Page 112 - 水文预报与水资源优化管理技术

第三章 流域水文建模及预报方法研究

（二）水文集合概率预报
集合预报和概率预报是当前刻画洪水预报不确定性的两种重要手段。一方

面，随着降雨集合预报技术的发展，水文预报用户也开始尝试利用集合方法对水
文预报不确定性进行定量估计，通过不同降雨预报产品驱动水文模型计算，以考

虑输入不确定性对预报精度的影响，属于集合前处理技术；另一方面，利用集合
概率分析和总误差分析等技术手段，通过定量估计水文预报的不确定性，以分析

模型计算等误差对水文预报精度的影响，属于统计后处理技术。
1. 集合前处理技术

其基本原理是计算出流域土壤的初始状态并给定未来气象强迫输入集合（如
降水、气温和潜在蒸发）以预测未来径流过程，通过各类天气气候模型输出的降

水结果作为驱动水文模型的输入进行组合预报，以达到提高预报精度，反映预报
不确定信息的目的。研究表明，引用降水集合预报的水文集合预报的可靠度更

高，且能显著提高调度效益，其优势已经被国内外众多水文气象专家所肯定，并
促使了大型国家水文气象集合预报计划－水文集合预报试验（HEPEX）的形成。

2. 统计后处理技术
由于水文模型直接输出的预报结果存在众多不确定性，必须对其进行订正后

处理。统计后处理技术利用大量的历史水文预报结果和观測资料建立回归统计模
型，从而反映出历史的水文预报误差分布，并将此误差分布函数代入当前的水文

预报中，以实现对未来水文事件的最大可能估计并给出一个广泛的预报区间，从

概率上讲就是求水文集合预报对应观测值的条件概率密度函数，也就是概率预报
的观念，这个概率预报区间综合了所有造成预报不确定性的因素。目前国内外在

水文集合后处理方面进行了大量研究，并取得了较好的效果。
现有的集合预报技术主要应用于短中期水文预报，有关长期水文集合预测的

研究还处于起步阶段，但考虑到长期水文预测的不确定性远高于短中期预报，可
以预见未来集合预报在长期水文预测中必将发挥重要的作用。水文预报的成果和

价值最终需要体现在决策当中，基于水文集合概率预报可以提供多种不确定信息

105