黄河小浪底至花园口(以下简称小花间)间地区的降雨信息来源包括人工水情站网、水情自动测报系统、气象站网、卫星云图估算降雨、雷达观测降雨及数值预报产品降雨。鉴于气象站网观测的规则、时间分割、时段长及时效等与本系统要求相去甚远,本次研究只涉及人工水情站网、水情自动测报系统、雷达、卫星等观测的降雨信息及定量降雨预报信息。

人工水情站网降雨信息是三门峡至花园口(以下简称三花间)地区目前的主要降雨信息来源,测站分布大致均匀,除每日8时定时报汛外,汛期每2h拍报一次时段降雨,当降雨强度达到一定标准时,还要进行暴雨加报。

三花间水情自动测报系统由已建的三门峡至小浪底(以下简称三小间)系统和本次建设的小花间遥测系统组成,前者有34处雨量观测站点(含兼测雨量的水文、水位站,下同),后者有165处雨量观测站点,共计199处,站网密度为每209km2 设置一个雨量站,分布大致均匀。报汛时间间隔可灵活设定,系统建成且运行稳定后将取代目前的人工报汛系统。

三花间雷达测雨系统计划由郑州雷达和三门峡雷达组成。三门峡测雨雷达信息目前尚无法应用,暂由布设在洛阳的X 波段双偏振雷达替代。雷达扫描的空间分辨率可达到1km×1km,时间分辨率为5min。

目前三花间地区实际可用于测雨的卫星主要是气象卫星(如风云2号或日本新一代气象静止卫星),每小时可提供一次探测结果。(www.daowen.com)

三花间定量降雨预报由中尺度数值降雨预报模式和雷达短时降雨预报技术实现。虽然各种定量降雨预报的方法和时空分辨率不同,但输出成果的时空分辨率可按要求提供。

三花间的降雨信息基本上可分为点观测信息和面观测信息,各种观测均有其优缺点。自动雨量站的观测信息可以认为是点上“真值”,且其稳定性及可控制性较好,但由于自动雨量站的站网密度为每209km2 设置一个雨量站,将来也不可能无限“密”,因此空间控制不足是其缺陷。雷达观测得到的是空间分布的降雨,但雷达观测也有其不足。首先,雷达观测的是回波率,而不是直接的降雨,要靠雷达方程反演,雷达方程中还存在许多问题；其次,雷达观测的是空中的降雨,与地面降雨有一定区别；第三,为避免地形/地物阻挡,雷达均有仰角,在离雷达较远的区域,雷达波束会高于降雨云系,探测不到降雨或探测偏小,对层状云降雨尤为严重；第四,近期内雷达尚不能覆盖三花间地区,雷达的有效覆盖范围也会随季节变化而变化,冬季的有效范围会缩小很多。卫星观测可以消除地形等影响,真正做到空间均匀观测,对山区降雨空间分布尤为重要,但目前实际可应用的卫星为气象卫星,其探测频段为红外和可见光,只能探测到云顶温度,其反演降雨的精度较为有限。目前美国等国正致力于研究微波卫星探测降雨,但限于卫星的分辨率、卫星过境的时间频次等原因,三花间地区尚不能利用微波卫星探测降雨。

在实效性方面,地面观测可以做到基本实时,即整点后3～5min内可收齐地面站的降雨信息,雷达可做到准实时,其观测、传输、处理后15min内可得到降雨信息,但考虑到未来雷达信息由气象部门提供,流转环节较多,其滞后约为30min。卫星的实效性稍差,滞后约30min。