Возможности прогнозирования быстроразвивающихся паводков на основе данных региональной автоматизированной системы мониторинга паводковой ситуации Краснодарского края

Аннотация к заявке:

Проект посвящен исследованию процессов формирования быстроразвивающихся наводнений в бассейнах рек Краснодарского края и разработке систем оперативного прогнозирования дождевых паводков. Основная задача проекта - оценка возможности массовой разработки автоматизированных методик прогнозирования уровней воды на реках Западного Кавказа на основе методов машинного обучения и искусственного интеллекта с привлечением данных автоматизированной системы мониторинга паводковой ситуации Краснодарского края. Актуальность и значимость исследования определяется значительными ущербами и гибелью людей от наводнений и, соответственно, потребностью в развитии методов и подходов к краткосрочному гидрологическому прогнозированию для паводкоопасных регионов России. Идея проекта состоит в апробации формально-математических моделей для создания методик сверхкраткосрочного гидрологического прогнозирования в условиях информационных и технических ограничений, затрудняющих использование физико-математических моделей формирования стока. Ожидаемые результаты проекта обеспечат существенный вклад в понимание закономерностей уровенного режима рек Краснодарского края и могли бы дополнить систему оперативных методик прогноза в этом регионе. Коллектив исполнителей проекта включает в себя специалистов в области моделирования формирования стока и горной гидрологии. Коллектив исполнителей проекта состоит из 3 кандидатов наук, 2 соискателей ученой степени кандидата наук и 2 региональных специалистов в области оперативного гидрологического прогнозирования.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

В 2019 г. была сформирована база гидрометеорологических наблюдений автоматизированной системы мониторинга паводковой ситуации Краснодарского края (далее АСМПСКК или Эмерсит) и Росгидромета, включающая данные об уровнях и расходах воды, атмосферных осадках, температуре и влажности воздуха различной временной дискретности (от 10 мин до суточной) за период наблюдений по настоящее время. Ряды уровней воды подвергаются коррекции: удалению выбросов и сильно зашумленных периодов. Участниками проекта создан оперативно пополняемый архив суточных прогнозов метеоэлементов по модели ICON-EU для территории Краснодарского края. Создан ГИС-проект для определения морфологических и морфометрических характеристик водосборов горной части края. Для отдельных рек было проведено выделение наиболее высоких и интенсивных паводков для определения характеристик быстроразвивающихся паводков. Разрабатывается автоматический алгоритм выделения паводков по 10-минутным данным сети Эмерсит.

Для малой горной реки была проведена адаптация модели KW-GIUH (геоморфологической версии единичного гидрографа, в которой время добегания рассчитывается по уравнению кинематической волны). Проведено моделирование наиболее экстремальных паводков за время работы автоматизированных систем Эмерсит и Росгидромета (25.06.2015 и 24-25.10.2018).

Разработанные алгоритмы контроля учащенных данных об уровнях, поступающих из АСМПКК, удаления выбросов и зашумленных периодов, существенно улучшают качество рядов по уровням воды. Произведена оценка достоверности измерений уровней воды и атмосферных осадков путем сравнения с данными Росгидромета. Откорректированные ряды хода уровней можно считать достоверными, однако необходимо провести проверку наиболее интенсивных подъемов уровней воды при экстремальных быстроразвивающихся паводках с помощью гидродинамического моделирования. Радарные датчики осадков сети Эмерсит склонны к занижению количества осадков по сравнению с измерениями контактных АМС Росгидромета. Необходимо продолжить сравнение на более длительном совместном периоде наблюдений.

Фотогалерея:     

Сопоставление прогностических по модели COSMO-RU07 и фактических осадков 23–25 октября на АМС Солохаул, а также спрогнозированных по модели KW-GIUH и фактических расходов воды на ГП р. Западный Дагомыс – Дагомыс