Střednědobápravděpodobnostníhydrologickápředpověď v prognózní praxi ČHMÚ

Střednědobá pravděpodobnostní hydrologická předpověď MESP Hydrologická předpověď, která sahá svým předstihem za horizont prediktatibility počasí, a která v pravděpodobnostní formě odhaduje množství a v hrubém časovém měřítku i průběh odtoku vody na základě aktuálního stavu povodí a několika variant vývoje počasí, odvozených z historických záznamů.

Střednědobá pravděpodobnostní hydrologická předpověď MESP byly uvedeny do operativního provozu již v 80. letech v USA jako reakce na poptávku po hydrologické předpovědi s dlouhým časovým předstihem. V podmínkách ČR je MESP v současné době jedinou možností, jak vytvářet střednědobé hydrologické předpovědi. Postupové, doběhové doby jsou krátké. Stávající úspěšnost střednědobých meteorologických předpovědí prozatím neumožňuje jejich využití v hydrologických předpovědích na delší předstih než cca 5 dnů. Stávající střednědobé předpovědi počasí neposkytují dostatečné prostorové rozlišení s ohledem např. na uplatnění orografických efektů v měřítku potřebném pro hydrologii ČR.

Hydrologické předpovědi počítané koncepčním modelem 5 dnů10 dnů15 dnů20 dnů25 dnů30 dnů krátkodobá hydrologická předpověď bez předpovědi počasí krátkodobá hydrologická předpověď podle předpovědi počasí střednědobá hydrologická předpověď podle předpovědi počasí střednědobá hydrologická předpověď podle klimatických scénářů časový předstih předpovědi

Střednědobá pravděpodobnostní hydrologická předpověď Tato předpověď odpovídá například na otázku:  Jaká je pravděpodobnost, že během následujících 14 dní nepoteče průtok menší než Qa ?  S jak velkým minimálním objemem přítoku vody do nádrže v následujících 10 dnech mohu počítat s 90% spolehlivostí?  Jaký je nejpravděpodobnější objem přítoku do nádrže v následujících 10 dnech?  Jaká může být kulminace případné povodně? Tato předpověď neodpovídá na otázku:

Metodika MESP Historické pozorované řady tvoří variantní vstupy do hydrologického modelu. Aktuální stav povodí:  půdní nasycenost,  zásoby sněhu,  průtoky v řekách Historické řady srážek z let Syntetická 1000letá řada srážek Hydrologická předpověď MESP Předpověď

Metodika MESP

Operativní výpočet MESP ● jeden model pro celé povodí Labe  komplikovanější propojení výpočtu poboček ČHMÚ  možnost výběru scénářů pro celou ČR  potřeba identického nastavení výpočtu pro všechna povodí  vytvoření malé expertní skupiny pro provoz modelu – rychlejší získání zkušeností ● provoz AquaESP není autonomní, vyžaduje spolupráci poboček ● výpočet na serveru  možnost ovládaní z různých pracovišť ČHMÚ  snadnější sdílení počátečních podmínek výpočtu ● provoz jednou až dvakrát za týden  může se měnit podle situace nebo podle požadavků uživatelů předpovědi Výpočet MESP probíhá v modelu AquaESP vyvinutém pro ČHMÚ firmou AquaLogic s.r.o.

krok 1. Vytvoření počátečních podmínek provádění pobočky prostřednictvím lokálních verzí Aqualogu Operativní výpočet MESP

krok 2. Výběr předpovědních scénářů Nejdůležitější krok – vyžaduje zkušenost obsluhy a znalost střednědobé meteorologické předpovědi. Cílem je zmenšit interval spolehlivosti (rozptyl variant) při zachování hladiny spolehlivosti. příklad 90% pravděpodobnost - průtok mezi 40 a 60 m3.s-1 Operativní výpočet MESP několik nástrojů: a)výběr WG řady - srážkově a teplotně nadnormální, podnormální, průměrné – 9 kombinací b)výběr scénářů v rámci dané WG řady c)časový a prostorový downscaling srážek a teplot

krok 3. Výpočet Operativní výpočet MESP trvá desítky minut až hodiny, výsledky k dispozici až odpoledních hodinách

Interpretace výsledků MESP

Srovnání předpovědi ESP pro Labe Děčín z s pravděpodobností výskytu QD podle řady pozorování z let Legenda ESP Pravděpodobnost výskytu 0.10 Legenda historické řady průměrných denních průtoků Interpretace ESP předpovědi: Vyšší nasycenost a nadprůměrné sněhové zásoby zajišťují s pravděpodobností vyšší než 90% nadprůměrné odtoky pro následující měsíc. Zvýšení nebo snížení rizika jarní povodně není z předpovědi ESP patrné. Pravděpodobnost výskytu 0.25 Pravděpodobnost výskytu 0.75 Pravděpodobnost výskytu 0.90

Srovnání předpovědi ESP pro Labe Děčín z s pravděpodobností výskytu QD podle řady pozorování z let Legenda ESP Pravděpodobnost výskytu 0.10 Pravděpodobnost výskytu 0.25 Pravděpodobnost výskytu 0.75 Pravděpodobnost výskytu 0.90 Legenda historické řady průměrných denních průtoků Interpretace: Riziko nadprůměrných průtoků v Děčíně na Labi je menší než by vyplývalo z dlouhodobých hydrologických řad (je to způsobeno tím, že sníh z nižších a středních poloh už odtál). Zároveň ale vysoká nasycenost a plná koryta v kombinaci z velkými zásobami sněhu na horách dávají výrazně vyšší zajištěné průtoky – tzn. objem odtoku v následujícím měsíci budou velmi pravděpodobně výrazně nad dlouhodobým průměrem.

Interpretace předpovědi MESP Předpověď MESP přítoku do nádrže Orlík hypoteticky vydaná AVG(Q) 90% > 32 m 3.s -1 V 90% > 83 mil. m 3

Předpověď MESP přítoku do nádrže Orlík hypoteticky vydaná AVG(Q) 90% > 250 m 3.s -1 V 90% > 648 mil. m 3 Modelová situace interpretace předpovědi MESP

Jakéjsou výhody předpovědi MESP? Jaké jsou výhody předpovědi MESP?  Počítá nejistotu budoucího vývoje a umožňuje tím uživatelům předpovědi rozhodování s využitím rizikové analýzy.  Výrazně prodlužuje časový předstih předpovědi.  V období před táním sněhu dokáže kvantifikovat pravděpodobný objem vody, která odteče řekou v průběhu tání sněhu.

Jakéjsou slabiny předpovědi MESP? Jaké jsou slabiny předpovědi MESP?  Stejně jako ostatní pravděpodobnostní předpovědi jsou pro uživatele náročnější na pochopení a interpretaci.  Vliv počátečních podmínek (nasycenosti povodí) se na malých povodí s rychlým odtokem rychle zmenšuje a při delším časovém předstihu se výstupy MESP budou blížit statistickému rozložení pozorovaných průtoků.  Informační hodnota předpovědí MESP pro malá povodí s rychlým odtokem je malá.  Úspěšnost metody je podle zkušeností s provozem v USA silně závislá na podmíněném výběru variant průběhu počasí. Zatím pro tento podmíněný výběr nemáme vytvořenou metodiku.  Hodnocení úspěšnosti předpovědí MESP je možné provádět až po delším období provozu.

Kde se MESP používá v USA?  hospodaření s vodou  energetika  vodní doprava  pojišťovnictví potřeba zpětné vazby