气候变化增加了洪水等极端事件的发生频率，因而需要开发更精准快捷的洪水预报方法，以便更好地保护人类。由德国亥姆霍兹环境研究中心(UFZ)和德国地球科学研究中心(GFZ)组成的研究小组在《自然·通讯》上介绍了一套洪水预报系统，不仅可提供及时水位，还可提供动态高分辨率洪水淹没地图。研究人员能够将各种预测模型结合起来，精准预测洪水对单体建筑的影响。

　　近年来，洪水事件的时空预报研究取得巨大进步。因此，现在有可能在河流水位计的位置预测最大洪水水位。但到目前为止，洪水对城市和市民的影响只是粗略估算，甚至完全不准确，特别是对远离测量点、居住在河流下游的人群。而这类信息非常重要，因为必须尽快提前通知受影响的人群，以便采取任何必要的疏散措施。

　　第一作者、UFZ建模师路易斯·萨马涅戈（Luis Samaniego）教授说:“我们需要的是最先进的早期洪水预警系统，它可及时提供高分辨率的洪水预报，并说明洪水对单体建筑的影响。”这是危机管理的重大改进。

　　开发新洪水预报系统的第一步，是两位UFZ的研究人员将德国气象局(NWP有限区域集合预报系统)的降水预报与UFZ开发的中尺度水文模型(mHM)结合起来。新模型不仅提供水流量信息，还提供可影响水情发展要素之一的土壤水分信息。基于2021年7月德国阿尔河谷（Ahr Valley）流域灾难性洪水的可用数据和一个由20个成员组成的集合预测系统，模型以后发模式预测阿尔滕阿尔（Altenahr）镇水位每小时的洪峰流量。

　　通过这种方法，他们估算出超过50年或100年洪水水位的可能性。模拟结果显示，15%的系统成员可提前47小时预测出百年一遇的洪水，因而比阿尔河谷的洪峰提前近两天。事件越临近，超过当时定义的百年一遇洪水水位的可能性就越大:75%的系统成员在洪峰前17小时预测到百年一遇的洪水，最后100%的成员都提前7小时成功预测。该研究的主要作者、UFZ建模师侯赛因·纳杰菲（Husain Najafi）博士说:“如果综合预测中75%的预测是百年一遇的洪水，那发生的可能性就很大。”

　　第二步，UFZ研究人员将中尺度水文模型生成的河流流量与波茨坦德国地球科学研究中心开发的RIM2D水动力洪水模型相结合。RIM2D迅速模拟了淹没动力学和洪水深度的演变。这个模型的空间分辨率为10米× 10米，首先可每小时预测淹没区域和深度，从而找出哪些位置以及哪些建筑物、街道、铁路段、医院或其他关键基础设施会受到洪水事件的影响。“因此，主管当局和民众不仅掌握上游30公里的水位信息，还掌握显示洪水影响的高分辨率洪水地图。例如，他们可知道哪里的人可能处于危险之中，或者谁必须撤离，” 德国地球科学研究中心的水文学家谢尔盖·佛拉古申（Sergiy Vorogushyn）博士说。

　　UFZ和德国地球科学研究中心联合预报模型在重建阿尔河流域极端洪水事件中通过首次试验。在今年夏天开始的进一步测试阶段，自动化模型链将作为亥姆霍兹气候倡议第二阶段的一部分，在巴登-符腾堡（Baden-Württemberg）州菲尔斯（Fils）河和穆尔（Murr）河的另外两个集水区进行实时测试。如果模型系统也通过这个阶段的测试，则可应用于洪水高风险区，特别是山洪暴发区。这可决定性地加强现有的洪水预警系统，并可扩大预报范围，包括洪水的影响。这可极大减少未来受影响的人口和财产损失。