained.