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结果与数据同化系统模拟结果相比实测水温的偏差值。可以看出，在经过 ＥｎＫＦ算法对模型参数和状
态变量同时进行更新后，数据同化系统在 １、７和 １３ｍ水深处的平均模拟偏差分别为 １．０１、０．３１和
０．２１℃，较无数据同化的模拟结果分别提升了 ６８．８％、５１．６％和 ４１．２％，模拟精度显著提升。本文参
考 Ｚｈａｎｇ等 ［３８］ 提出的方法，以垂向温度梯度 １．５℃?ｍ为阈值识别温跃层，当某日所有观测水温剖面全
部出现温跃层时，认定进入分层期，否则为混合期。针对分层期（ ６月 ５日至 １０月 ３日）、混合期和全
时段分别评价 Ｗ２模型与数据同化系统的模拟结果，结果列于表 ２。可以看出，无论是分层期还是混
合期，Ｗ２模型的均方根误差（ＲＭＳＥ）明显大于同化系统，最大可达到 １．３７℃；Ｗ２模型的一致性系数
（ ＩＯＡ）相比 １的偏差值也均大于同化系统；Ｗ２模型的百分比偏差系数（ＰＢＩＡＳ）同样大于同化系统。可
见数据同化方法可以有效的提升模型的模拟效果，为提高湖库水温的中短期预报精度奠定了基础。
图 ４ Ｗ２模型模拟结果与数据同化系统模拟结果相比实测水温的偏差值（２０１９年）
表 ２ Ｗ２模型与数据同化系统的模拟结果评价
分层期（ｎ ＝ １２１ｄ） 混合期（ｎ ＝ ４９ｄ） 全时段（ｎ ＝ １７０ｄ）
１．０ｍ ７．０ｍ １３．０ｍ １．０ｍ ７．０ｍ １３．０ｍ １．０ｍ ７．０ｍ １３．０ｍ
ＲＭＳＥ?℃ １．３７ ０．７８ ０．５４ １．０７ ０．７０ ０．５９ １．２４ ０．７３ ０．５８
Ｗ２ 模型
ＩＯＡ ０．５４ ０．７２ ０．７９ ０．５９ ０．７６ ０．７１ ０．５７ ０．７９ ０．７４
模拟结果
ＰＢＩＡＳ?％ ８．９９ ５．０４ － ２．４０ ８．６３ ５．２１ １．４０ ８．７０ ５．１９ － ２．５２
ＲＭＳＥ?℃ ０．３６ ０．２３ ０．１６ ０．２７ ０．３９ ０．１７ ０．３０ ０．２５ ０．１７
同化系统
ＩＯＡ ０．７５ ０．８４ ０．８２ ０．６４ ０．８８ ０．８８ ０．７１ ０．８６ ０．８８
模拟结果
ＰＢＩＡＳ?％ １．４９ － ２．７６ １．５７ １．４１ １．４８ － ２．２８ １．４７ － １．９１ １．１１
４．３ 数据同化系统预报性能 数据同化系统可为湖库水温预报提供可靠的模型参数与初始状态，在此
基础上利用未来气象数据、水库入流条件以及调度计划作为预报边界条件，在考虑边界条件的不确定
性前提下，运行 Ｗ２模型进行湖库水温预报。为分析数据同化系统的水温预报性能，对分层期、混合
期与全时段下各水深处未来 １～１０ｄ的水温预报结果进行评价，结果如图 ５所示。可以看出，在 １与
１３ｍ处分层期的预报性能优于混合期，７ｍ处两阶段预报性能各有优劣。从 ＲＭＳＥ指标来看，随着预
报时段由 １ｄ延长至 １０ｄ，预报误差由 ０．２２～０．３５℃增大至 ０．７７～１．０９℃，可见随着预报时段延长，不
确定因素的累计效应对预报会产生一定影响。从 ＩＯＡ指标来看，分层期 ７ｄ预报期内各深度的 ＩＯＡ值
均超过 ０．６５，具有较好的一致性；预报期延长至 １０ｄ后，７ｍ处的 ＩＯＡ由 ０．７８降至 ０．５７，降幅远超 １
与 １３ｍ深度。近年来引滦工程常采用潘家口水库大流量调度抑制大黑汀水库缺氧发展 ［３９］ ，该现象可
能与此种调度有关。从 ＰＢＩＡＳ指标来看，１和 １３ｍ处预报均倾向于高估，７ｍ处则倾向于低估，但
高?低估均在±３％以内。从各统计指标结果可以看出，构建的数据同化系统能够较好的预报水库 １～１０ｄ
内水温变化。
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