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水文预报与水资源优化管理技术

1. 定量降水预报技术及其应用
降水是洪水预报中最重要的输入强迫因子，准确的定量降水预报

（Quantitative Precipitation Forecast，QPF）是提高水文预报精度、延长预见期的关
键所在。现代定量降水预报技术流程主要包括以下 3 个部分：数值模式客观预报、

统计后处理技术、预报员经验订正。数值模式是定量降水预报的基础，它对大气
系统内部及边界的各种物理过程进行物理概化，通过求解大气运动方程组计算未

来时段网格点内的定量降水，随着高分辨率数值模式的发展、资料同化技术的改
进、集合预报技术的应用以及人类对大气物理过程认知的完善，数值模式降水预

报技巧也在不断提升，现已成为 QPF 业务发展的主导因素。统计后处理技术包
括客观订正集成和降尺度技术，前者利用数据挖掘的方法从海量数据中获取最优

的客观预报，后者通过统计和动力方法、结合地形气候等信息获取更高分辨率的
QPF 产品。预报员经验订正是在模式和客观预报的基础上发挥气象专家的作用，

依靠对天气概念模型的构建、模式误差分析等对模式降雨预报信息进行主观经验
综合订正。

受初值误差和模式误差等因素的影响，数值模式预报结果存在很大的不确定
性，而集合预报技术是一种定量估计大气预报中不确定性的有效方法。集合預报

技术是提高 QPF 的重要途径，由于现有条件下无法获取完全真实的观测场，也
无法构建完全准确的数值模式，科学家们通过初值扰动、物理扰动、模式扰动及

它们的组合生成大量集合成员预报结果，从而得到将来时刻大气状态的多种可能

性，其中初值扰动是通过扰动给出一系列近似于真实场的扰动场，将其输入确定
性数值模式得到多组预报结果，模式和物理扰动是通过不同数值模式或者不同物

理参数化方案得到多组预报结果。目前业务中常用的集合预报产品主要有两种形
式：① 确定性预报，通过对集合成员进行平均处理、优选组合等方法来获取；②

概率预报，根据集合成员的概率密度分布，推断未来时刻发生各种天气的概率，
特别是一些极端天气发生的概率。当前全球各大预报中心在业务中均已广泛采用

集合预报技术，这是因为一方面确定性集合预报产品通过平均或优化等计算过程

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