Heiti verkefnis : 

Veflausn með daglegum rennslisspám sem byggir á hliðstæðri greiningu veðurgagna

Verkefnastjóri : 

Davíð Egilson

Stutt lýsing á verkefninu:

Veðurstofa Íslands hefur á undanförnum árum unnið að verkefnum er snúa að flóðagreiningum vatnsfalla á Íslandi í nánu samstarfi við Vegagerðina. Upplýsingar um tíðni og stærð flóða eru nauðsynlegar hönnunarforsendur fyrir vegaframkvæmdir og úrbætur sem og fyrir mat á áhættuviðmiðum og við svæðisskipulag. Á síðasta ári vann Veðurstofan að verkefni með sama heiti og er þessi umsókn framhald þeirrar, enda voru niðurstöður þess verkefnis mjög lofandi.

Verkefnið byggir á því að leita eftir hliðstæðum sögulegum gögnum miðað við það veður sem kemur fram í háupplausnarlíkaninu Harmonie og nota þau til að leita eftir rennsli sem varð á þeim tíma og  spá á grundvelli þess fyrir um daglegt rennsli. Rannsóknin beindist að því að finna bestu samsetningu forsagnarbreytna þegar horft er til gæða spánna, reiknigetu og hugsanlegrar tölfræðigreiningar á hliðrun spágilda, þ.e.a.s. leiðréttingu á hneigð (e. bias-correction). Í framhaldi var komið upp einföldu spákerfi fyrir flóð sem náði til 13 íslenskra vatnsfalla. Þá var sett upp einföld vefsíða sem Vegagerðin hefur aðgang að þar sem unnt er að sjá forspá á rennsli þessara vatnsfalla.

Hugmyndin nú er að útvíkka verkefnið til fleiri vatnasviða. Miðað er við að bætt verði við og rannsóknir nái til 20 vatnasviða þar sem rennsli er mælt auk eins vatnasviðs sem er ekki mælt. Tegundir vatnsfalla verðar greinar í sundur með klasagreiningu. Greiningin verður notuð að finna bestu  forsagnabreytur. Síðan er miðað við að færa þá reynslu yfir á vatnasvið sem ekki hefur verið mælt. Til að ganga úr skugga um forspárgildi og áreiðanleika aðferðarinnar verður settur niður einfaldur vatnshæðarmælir á hinu ómælda vatnasviði og gerð ein rennslismæling. Afurð verkefnisins verður bætt vefsíða fyrir Vegagerðina með spám fyrir yfir 30 vatnasvið sem mun gefa Vegagerðinni heildstætt yfirlit yfir líkindi á flóðum nálægt mörgum af helstu samgöngumannvirkjum landsins.

Tilgangur og markmið:

Tilgangur verkefnisins er að búa til einfalt verkfæri á formi hliðstæðar greiningar á veðurgögnum úr háupplausnarlíkaninu Harmonie og rennslismælingum sem getur gefið til kynna líkindi á flóðum með 1–2 daga fyrirvara á mældum sem ómældum vatnasviðum. Veðurskilyrði og/eða þriggja daga veðurspá eru borin saman við gögn í Harmonie líkaninu ásamt rennsli vatnsfallsins. Þessi gögn eru notuð til að meta líkindi á rennsli næstu daga. Þegar um er að ræða vatnasvið þar sem rennslismælingar eru ekki fyrir hendi verður byggt á tölfræðilegri greiningu t.d. endurkomutíma á úrkomu og leysingu þessa daga. Þetta verkefni miðar að því að nota bæði aðferð hliðstæðrar greiningar á sögulegum gögnum og þann kost að nýta gögn frá Harmonie fyrir jafnt spágögn sem og fyrir söguleg gögn. Þessi samþætta nálgun eykur mjög notagildi spálíkansins og gerir það að verkum að hægt er að beita henni á mæld og ómæld vatnasvið.

Markmið verkefnisins er sexþætt:

• Flokka 20 vatnasvið (Mynd 1, sjá fylgiskjal með myndum) með klasagreiningu eftir mismunandi áhrifavöldum (t.d. lengd farvegar, stærð vatnasviðs , lengdar-/breiddarhlutfalli vatnasviðsins, hæð yfir sjó o.s.frv.).
• Ákvarða bestu samsetningu forsagnarbreytna innan hvers klasa á hverju vatnasviði með það að markmiði að ná fram áreiðanlegum spám samhliða virkum reiknitíma svo raunhæft verði að nota spárnar í daglegum rekstri.
• Kanna gildi tölfræðilegrar greiningar á gæðum rennslispánna til að leiðrétta hugsanlega hliðrun í spágildum (e. bias-correction).
• Prófa aðferðafræði til að geta spáð fyrir um rennsli á ómældum vatnasviðum.
• Setja niður skynjara (kafara) og taka a.m.k. eina rennslismælingu til að kanna áreiðanleika aðferðarinnar. Hugmyndir eru um að velja vatnsfall sem hefur verið mælt um árabil en mælingu er nú hætt svo ekki þurfi að styðjast við aðeins eina mælingu.
• Koma rennslisspám sem ná yfir 20 ný mæld vatnasvið, auk eins þar sem rennsli er ekki þekkt í daglegan rekstur.