Nachbearbeitung von Niederschlagsprognosen aus numerischen Wettervorhersagemodellen für die kurzfristige Vorhersage von Abfluss

Zusammenfassung. Subtägliche Ensemble-Niederschlagsprognosen, die biasfrei sind und zuverlässig die Prognoseunsicherheit quantifizieren, sind entscheidend für die Flut- und kurzfristige Ensemble-Abflussprognose. Die Nachbearbeitung von Niederschlagsprognosen aus numerischen Wettervorhersagemodellen ist typischerweise erforderlich, um Niederschlagsprognosen mit diesen Eigenschaften bereitzustellen. In diesem Papier wird ein neuer Ansatz zur Generierung von Ensemble-Niederschlagsprognosen durch Nachbearbeitung von Rohprognosen der numerischen Wettervorhersage (NWP) vorgestellt. Der Ansatz verwendet eine vereinfachte Version des bayesianischen Modells der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung, um Prognosewahrscheinlichkeitsverteilungen für einzelne Standorte und Prognosevorlaufzeiten zu erstellen. Ensembleprognosen mit angemessenen räumlichen und zeitlichen Korrelationen werden dann erzeugt, indem Proben aus den Prognosewahrscheinlichkeitsverteilungen mit dem Schaake-Mischverfahren verknüpft werden. Der neue Ansatz wird evaluiert, indem er auf die Nachbearbeitung von Vorhersagen aus dem ACCESS-R numerischen Wettervorhersagemodell an Regenmessstationen im Ovens-Einzugsgebiet im Süden Australiens angewendet wird. Die gemeinsame Verteilung von NWP-prognostiziertem und beobachtetem Niederschlag wird als gut beschrieben durch die angenommene log-sinh-transformierte bivariate Normalverteilung. Es wird gezeigt, dass die durch den Ansatz erzeugten Ensembleprognosen wesentlich geschickter sind als die Roh-NWP-Prognosen, sowohl für einzelne Prognosevorlaufzeiten als auch für kumulierte Gesamtwerte über alle Prognosevorlaufzeiten hinweg. Fähigkeitssteigerungen ergeben sich aus der Korrektur nicht nur des Mittelwerts, sondern auch von Verzerrungen, die von der Größe der NWP-Niederschlagsprognose abhängen. Die nachbearbeiteten Prognoseensembles zeigen, dass sie erfolgreich zwischen Ereignissen und Nicht-Ereignissen sowohl für kleine als auch große Niederschlagsereignisse unterscheiden und die Prognoseunsicherheit zuverlässig quantifizieren. Zukünftige Arbeiten werden die Wirksamkeit der Nachbearbeitungsmethode unter einer breiteren Palette von klimatischen Bedingungen bewerten und auch die Vorteile der Verwendung nachbearbeiteter Niederschlagsprognosen für die Flut- und kurzfristige Abflussprognose untersuchen.