Högupplösta nederbördsdata för hydrologisk modellering: en förstudie

Typ: Rapport
Serie: Hydrologi 116
Författare: Jonas Olsson, Johan Södling, Fredrik Wetterhall
Publicerad:

Sammanfattning

Hydrologisk modellering vid SMHI utförs normalt med tidssteget 1 dygn. Emellertid finns idag förutsättningar för både simulering och prognos på kortare tidssteg, dels genom en rumsligt högupplöst hydrologisk modell (S-HYPE), dels genom högupplösta indata. I denna förstudie har olika typer av observationsbaserade, högupplösta indata (främst nederbörd)inventerats, sammanställts och utvärderats på olika tids- och rumsskalor: automatstationsdata, PTHBV, MESAN, radardata. En ny produkt kallad PTHBV-radar har tagits fram, i vilken PTHBVs dygnsnederbörd fördelats över dygnet m.h.a. radarobservationer. De olika datatyperna testades vid hydrologisk simulering med HYPE-modellen i ett mindre avrinningsområde. För långa ackumulationstider (år, månad) ger PTHBV högre värden än MESAN. Radardata har tydliga artefakter, t.ex. i gränser mellan radarer, men regionala medelvärden överensstämmer med övriga källor. Vad gäller 1-h nederbörd är den genomsnittliga överensstämmelsen med automatstationsdata bäst för MESAN, följt av PTHBV-radar och radar. Den rumsliga utjämningen i MESAN leder dock till lägre värden på maximala nederbörds-intensiteter, i detta avseende ligger PTHBV-radar och radar närmare automatstationsdata. De hydrologiska 1-h simuleringarna med MESAN och PTHBV-radar som indata gav en förbättring av resultatet på dygnsbasis, jämfört med en referenssimulering med PTHBV som indata. Nederbörd från radar gav överskattad vattenföring. Skillnaderna mellan 1-d och 1-h simulering illustrerades för enskilda flödestillfällen samt i termer av maximala dygnsvärden. Summary Hydrological modeling at SMHI is generally done with a daily time step. However, today simulation and forecasting with a shorter time step is possible, through a spatially highly resolved hydrological model (S-HYPE) as well as high-resolution input data. In this preliminary study, different types of observation-based, high-resolution input data (mainly precipitation) have been invented, compiled and evaluated at different temporal and spatial scales: automatic stations, PTHBV, MESAN, radar data. A new product called PTHBV-radar has been developed by distributing the daily precipitation in PTHBV over the day using radar observations. The different types of data were tested in hydrological simulation by the HYPE model in a small catchment. For long accumulation times (year, month) PTHBV gives higher values than MESAN. Radar data have distinct artifacts, e.g. in the border between radars, but regional mean values agree with other sources. Concerning 1-h precipitation, the overall agreement with automatic station data is best in MESAN, followed by PTHBV-radar and radar. The spatial smoothing in MESAN however generates lower values of maximum intensities, in this respect PTHBV-radar and radar are closer to the station data. The hydrological 1-h simulations with MESAN and PTHBV-radar as input data improved performance evaluated on a daily basis, as compared with a reference simulation with PTHBV as input data. Using radar precipitation as input generated an overestimated discharge. The differences between 1-d and 1-h simulations were illustrated for single high flows and in terms of maximum daily values.