Development of a daily scale hydrological forecasting system for the Júcar river basin

Abstract

[EN] The present work aims to develop a prediction system for the future hydrological conditions of the river Júcar. The HBV model and 7 month-lead daily weather forecasts (precipitation and temperature) provided by the ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasts) are the pillars of this research. The sub-basins considered are those competent to the reservoirs of Alarcón, Contreras and Bellús. The model is calibrated with historical data. The evaporation time series, input necessary to the model, was calculated with the Thornthwaite equation. The ECMWF forecasts are manipulated through a statistical method of post-processing, the quantile mapping. The post-processing operation is carried out with the help of the software MATLAB: the amount of data to deal with is considerable and several hundreds of lines of code have been written for that scope. The calibrated model is then run with the bias-corrected forecasts and tested over a limited period of time, to assess its predictive ability. The results observed show a very promising picture: the system reliably simulated, month in advance, the general trend of the runoff time series, especially for dry periods.

[CA] El present treball té com a objectiu desenrotllar un sistema de predicció de les futures condicions hidrològiques del riu Xúquer. El model de HBV i els pronòstics meteorològics diaris de set mesos d'anticipació (precipitació i temperatura) proporcionats per l'ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasts) són els pilars d'esta investigació. Les subconques considerades són les competents per als embassaments d'Alarcón, Contreras i Bellús. El model està calibrat amb dades històriques. La sèrie de temps d'evaporació, entrada necessària per al model, es va calcular amb l'equació de Thornthwaite. Els pronòstics ECMWF es manipulen a través d'un mètode estadístic de post-processament, el Quantile mapping. L'operació de postprocessament es du a terme amb l'ajuda del programari MATLAB: la quantitat de dades a tractar és considerable i s'han escrit centenars de línies de codi per a eixe abast. El model calibrat s'executa després amb els pronòstics de correcció de caire i es prova durant un període de temps limitat, per a avaluar la seua capacitat predictiva. Els resultats observats mostren una imatge molt prometedora: el sistema simula de manera confiable, amb mesos d'antelació, la tendència general de la sèrie de temps d'escolament, especialment per als períodes secs. post-processament (Quantile mapping) , que tracta de millorar la qualitat de les prediccions. Les subconques considerades són els vessants als embassaments d'Alarcón, Contreras i Bellús.

[ES] El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar un sistema de predicción de las futuras condiciones hidrológicas del río Júcar. El modelo de HBV y los pronósticos meteorológicos diarios de siete meses de anticipación (precipitación y temperatura) proporcionados por el ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasts) son los pilares de esta investigación. Las subcuencas consideradas son las competentes para los embalses de Alarcón, Contreras y Bellús. El modelo está calibrado con datos históricos. La serie de tiempo de evaporación, entrada necesaria para el modelo, se calculó con la ecuación de Thornthwaite. Los pronósticos ECMWF se manipulan a través de un método estadístico de post-procesamiento, el Quantile mapping. La operación de posprocesamiento se lleva a cabo con la ayuda del software MATLAB: la cantidad de datos a tratar es considerable y se han escrito cientos de líneas de código para ese alcance. El modelo calibrado se ejecuta luego con los pronósticos de corrección de sesgo y se prueba durante un período de tiempo limitado, para evaluar su capacidad predictiva. Los resultados observados muestran una imagen muy prometedora: el sistema simula de manera confiable, con meses de antelación, la tendencia general de la serie de tiempo de escorrentía, especialmente para los períodos secos. post-procesamiento (Quantile mapping), que trata de mejorar la calidad de las predicciones. Las subcuencas consideradas son las vertientes a los embalses de Alarcón, Contreras y Bellus.