Prognoser för vattenvariabler

Ska jag ha på mig gummistövlar i morgon?

.

Många vattenanvändare påverkas av väder-/klimatvariationer (snabba till säsongslånga förlopp) och därför är det nödvändigt att utnyttja sådana variationer genom bättre förståelse. Produktionen av hydrologiska prognoser innefattar ett antal komponenter (t.ex. urval av meteorologiska/klimatprognoser, förbehandling, hydrologiska modeller och inställningar, kalibrering och initialisering, uppdatering och generering, utvärdering och visualisering/kommunikation av prognoser), vilka alla har felkällor/osäkerheter. För att förbättra det hydrologiska prognossystemet måste var och en av dessa komponenter utvärderas och analyseras efter förbättringar. Dessutom finns det ett behov av att bättre förstå de nyckelfaktorer som påverkar den rumsliga och temporära variationen i hydrologisk förutsägbarhet; med tanke på att användaren behov, t.ex. vad gäller vattenförvaltning eller säkerhet, är mestadels lokala. För att förbättra användbarheten av prognoser flyttar vi för närvarande fokus mot effektbaserade prognoser, där förutsägelserna är kopplade till lokal sårbarhet och/eller vinst för användarna.

För att säkerställa användbarhet måste hydrologiska prognoser vara opartiska, tillförlitliga och sammanhängande. Ett sätt att uppnå detta är att förädla förbehandlingsmetoder som använder flera datakällor vid hydrologisk prognos. Användning av måttmodeller är ett annat sätt, eftersom olika (klimat- eller hydrologiska) modeller har styrkor för att fånga olika aspekter av verkligheten. Slutligen finns det en klyfta mellan experter och användare om det potentiella värdet i prognoser, vilket främst drivs av bristen på kunskap om användarnas behov. Detta pekar på behovet av att överväga nya sätt att kommunicera prognoser och deras osäkerhet.

Forsknings- och utvecklingsfrågor

Vilka gränser finns i förutsägbarheten i hydrologiska prognossystem, och vilka drivrutiner påverkar färdigheten både i rummet och tiden för olika vattenvariabler? 
Hydrologisk prognos i stor skala möjliggör utvärdering av prognoser vid flera avrinningsområden för olika initialiseringar och ledtider. Spatialmönstret av förutsägbarhet kan vidare kopplas till de fysiografiska hydrologisk-klimatiska egenskaperna hos upptagningssystemen, medan känslighetsanalyser kan kvantifiera den relativa betydelsen av meteorologiska prognoser och initiala hydrologiska förhållanden till hydrologisk förutsägbarhet.

Hur kan vi förbättra lokal noggrannhet och länka prognoserna till lokala användarbehov?
Tekniskt nya in-situ data- och jordobservationer, som även ibland tillhandahålls i (nära) realtid, assimileras för att förbättra prognoserna genom en noggrann initiering av modelltillstånden. Med lokal kunskap skräddarsys prognoserna efter användarnas behov, efterbehandling (omvandling av data till information) och anpassad till regional skala.

Hur är prognoserna uppfattade av olika användare och hur kan man bättre kommunicera hydrologiska prognoser vid olika rumsliga och tidsmässiga upplösningar?
Klyftan mellan kunskapsforskare / datatillhandahållare och användare begränsas genom att utvärdera och kommunicera hydrologiska prognoser från ett perspektiv (lokal sårbarhet, vinst etc.). vilket resulterar i bättre beslutsfattande. Vi undersöker nya mätinstrument och visualiseringsmetoder för användardrivrutiner, och kontinuerligt övervakar kunskapsutvecklingen som medför samproduktion av prognostjänster.

Våra främsta publikationer inom detta fokusområde

Arheimer, B., Lindström, G., & Olsson, J. (2011). A systematic review of sensitivities in the Swedish flood-forecasting system. Atmospheric Research, 100(2–3), 275–284. doi.org/10.1016/j.atmosres.2010.09.013

Crochemore, L., Ramos, M.-H., & Pappenberger, F. (2016). Bias correcting precipitation forecasts to improve the skill of seasonal streamflow forecasts. Hydrology and Earth System Sciences, 20, 3601–3618. doi.org/10.5194/hess-20-3601-2016

Foster, K., Bertacchi Uvo, C., and Olsson, J.: The development and evaluation of a hydrological seasonal forecast system prototype for predicting spring flood volumes in Swedish rivers, Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss., doi.org/10.5194/hess-2017-588, in review, 2017.

Olsson, J., Uvo, C. B., Foster, K., & Yang, W. (2016). Technical Note: Initial assessment of a multi-model approach to spring flood forecasting in Sweden. Hydrology and Earth System Sciences, 20, 659–667. doi.org/10.5194/hess-20-659-2016

Olsson, J., & Lindström, G. (2008). Evaluation and calibration of operational hydrological ensemble forecasts in Sweden. Journal of Hydrology, 350(1–2), 14–24. doi.org/10.1016/j.jhydrol.2007.11.010

Pechlivanidis, I. G., Bosshard, T., Spångmyr, H., Lindström, G., Gustafsson, D., & Arheimer, B. (2014). Uncertainty in the Swedish operational hydrological forecasting systems. In M. Beer, S. K. Au, & J. M. Hall (Eds.), Vulnerability, Uncertainty, and Risk: Quantification, Mitigation and Management (pp. 253–262). Liverpool, UK. doi.org/10.1061/9780784413609.026

Länkar

Korta till medellånga prognoser:
Europa: Riverinfo
Sverige: Vattenwebb

Säsongsprognoser:
Europa: SWICCA