Földi radaradattal támogatott csapadékmező-rekonstrukció és vízgazdálkodási alkalmazásai SZABÓ János Adolf (1) Kravinszkaja Gabriella (2) Lucza Zoltán (3) (1) HYDROInform, Hidroinformatikai Kutató, Rendszerfejlesztő, Tanácsadó Bt. (2) KDTVIZIG, Vízrajzi és Adattári Osztály (3) FETIVIZIG, Vízrajzi és Adattári Osztály
Inp 2 Inp 1 Out 1 Inp 4 Out 2 Inp 3 S t Out 3 Out 4 ΔS/Δt=ΣInp Δt -ΣOut Δt Hidrológia becslés
Radaradattal támogatott csapadékmező-rekonstrukció Met. állomások Az ismeretlen, térben folytonos adatokkal jellemezhető csapadékmező rekonstruálása földi állomásadatok alapján.
Radaradattal támogatott csapadékmező-rekonstrukció Adottak tehát: x P x i i i x, x N 1 2 i 1 P N i i i 1 és Keresett: P x P x y N 0 i i; i 1 i x 2 Alapvető kérdések: Vajon mi a csapadék-átmenet két tetszőleges mérőpont között? Hány átmenet lehetséges? Létezik e konzisztens becslés a csapadék-átmenetre? Kifejezhető e a csapadék-átmenetek bizonytalansága? Csökkenthető e a bizonytalanság? x 1
Radaradattal támogatott csapadékmező-rekonstrukció Determinisztikus vagy Sztochasztikus megközelítés? A determinisztikus interpolációs módszerek alkalmazása esetén nem lehet megadni a becslés bizonytalanságát (pl. Nearest Neighbour, Inverse Distance, vagy Spline). A sztochasztikus interpolációs módszerek természetes mellékterméke a becslési bizonytalanság (pl. Krigelés).
Radaradattal támogatott csapadékmező-rekonstrukció Tény, hogy P* meghatározására szinte minden modell a távolságok alapján képzett valamilyen súlyok lineáris kombinációit használja! P N x P x y 0 i i; i 1 i x 2 x 1 Következmények: Ha két mérőhely közül legalább az egyiken van csapadék, akkor a becslés szerint a kettő között is, ami nem igaz!!!! A lineáris súlyozás miatt a tényleges csapadéktevékenység magnitúdjai rejtve maradnak!!!
Radaradattal támogatott csapadékmező-rekonstrukció Két példa! Megoldás lehet a radaradatok figyelembevétele Radaradat kalibráció vagy egyéb asszimiláció? Saját algoritmusunk: Állomásadat és radarinformáció matematikai kompozitálása szekvenciális Gaussi sztochasztikus szimulációba ágyazott univerzális blokk-krigeléssel, automatikus anizotrópia-felismeréssel.
Radaradattal támogatott csapadékmező-rekonstrukció Algoritmusunk lényeges sajátossága, hogy benne a radarmező adatainak eloszlása csupán a keresett csapadékmező kovariancia-struktúrája, és nem a keresett csapadékmező képe!!!!.
Egy vízgazdálkodási alkalmazás: A Balaton vízháztartásának elemzése Az alkalmazott vízmérleg-egyenletek: ΔK = (C + H) (P + L + Vh) ΔKT = C + H P ahol: C a tóra hulló csapadék H hozzáfolyás a tóhoz P párolgás a tó felszínéről L lefolyás (leeresztés) a Sió-csatornán Vh közvetlen vízhasználat a tóból (a tóból kivett és használat után visszavezetett vízmennyiség különbsége) ΔK a tó vízkészlet-változása ΔKT a tó természetes vízkészlet-változása
Egy vízgazdálkodási alkalmazás: A Balaton vízháztartásának elemzése Támogatások: DIWA-HFMS Két radar
Egy vízgazdálkodási alkalmazás: A Balaton vízháztartásának elemzése Egy példa:a gridenként képzett kompozit átlagértékek összege 2015. év szeptemberében a Balaton tófelületén
Egy vízgazdálkodási alkalmazás: A Balaton vízháztartásának elemzése Összehasonlító táblázat:
Árhullám-szimulációs alkalmazás a Felső-Tiszán: Esemény és időszak: 2015. november közepén egy mediterrán ciklon haladt át hazánk fölött, melynek hidegfrontja a Kárpátokban extrém mennyiségű csapadékot okozott. A Felső- Tisza vízgyűjtőjén a távmérő állomások adatai alapján átlagosan 124 mm csapadék hullott 3 nap alatt. A FETIVIZIG-re telepített DIWA-HFMS jól modellezte az eseményeket (lásd későbbi előadásban)! Kérdés: Mi lett volna, ha nem vontunk volna be radaradatokat?
Árhullám-szimulációs alkalmazás a Felső-Tiszán: Az árhullámot kiváltó csapadékösszeg a 2015.11.20:00-2015.11.23:00 időszakra integrálva. A bal oldali ábrán radarral támogatott becslés, a jobb oldali radar nélküli becslés.
Árhullám-szimulációs alkalmazás a Felső-Tiszán: A becslések különbsége a 2015.11.20:00-2015.11.23:00 időszakra integrálva: Radar nélkül - Radaros
Árhullám-szimulációs alkalmazás a Felső-Tiszán: A szimulációs eredmények összehasonlítása
Megállapítások, következtetések: Ki kell hangsúlyoznunk, hogy a hidrológia becslés A csapadékmező-rekonstrukció sztochasztikus probléma, melyben a mérőhelyek közötti csapadék-átmeneteknek legfeljebb a valószínűségét feltételezhetjük Kidolgozható olyan radaradat asszimilációs algoritmus, amely képes a bizonytalanságok modellezésére is Az algoritmus évek óta órás időlépésben bizonyítja használhatóságát A radaradatok általános elfogadottságának területén a vízügyben még messze nincs megalapozottsággal alátámasztott egység.
Köszönjük a megtisztelő figyelmüket! SZABÓ János Adolf (1) Kravinszkaja Gabriella (2) Lucza Zoltán (3) (1) HYDROInform, Hidroinformatikai Kutató, Rendszerfejlesztő, Tanácsadó Bt. (2) KDTVIZIG, Vízrajzi és Adattári Osztály (3) FETIVIZIG, Vízrajzi és Adattári Osztály