Ekstremni hidrološki dogodki so postali vse pogostejši, kar dokazujejo evropske poplave julija 2021, ki so prizadele južne nizozemske province. Potreba po izboljšanih napovedih izpustov, ki se uporabljajo pri operativnem upravljanju voda, da bi se izognili morebitnim škodljivim učinkom poplav, je spodbudila raziskovalce k uporabi več načinov za izboljšanje ocen hidroloških modelov, vključno z asimilacijo podatkov. Diplomsko delo raziskuje učinke asimilacije podatkov pri napovedih pretoka porazdeljenega hidrološkega modela wflow_sbm porečja reke Vecht. Poleg tega so bili prostorsko raziskani učinki na druga hidrološka stanja in tokove, kot so podzemni tok, globina nasičene vode in vlažnost tal. To delo predstavlja metodologijo za uporabo asimilacije podatkov v modelu, kjer je voda usmerjena s površine in pod površino. V nasprotju s tem so prejšnje študije uporabile model, v katerem je voda speljana le po površinski vodi. Ensemble Kalmanov filter se uporablja za posodobitev napovedi izpustov modela z asimilacijo zunanjih opazovanj izpustov. Ta metodologija raziskuje tudi, kako na učinek asimilacije podatkov vpliva karakterizacija negotovosti, upoštevana v asimilacijskem okviru, in drugi dejavniki, kot sta dolžina asimilacijskega okna in število asimilacijskih lokacij. Izvede se predhodna študija podatkov o padavinah, da se določijo negotovosti izbranega produkta padavin. Po pregledu napovedi determinističnih in ansambelskih modelov se nato izbere primerjalni simulacijski scenarij. Po razpravi o karakterizaciji modela negotovosti so razviti poskusi asimilacije podatkov. Rezultati analize rezultatov modela kažejo, da ima asimilacija toka običajno pozitiven učinek na izboljšanje ocen pretoka modela. Poleg tega posodobitev filtra Ensemble Kalman učinkovito zajame dinamiko prostorskega stanja sistema za stanja in tokove pod površino, kot so globina nasičene vode, vlažnost tal itd. Dve alternativni eksperimentalni nastavitvi z različnimi intervali asimilacije in številom asimiliranih opazovanj sta preučeni glede tega, kako ta učinek razlikuje glede na druge lokacije merilnika pretoka. Kot sta dokazala oba poskusa, dajejo daljši časi asimilacije boljše rezultate, pri čemer se učinek asimilacije znatno izboljša v končnih časovnih korakih okvira asimilacije. Poleg tega je ugotovljeno, da bo asimilacija opazovanj v bližini izpusta in notranjih merilnikov izboljšala napovedi pretoka, medtem ko bo asimilacija opazovanj samo v bližini iztoka izboljšala le napovedi pretoka na številnih postajah, običajno tistih, ki so bližje lokaciji asimilacije, in tistih kjer model wflow sbm kaže enak trend kot asimilacijska postaja. Faktor negotovosti 2,5 za napako padavin in 0,1 za napako opazovanja je dal najboljše rezultate za oba poskusa. Vendar ima ta študija več omejitev, vključno s predpostavkami o popolnem modelu in začetnih pogojih; način, kako je bil izpeljan model napak padavin in opazovanj. Posledično daje model nerealne napovedi praznjenja pri kompenzaciji zanemarjenih napak. Poleg tega omejeno število poskusov zaradi obsežnih računskih časov, pripisanih kombinaciji orodja OpenDA s porazdeljenim modelom, in izbire algoritma ne omogoča natančne ocene vpliva DA na napovedi praznjenja. Zato zadnji del te študije podaja priporočila za prihodnje raziskave in predlaga dodatne poskuse z daljšimi asimilacijskimi okni; analiza prostorske korelacijske strukture padavin, uporaba statistično zanesljivejših tehnik za ocenjevanje padavinske negotovosti; upoštevanje negotovosti parametrov modela in začetnih pogojev; itd.
|