Snödjupsmätningar för uppdatering av prognosmodeller
Snödjupsmätningar för uppdatering av prognosmodeller Syfte Att utveckla och utvärdera en metodik för uppdatering av en hydrologisk modell med hjälp av operationella snödjupsobservationer.
Bakgrund Viktiga moment för bra långtidsprognoser En bra modell som är noggrant kalibrerad Uppdatering av snötäcket mot uppmätt snömängd Åtskilliga snöprojekt har genomförts genom åren: Satellit Georadar Gammaflygning... Ofta långt bort från snön, med komplicerade metoder
SMHI mäter snödjup vid hundratals nederbördsstationer Tyvärr mäts inte snöns vatteninnehåll Stationerna är inte alltid så representativa för hela avrinningsområden
Många vill veta snöns vatteninnehåll Dimensionering av snölaster på tak Tillrinningsprognoser och vattenhushållning Översvämningsvarningar SMHI planerar att börja mäta snöns vatteninnehåll mer regelbundet under 2011/2012 (Storlien, Malung, Norrköping, Hestra) SMHI mars 2010
Olika sätt att uppdatera modeller
Korrelation, snödjupsmätningar Genomsnittlig korrelation (anpassad)
Simulerat snödjup 1 april (Enkel HBV-modell på PTHBV-grid, 4x4 km) 1996 1997 1998
HYPE: Hydrological Predictions for the Environment S-HYPE: HYPE-modell för Sverige Hela landet delas in i 17313 delområden (2008) 35000 delområden (2010) Parametrarna kopplas till jordart eller markanvändning 49 markklasser (jordart/markanvändning) Regleringar, avbördningskurvor, punktkällor, jordbruksstatistik, m.m. Data kan laddas ned från vattenweb (smhi.se)
Två högupplösta snömodeller: griddade och S-HYPE
Exempel på snödjupskartor baserade på SMHI:s snödjupstationer
Snödjupskarta från S-HYPE Baseras på S-HYPE (17313 delområden) Uppdateras några gånger i veckan Visar uppmätt snödjup vid några stationer Användes förra vintern som stöd för den framtagandet av den manuella kartan 2010-11-11 2010-11-16
Urval resultat från kalibreringen av snödjup i S-HYPE
Felen korrelerade över stora avstånd bör möjliggöra regional uppdatering
S-HYPE, Torne träsk lokalt anpassad snö och avbördningskurva R2=0.97 Inget ofruset vatten i snön, inga höjdzoner, graddagmetoden etc. Kommer det verkligen att hjälpa med mer komplexa metoder?
Andelen nederbörd i fast form baserat på observationer av nederbördstyp
Uppmätt och simulerat snödjup, Emmaboda, lite bättre med observerad nederbördstyp
Kan man uppdater mha snödjupsmätningar? Exempel: Korsvattnet jämfört med mätningar i Olden 1000 800 Snö (mm) 600 400 200 Snödjup (cm) 0 300 200 100 1997 1998 1999 2000 Korsv. mod Olden, obs Olden ligger en bra bit från Korsvattnet, och på lägre höjd kan inte användas direkt Tillrinning (m 3 /s) 0 50 40 30 20 10 0 1997 1998 1999 2000 1997 1998 1999 2000
Lösning Modellera stationen separat Uppdatera snödjupet vid stationen, antag att densiteten stämmer Tillämpa korrektionen vid stationen i hela området mha en uppdateringsfaktor, alfa, som kalibreras.
Data för test av uppdateringen Station Snödjups-station Älvnr Medelhöjd (m) Stationshöjd (m) Area (km 2 ) Abiskojokk Björkliden 1) 1 947-566 Ytterholmen Sörbyn 7 251 45 1012 Niavve Kvikkjokk 9 835 314 1718 Tängvattnet Hemavan 28 705 475 195 Ankarvattnet Leipikvattnet 38 678 475 428 Medstugusjön Medstugan 40 640 550 224 Ljusnedal Ljusnedal 48 883 585 340 Tänndalen Tänndalen 1) 48 920-227 Ersbo Storbron 53 765 540 1104 Rörvik Rörvik 98 224 215 159 1) Data från SLAO (Svenska Liftanläggningars Organisation)
Exempel på snödjup, snöns vatteninnehåll och vattenföring, utan uppdatering Stationen Medstugan Medstugusjön
Exempel på snödjup, snöns vatteninnehåll och vattenföring, utan uppdatering Stationen Medstugan Medstugusjön
Exempel på simulering av vattenföringen avrinningsområdet Medstugusjön, vintern 1999/2000.
Exempel på volymfel (mm) över snösmältningen, Medstugusjön
Uppdateringens effekt på vattenföringen
Förbättring (minskning av volymfelet) för varje år, mot det ursprungliga volymfelet (utan uppdatering) Bättre: 45 av 100 Sämre: 25 av 100 Oförändrat: 30 av 100
Sök representativa stationer minskningen av felet i procentenheter respektive procent, mot skillnaden i höjd mellan avrinningsområdets medelhöjd och snödjupsstationens höjd
Förslag till förenklad presentation av den rumsliga fördelningen av snön som implicit antas i modellen Spara kopplingen mellan klass och geografi (HBVUT) Presentera zonvärden i kartform Ex) Kultsjön
Slutsatser Det gick enkelt att sätta upp en snö- och vattenbalansmodell i hög rumsupplösning för hela Sverige, antigen i griddad form eller för avrinningsområden. SMHI:s operationella snödjupsmätningar kan användas för uppdatering av hydrologiska modeller, trots att snömätningarna är punktmätningar. I genomsnitt minskade de absoluta volymfelen över vårfloden från ca 8 % till 7 %. Liten förbättring, men värdefullt med second opinion. Felen i beräknat snödjup samvarierar ofta över större arealer, vilket bör kunna användas i en regional uppdatering. Intervallet för övergång från snöfall till regn bör vara bredare (ca 6 grader) än vad som idag oftast används i HBV- och HYPE-modellerna.
Rekommendationer för framtida utveckling Metoden bör testas även för andra typer av snömätningar, t.ex. i punkter eller utefter linjer. Metoden bör testas tillsammans med mätningar av snöns densitet Metoden bör testas i större skala, med viktning av flera stationer. Vi föreslår att HBV-modellens programkod kompletteras så att man enklare kan granska den rumsliga fördelningen av snön som implicit antas i modellen.