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February 22, 2026Japanese Journal of JSCE0 citations

Development of a Flood Forecasting Method Integrating Particle Filter-Based Data Assimilation With Gaussian Process Regression

TOTakuma OTATTTomohiro TANEMORISCSatoshi CHIJIMATSU

Key Points

  • Develop a flood forecasting method leveraging data assimilation and regression to improve prediction accuracy.
  • Integrated particle filter for data assimilation
  • Applied gaussian process regression for statistical modeling
  • Conducted case study in the Naruse River system
  • Compared performance with existing flood forecasting models
  • Achieved improved prediction accuracy compared to existing models
  • Extended lead time by approximately 1 hour for flood warning
  • Properly modeled uncertainty information from particle filter helped maintain accuracy in later forecasting periods

Abstract

急激な水位上昇を特徴とする中小河川の洪水予測においては観測水位のデータ同化が有効である一方,リードタイムの延長に伴い同化効果が急速に失われ,予測精度が低下するという課題が存在する.本研究では,粒子フィルタによるデータ同化を中核とし,そこに統計的回帰手法であるガウス過程回帰を組み合わせた洪水予測手法を開発した.これにより,モデルに内在する不確実性を考慮した予測計算が可能となる.鳴瀬川水系でのケーススタディにより,粒子フィルタが生成する不確実性情報がガウス過程回帰により適切にモデル化され,予測期間後半の精度維持に寄与することを確認した.さらに,本手法は現業洪水モデルや従来のアンサンブル平均手法より高精度であり,現業洪水モデルに比べて氾濫注意水位到達までのリードタイムを約1時間延長できることが示された.

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Cite This Study

OTA et al. (2026) studied this question.

synapsesocial.com/papers/699a9ceb482488d673cd2a47https://doi.org/10.2208/jscejj.25-16104
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