风暴预报如何帮助水坝保持水库满水

去年，纽约市面临着一种不同寻常的局面。在这个城市的特拉华河流域，一个壮观的冬天带来了大雪和很少的雨水。顽固的寒冷意味着没有融雪来填补水库的供水，即使城市的950万居民正在把水排干。一场隆冬干旱即将来临。

然而，纽约不必对任何人实行水配给。事实上，依靠一项利用现代天气预报来微调供水的新技术，这座城市继续以正常速度从主要水库取水，等待天气变暖。

几周内，这座城市所有的水库都开始被融雪填满。

“当我们回头看看我们把水库拉下来有多远时，这是历史性的，”该市供水系统运营主管吉姆波特(Jim Porter)说。“我们这样做的唯一原因是出于对这些预测的信心。”

许多其他水资源管理者也在密切关注forecast-informed水库操作(FIRO)作为扩展他们的水供应的工具。在压力气候变化在人口增长和环境压力等方面，天气预报的进步可能是一种既便宜又有效的方法，既能保持重要水库的蓄水，又能提高防洪能力。

更有意地管理水资源

水坝和蓄水池就像浴室的水槽一样。如果水龙头流出的水超过了排水管的承受能力，水池最终会溢出来，破坏地板。

但是水坝和水库还有一个额外的障碍:我们永远无法确定大自然会向上游的分水岭注入多少水。如果有太多的水涌入，不仅是一个底部受到威胁，而且大坝阻止水的完整性——以及下游居民的安全，如果大坝决堤或堤坝被高流量淹没。

因此，工程师们编写了大坝运行规则——通常体现在水利控制手册中——规定了水库必须保持多少空间以遏制洪水。这些通常取决于季节和当地气候:即使没有暴风雨，冬季和春季也会有更多的空间;夏天和秋天较少。

在某些情况下，这些规则还防止经营者将水库抽得过低，以确保城市和农业用户有足够的水和环境要求，例如鱼类有足够的流量。工程师们为应对不确定性而保守地编写规则。

在大多数大型水坝中，水利管理人员仍然被要求根据日历对水库进行蓄水和蓄水，而不考虑天气情况。

“我们不能因为想节约用水而杀人，”美国陆军工兵部队旧金山区行动和战备部主任迈克·迪拉博(Mike Dillabough)说。

但是，大多数大型水坝都是在天气预报相当粗糙的时期建造的，尽管天气预报已经有了显著的改进，但防洪手册还没有跟上。在大多数大型水坝中，水利管理人员仍然被要求根据日历对水库进行蓄水和蓄水，而不考虑天气情况。

这意味着，例如，在加州最近历史性的干旱期间，许多水库不得不倾倒宝贵的水，即使天气预报明确显示地平线上没有风暴来补充它们。

“我们需要更有意识地管理我们的水资源，因为它是有限的。这里真的很紧。加利福尼亚/内华达河预报中心美国国家气象局的一个分支机构。“我们不必在黑暗中做决定，我们不应该忽视那些能帮助我们做得更好的信息。”

尽管如此，Dillabough说，“我们仍处于[FIRO]的初始阶段。我们仍在试图弄清楚现代科学能让我们做什么。”

大变化

哈特曼说，天气预报的单一变化并不能使FIRO成为可能。相反，它是气象学发展的一个进步。改进的气象雷达、卫星图像和更强大的风暴计算机模拟都起到了作用。

我们知道，因为天气预报更好了，大风暴不会在明天到来，也不会在后天到来。

哈特曼说，过去国家气象局很少提前一天发布降雨预报。现在，它可以准确预测五天的降雨量，并正在尝试两周的降雨量预报。根据温度、土壤湿度、积雪和地形的知识，这些数据进一步计算为个别流域的径流预报。这意味着水资源管理者可以提前一个星期得到一个特定水库的径流预测。

哈特曼说:“由于天气预报的改进，我们知道大风暴不会在明天和后天到来。“所以我们不需要在一个有水库的地方来处理这个问题。如果大风暴来袭，我们需要在一周后赶到那里，但我们不需要在今天就做好准备。这是一个很大的变化。”

应对气候变化

美国陆军工程兵团,谨慎著称的机构管理洪水风险在美国,正处于多年,与许多伙伴机构2200万美元的研究项目,研究FIRO是否可以应用在许多水库,监督改善储水和防洪。

该公司的试点项目——本财年拨款200万美元的一部分——是位于加州葡萄酒产地俄罗斯河上的门多西诺湖。初步工作表明，FIRO可将储水量提高25%，这是一个重大改进drought-plagued加州。

这一方法也被纳入了福尔松水库(Folsom Reservoir)的运行规则。福尔松水库由萨克拉门托附近的美国填海局(U.S. Bureau of填海局)运营，是最近在那里完成的一条防洪泄洪道的一部分。联邦立法要求该局在运行新泄洪道时使用天气预报，以最大限度地提高洪水安全。泄洪道可以使水库在大风暴来临前更快地清空，而新的规则手册将提供这样做的框架。

“我们正在做的工作鼓励了我们所有人，这绝对是值得追求的。索诺马县水务署这里的水源来自门多西诺湖(Lake Mendocino)。“这至少应该包括在我们的长期计划中，因为优化这些操作以适应更多的可变条件是我们应对气候变化的方式。”

与此同时,在西部极端天气和极端水中心在斯克里普斯海洋学研究所，研究人员正在开发所谓的“大气河”风暴的新预测工具，这种风暴几天内就能带来全年50%的降雨。这样一个风暴今年3月，路易斯安那州部分地区迎来了创纪录的降雨和洪水。

我们对此非常兴奋。它确实代表了我们能力上的一大步——一大步。

准确预测风暴袭击的时间和地点是改善FIRO洪水安全的关键，位于密西西比州维克斯堡的陆军部队海岸水力学实验室副技术主任卡里·塔尔伯特说。

例如，如果周一的预报显示周五将有一场大风暴，门多西诺湖就可以比以往预报的更早放水。因此，它可以以一种更渐进的方式释放更多的水，在风暴之前和期间限制洪水风险。

“我们对此非常兴奋。它确实代表了我们的能力向前迈出了一大步——如果你愿意的话，可以说是向前迈进了一大步。”

要使这种新方法成为主流还需要几年的时间。但其结果可能是一个戏剧性的改善运行的美国大旧水坝-无需浇注一桶混凝土。