Page 74 - 2023年第54卷第11期

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极易引发洪水，７月 ２５日的最高洪峰流量达到 １７４０．０ｍ ?ｓ 。
表 １ 研究流域 ６场典型降雨场次信息
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降雨场次 所在流域 降雨历时 ２４ｈ面雨量?ｍｍ 最大流量?（ｍ ?ｓ）
１ 阜平 ２００７?０７?２９２０∶００—２００７?０７?３０２０∶００ ６３．５ ２９．７
２ 阜平 ２０１２?０９?０１０６∶００—２０１２?０９?０２０６∶００ ４０．３ １３．７
３ 阜平 ２０１３?０８?１１０７∶００—２０１３?０８?１２０７∶００ ３０．８ ４６．６
４ 阜平 ２０１６?０７?２５００∶００—２０１６?０７?２６００∶００ １２．８ １７４０．０
５ 紫荆关 ２００８?０８?１０００∶００—２００８?０８?１１００∶００ ４５．５ ６．８
６ 紫荆关 ２０１２?０７?２１０４∶００—２０１２?０７?２２０４∶００ １７２．２ ２５８０．０

降雨场次的降雨强度、落区、历时的不同，会产生不同的径流形成结果。对流域而言，降雨时空
分布的均匀程度是影响流域出口断面流量过程的最重要因素。为定量的描述降雨过程的时空分布情
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况，采用变差系数 Ｃｖ ，分别从空间和时间尺度对典型降雨过程的均匀程度进行评价，并将其作为
划分降雨类型的指标：

ｎ ｘ ２
ｉ
∑ ( )
－１
ｘ
ｉ ＝１ 珋
Ｃｖ ＝ （１）
槡 ｎ
ｘ为 ｎ个雨量站的累积降雨量的平
式中：计算空间分布均匀性时，ｘ为第 ｉ个雨量站的累积降雨量， 珋
ｉ
ｘ为 ｎ个小时面雨
均值，ｎ为雨量站的数量；计算时间分布均匀性时，ｘ为流域第 ｉ个小时的面雨量， 珋
ｉ
量的平均值，ｎ为降雨持续时间总小时数。
通过设置 Ｃｖ临界值划分降雨类型，降雨空间分布均匀性的临界值 Ｃｖ为 ０．４０，降雨时间分布均匀
性的临界值 Ｃｖ为 １．００，当降雨场次的 Ｃｖ值小于 Ｃｖ临界值时，判断降雨在时间或空间上是相对均匀
的 ［１７，２１］ 。各降雨场次空间分布和时间分布的 Ｃｖ值及降雨类型见表 ２。
表 ２ ６场降雨的 Ｃｖ值及降雨类型
降雨场次 １ ２ ３ ４ ５ ６
空间分布 Ｃｖ ０．３９８ ０．１４１ ０．７４０ ０．３６５ ０．４５９ ０．６１０
空间分布是否均匀 是 是 否 是 否 否
时间分布 Ｃｖ ０．６０１ ０．８８２ ２．３９３ １．４７７ １．３７８ １．８８７
时间分布是否均匀 是 是 否 否 否 否

３ 实验方案

研究区域的地面观测数据包括来自阜平流域 ８个、紫荆关流域 １１个雨量站的实测小时降雨量和
阜平水文站、紫荆关水文站的实测小时径流量，空间分布见图 １，均由河北省水文水资源勘测局提供。
本研究针对雷达反射率和 ＧＴＳ数据进行同化。雷达数据采用了位于石家庄市的 ＳＡ波段多普勒雷达系
统，该系统的初始数据来自中国气象局。雷达扫描范围见图 ２，覆盖半径为 ２５０ｋｍ，空间分辨率为
１ｋｍ。ＧＴＳ是传统的地面与高空气象数据的集合，由世界气象组织（ＷＭＯ）提供，本研究通过程序仅
截取覆盖研究区的 ＧＴＳ数据作为同化资料，并只针对该区域的数据转化为可被 ＷＲＦ － ３ＤＶＡＲ同化的
格式。ＧＦＳ（ＧｌｏｂａｌＦｏｒｅｃａｓｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）是由国家环境预报中心提供的实时数据，用于驱动 ＷＲＦ模式的
初始场和边界场，空间分辨率为 １．０° × １．０°，每隔 ６ｈ更新一次。
３．１ ＷＲＦ?ＷＲＦ － Ｈｙｄｒｏ耦合预报系统构建 考虑到两个研究流域位于山区，降雨的不确定性更为突出，
ＷＲＦ模式预报结果仍会受到空间误差的影响 ［２３］ 。为了获取可靠的预报降雨，前期利用天气雷达对云雨系统
的探测能力和获取瞬时降雨信息的优势，结合传统气象监测数据，基于 ＷＲＦ － ３ＤＶＡＲ三维变分数据同化系统，
开展了数据同化频率对 ＷＲＦ模式降雨预报的影响研究。前期成果 ［１９］ 为本文研究提供了可靠的降雨输入。
为使设置的嵌套网格与雷达数据的空间分辨率尽可能相近，并提高优化效率，采用三层嵌套网格
的方式逐层增加区域的水平分辨率，最外层网格范围的设置利于同化大尺度的 ＧＴＳ数据，使模式运行

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