1.4　技术大纲

针对上述问题，本书面向变化环境下气象水文一致性不成立，即不确定性升高的问题，主要研究能降低不确定性的气象水文预报技术以及能有效量化不确定性的陆气耦合集合预报技术。具体来说，共包含以下四项研究目标：一是降低天气系统时空变异剧烈带来的WRF模式参数化方案的不确定性，提高定量降水预报精度；二是深入研究高强度人类活动对流域洪水的影响机制，改进水文模型结构，分析模型参数的不确定性，增加水文模型的适应性；三是在理论层面分析预报不确定性对调度影响的基础上，研发适应变化条件下的陆气耦合集合预报技术；四是开发一套集流域划分、自动调参、陆气耦合、集合预报于一体的水循环模拟及预报三维可视化平台。

针对上述目标，研究内容包括以下几个方面：

（1）气候变化条件下的数值降水预报技术。本书选取中尺度气候预报模式WRF来实现数值降水预报，分别针对WRF模式的前处理建模、参数化方案选定等各个环节开展研究，力图减少其中的不确定性，并形成一套统一的降水精度定量评价模型。

（2）高强度人类活动影响的水文模拟技术。人类活动深刻影响了流域的产汇流规律，并存在极大的不确定性，是水文预报不确定性的重要影响因素。本书拟根据下垫面土地利用变化和流域中水利工程的人工调度作用分别从流域产流、汇流方面改进分布式水文模型，实现能考虑人类活动不确定性的水循环模拟及预报。同时，针对变化环境下分布式水文模型参数多且变化频繁的特点，开展参数不确定性分析、高效参数率定技术研究。

（3）变化环境下基于陆气耦合的水文集合预报。为解决天气系统不确定性和模型工具不确定性对水循环模拟及预报带来的影响，研发基于WRF模式与分布式水文模型相结合的陆气耦合模型，分析WRF模式的不同参数化方案，以及水文模型中的参数不确定性问题，最终形成能反映预报不确定性的径流集合预报技术。

（4）基于三维可视化的陆气耦合集合预报系统平台开发。在陆气耦合模式研究的基础上，开发陆气耦合集合预报系统平台，实现流域自动划分、数据的自动下载、陆气耦合模式的自动运行以及模型参数库的动态维护等，并基于三维可视化技术实现整个降水预报、洪水坡面产流、河道洪水演进的实时计算及展示。

综上，本书总体按照“理论分析—模型研究—系统开发—应用分析”的科学逻辑组织实施，研究技术路线如图1.1所示。即首先深入分析预报不确定的来源，分别从人类活动不确定性、天气系统的不确定性以及模型工具的不确定性等不同方面开展相应模型研究，一方面能描述这些不确定性的影响，另一方面研究如何改进模型减少上述不确定性的影响；随后，基于研发的模型，开发一套界面友好的三维可视化预报系统。