我们如何计算洪水期间总水质量下降?

Question

我想知道如何计算多少水倒在加州,例如,2017年2月中旬。我知道如何查找总降雨量在一个特定的气象站。给定一个气象模型输出,我可以计算出总水沉淀在一些面积。但是,我不知道任何标准方法(使用观察)来计算总累积水落在一些面积。我看到多工位降水指标如下所示。但是,我不知道如何用它来计算总水已降至地面。

基于观察,我们如何计算累积总水量(或质量)已经在大面积风暴?使用这种方法,我们可以计算出多少水倒在加利福尼亚州在2017年2月洪水事件吗?我唯一能想到的是使用降雨测量在每个车站,插入在感兴趣的领域,然后整合。然而,似乎是一个相当密集的GIS项目。有一个更好的、标准化的方式来计算吗?

Answer 1

您可以使用网格模型预测或再分析数据来计算总水沉淀。

数学上,你想要的数量可以通过$ $ expressend Q = \ int_ {t_0} ^ {t_1} \大[\ iint \ limits_A R (x, y, t) dxdy \]大dt = \ iint \ limits_A P (x, y) dxdy $ $ $ R美元是你的降水率,$ P $是你的积累沉淀,问是你想要的美元数量。

一个可能的计算方式,数量(在原油黎曼方法):

1. 再分析数据积累的降雨,或插入的观察(游牧民族是一个很好的资源)
2. 阅读在降水数据,在多次调整值,如果需要的话。
3. 隔离与现相关数据在你感兴趣的领域(比如加州)。
4. 累积降雨量和所有你选择的现,并累积降雨量乘以产品的数据的分辨率(英寸)。你应该得到你的数据立方英寸。

Answer 2

美国宇航局的全球降水测量从太空任务可以测量降雨量:

可见光和红外线太空传感器可以提供降水信息推断出从云顶辐射和微波传感器提供直接降水测量基于沉淀粒子的辐射特征。这种类型的信息是不可以通过地面测量系统。

美国宇航局的集成多卫星检索GPM (IMERG)被用来估计总额的雨水落在美国西部17-24 1月,2017年。降雨量超过9英寸(228.6毫米)的某些区域所示。IMERG降雨量已经调整,以反映观测值在其他类似的极端降水事件。

你需要挖掘现场找到正确的数据和格式,但很有可能在那里。

美国国家海洋和大气管理局也很好地跟踪地面测量:

2017年月度沉淀总结水

我们需要等到本月底前数字公布,2月。至于daily-tracked降水数据,在这里你可以看到:

Hydrology-meteorology数据报告

Answer 3

我没有给你答案,但我可以指出你的工具,可以用来得到这样一个答案。的先进的水文预报服务编译使用雷达降雨网格,表面观察,和各种各样的其他来源。选项提供包括每日、月累计和归档数据。

你可以很合理地把Shapefile到GIS应用程序下载选项,如草GIS或ArcGIS,然后限制国家(或感兴趣的领域)和计算平均或全部。

选择,您可以下载它NetCDF,我知道你能打开毕业生/OpenGrADS,面具使用某种特定区域或几何形状文件,然后运行区域平均。

我真的希望更多的简单,user-adaptable数据容易获得(不保证不是,我只是不知道源)。但至少这会给你算出的工具。

和当你专注于降雨,也许读在加州中部的1852年大洪水!

---

另一个方法来得到一个估计的水的总量是使用流量值结合储层水平变化,并试图估计百分之多少的降雨逃水库系统。但在这一点上你得到一个非常粗略的估计,因为监控系统不测量每一个小溪流入大海……和(不同的)比例的水渗入土壤或蒸发。这些并发症可能被纳入计算,但最终,似乎是一个复杂的方法解决一个问题我们已经有了更完整的信息。

你要多少水。我们可以很容易从地图上得到公平的估计:

2月22日(月日)

如果这是平均8”在加州,:
美元\ pu {8} \ * \ pu {163696 mi} ^ 2 = $23万亿加仑

即使我们从高达2倍的估计,这样只有4“平均水平,或者16”平均水平,只是改变11.5万亿加仑的水和46万亿加仑。

这就引出点……我们通常不觉得数万亿加仑。甚至数万亿加仑似乎很多,但只是一个可怜的0.35分”的政府将相当于一万亿加仑。也许正常化的区域……美元,这样它会\ pu{140000加/ mi ^ 2} $……是好一点。但是,一个典型的人很难识别给定值是否这种形式会导致洪水或干旱。

这就是为什么我们常常只是工作百分位数,或图形,或返回时间,或者只是给英寸的平均而言本身。也许不是点击伟大与每一个人,但对许多人来说,这样的单位是一点解释。

(如果你想知道,重约一加仑的水8.36磅,这是什么100万亿磅的水,又听起来好像很多,但是对大多数人来说,1万亿磅的水从一个0.10英寸的雨水系统)

Answer 4

在一个相关的注意,有另一种方法,仍在完善,,利用大地测量、精确的科学测量地球的形状和它的重力场。

研究者点缀加州,美国地震活跃,与GPS站能提供精确测量的距离彼此和他们的高度,信息是用于测量运动沿着断层线。但研究人员注意到在过去的十年里,站在半干旱地区增加了高度在地上,水的质量减少,地表本身上升了。

摘要针对持续在美国西部drought-induced隆起:

美国西部自2013年以来一直经历着严重的干旱。固体地球表面的附带损失和近地表的水质量应该是一个广泛地区的隆起。我们使用环比连续工作时间序列从GPS站测量这个隆起,我们逆估计质量损失。中位数上升4毫米,价值15毫米在加州的山脉。质量损失的相关模式,范围可达50厘米的水当量,与观测降雨量减少,流速及流水量是一致的。我们估计的总赤字约240 Gt,相当于一层10厘米的水在整个地区,或从格陵兰冰盖每年的质量损失。

上个月我在一个研讨会上,一个研究人员谈论使用相同的方法来测量质量增长的风暴在加州,但我认为这是对于任何发表的研究。

GRACE卫星系统还提供了地下水质量的估计。这是一个大众关注的文章从去年。和一些亚利桑那州立大学的研究人员用优雅任务数据来研究加州干旱。