Die Auswirkungen von Verbesserungen der Wettervorhersage auf die großräumige Hydrologie: Analyse eines Jahrzehnts von Vorhersagen des Europäischen Hochwasserwarnsystems

Abstract Das Europäische Hochwasserwarnsystem (EFAS) bietet frühzeitige Hochwasserwarnungen auf einer vor-operativen Basis für nationale hydrologische Dienste. Die Vorhersagen des Flussabflusses von EFAS basieren auf probabilistischen Techniken, die Daten von Ensemble-Systemen und deterministischen numerischen Wettervorhersagen verwenden. Die Leistung von EFAS wird regelmäßig im Hinblick auf einzelne Hochwasserereignisse und Fallstudien analysiert. Obwohl diese Analyse wichtige Einblicke in die Stärken und Schwächen des Vorhersagesystems bietet, fehlen statistische und unabhängige Maßstäbe für seine langfristige Leistung. In diesem Papier wird eine Bewertung der EFAS-Ergebnisse basierend auf Wettervorhersagen des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersagen (ECMWF) über einen Zeitraum von 10 Jahren präsentiert. Die Vorhersagen des Flussabflusses von EFAS wurden jede Woche über einen Zeitraum von 10 Jahren mit der zum Zeitpunkt verfügbaren Wettervorhersage erneut ausgeführt. Diese werden für insgesamt 1025 Pegelstationen in Europa ausgewertet. Die ausgewählten Stationen sind räumlich ausreichend getrennt, um eine Autokorrelation der Zeitreihen der Stationen zu vermeiden. Außerdem wird eine Analyse mit einem Abstand von 3 Tagen zwischen jeder Vorhersage durchgeführt, was die zeitliche Korrelation der Zeitreihen derselben Station reduziert. Die Daten werden hinsichtlich der Fertigkeit, Verzerrung und Qualität der Vorhersage des Flussabflusses analysiert. Die 10-Jahres-Simulationen zeigen deutlich, dass die Fertigkeit der Vorhersagen des Flussabflusses eine Evolution durchlebt hat, die mit der Qualität der operationellen meteorologischen Vorhersage verknüpft ist. Insgesamt hat die Fertigkeit der EFAS-Vorhersagen über einen Zeitraum von 10 Jahren stetig zugenommen. Wichtige hydrologische Extremereignisse können mit der Analyse der Fertigkeit nicht klar identifiziert werden, was die Notwendigkeit für ereignisbasierte Analysen zusätzlich zu statistischen Langzeitbewertungen hervorhebt, um ein besseres Verständnis des EFAS-Systems und der großräumigen Flussabflussvorhersagen im Allgemeinen zu erlangen. Die Vorhersagbarkeit hängt nachweislich von der Größe des Einzugsgebiets und der geografischen Lage ab. Es kann gezeigt werden, dass die Leistung tendenziell mit der Größe des Einzugsgebiets zunimmt und von der zugrunde liegenden Topografie in Europa beeinflusst wird. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.