Průvodce informacemi Hlásné a předpovědní povodňové služby ČHMÚ		|	Pro veřejnost	|	Pro povodňové orgány	|	Pro vodohospodáře

Průvodce informacemi Hlásné a předpovědní povodňové služby ČHMÚ pro vodohospodáře

Pravděpodobnostní hydrologické předpovědi

Proč používat pravděpodobnostní předpovědi

Nejistota budoucího vývoje počasí a průtoků ve vodních tocích a jejich potenciální dopad na lidské aktivity je důvodem pro tvorbu hydrologických předpovědí. Předpověď ovšem tuto nejistotu neodstraňuje, pouze se jí pokouší nějakým způsobem vyjádřit. Přirozené lidské chápání přírodních procesů jako řetězce příčin a následků vedlo nejdříve k rozvoji deterministických předpovědí, jejichž výstupem je jeden scénář budoucího vývoje. Mohlo by se zdát, že s rozvojem našich znalostí a prostředků, které vedou postupně ke zvyšování spolehlivosti deterministických předpovědí, bude vliv předpovědní nejistoty postupně redukován a že není důvod pro zavádění jiné formy predikce. Uživatelé však vyžadují podrobnější časové a prostorové rozlišení předpovědi, prodloužení jejího časového předstihu aj., což není možné bez nárůstu nejistoty u takových předpovědí (předpověď průtoku pro Labe na 6 hodin, je téměř jistá, předpověď pro horní Litavku na 3 dny je naopak velmi nejistá).

Pravděpodobnostní předpovědi ve své podstatě nahrazují konkrétní údaje o budoucím vývoji pravděpodobnostní funkcí, ze které je například možné určit riziko překročení určitého povodňového stupně. V případě meteorologické předpovědi, se kterou jsme denně konfrontování, si lidé již zvykly na určitý subjektivní odhad nejistoty předpovědi (například, že předpovědi na pátý předpovědní den jsou méně spolehlivé než předpovědi na druhý den). U hydrologických předpovědí, které jsou „atraktivní“ pouze v době hrozících povodní, tato zkušenost často i u odborníků chybí.

Špatná interpretace předpovědí může vést k celé řadě chybných rozhodnutí. V případě řízení protipovodňové ochrany jde o rozhodnutí, která mají značné hospodářské důsledky. Po povodni pak analýza škod a jejich vzniku může mířit až k udání nepřesné předpovědi jako jejich příčiny. To je však zavádějící. Zodpovědnosti za rozhodování je kompetencí lidí, kteří organizují ochranná opatření (povodňové orgány), použití deterministické předpovědi bez zohlednění rizika jejího „nenaplnění“ je snaha o přenesení rozhodovací zodpovědnosti na předpovědní službu, která však pouze dodává podklad bez možnosti hodnotit jeho dopady na rozhodovací proces. Jinými slovy, pouhá deterministická předpověď není dostatečná informace pro rozhodování bez znalosti potenciálních konsekvencí a škod, či nákladů na ochranná opatření. Pravděpodobnostní hydrologické předpovědi pomáhají odhadnout riziko odlišného budoucího vývoje od deterministické předpovědi a tím usnadňují správnou interpretaci předpovědi.

Dalším důvodem pro zavedení pravděpodobnostních předpovědí je zvyšující se ekonomická hodnota předpovědí. Výstupy meteorologických a hydrologických předpovědních služeb se v moderní společnosti více promítají do rozhodovacích procesů socioekonomické sféry a mají svojí vyčíslitelnou peněžní hodnotu, která není zanedbatelná. Kvantifikace rizika vývoje odchýleného od deterministické varianty má proto pro mnohá odvětví stále větší význam.

Výhody spojené se zavedením pravděpodobnostních předpovědí shrnuje (Krzysztofowicz [2001a]) do čtyř bodů:

• Pravděpodobnostní předpovědi jsou z vědeckého hlediska korektnější než deterministické, protože neskrývají nejistotu předpovědi.
• Umožňují protipovodňové ochraně stanovit riziková kritéria pro povodňové stupně a hydrologům dovolují kvantifikovat nejistotu předpovědi.
• Poskytují informace pro racionální rozhodnutí – provádět pouze taková opatření, jejichž náklady odpovídají míře rizika.
• Přinášejí společnosti hospodářský profit plynoucí z efektivnější protipovodňové ochrany.

Vývoj pravděpodobnostních předpovědí a jejich zavedení mezi produkty prognózních služeb je velkým tématem operativní hydrologie v poslední dekádě. Je to nelehký úkol nejen pro vědce a pro prognózní službu, ale i pro samotné uživatele předpovědí. Nahradit bodový odhad průtoku pravděpodobnostní funkcí vyžaduje ze strany uživatelů základní znalosti statistické teorie a především schopnost tuto předpověď interpretovat a následně využít. Pouhá znalost průtoku nebo vodního stavu, při kterém vznikají povodňové škody, nestačí. Je potřeba mít povědomí o možném rozsahu škod, nákladech spojených s ochrannými opatřeními a tyto informace vážit s rizikem jejich vzniku. Pravděpodobnostní hydrologické předpovědi jsou proto zacíleny především na odborníky vodohospodáře a lidi zapojené do řízení protipovodňové ochrany.

Cílem tohoto textu je seznámit odborníky, kteří pracují s hydrologickou předpovědí, s metodikou přípravy pravděpodobnostních hydrologických předpovědí, jejich limity a způsobem interpretace.

Nejistota hydrologické předpovědi

Pravděpodobnostní předpovědi vznikají metodami exaktního matematického vyjádření nejistoty předpovědi. Těchto metod může být celá řada a všechny jsou založeny na teorii pravděpodobnosti. Na základě této teorie je pro určitý zdroj nejistoty zkonstruována křivka hustoty pravděpodobnosti výskytu jevu. Z křivky jsou vybrány varianty, které dále vstupují do procesu tvorby hydrologické předpovědi, na jehož konci je stejný počet variant průtokových řad (tzv. ansámbl (ensemble)). Rozložení a rozptyl členů předpovědního ansámblu reprezentuje nejistotu hydrologické předpovědi, respektive alespoň její části.

Zdrojů nejistoty v hydrologickém modelování je velké množství. Jejich genetické členění včetně podrobného popisu jednotlivých prvků uvádí například Daňhelka [2007]. Úplné kvantitativní vystižení celkové nejistoty není možné. Proto se většina prací, zabývajících se touto problematikou, omezuje pouze na jednotlivé zdroje nejistoty nebo na výběr několika nejvýznamnějších faktorů. Vyhodnocením úspěšnosti hydrologických předpovědí, bylo v mnoha studiích potvrzeno, že největším zdrojem nejistoty je kvantitativní předpověď srážek (QPF). V podmínkách ČR toto platí ještě výrazněji, protože většina předpovědních profilů uzavírá povodí, které leží v pramenných oblastech. Při zachování předstihu předpovědi 48 hodin pochází většina objemu odtoku v tomto časovém horizontu ze srážek, které dosud nebyly změřeny a musí být obsaženy v meteorologické předpovědi (QPF), (Vlasák [2010]). Z těchto důvodů je při tvorbě pravděpodobnostní hydrologické předpovědi nejčastěji uvažována pouze nejistota QPF. Existují sice metody na určení nejistoty parametrů modelu nebo jeho počátečních podmínek (nasycenosti povodí na počátku výpočtu), ale v současné době se v operativní hydrologii prakticky nepoužívají.

Metody určení nejistoty kvantitativní předpovědi srážek

Problematika pravděpodobnostních hydrologických předpovědí na základě pravděpodobnostních nebo statisticky zpracovaných vstupů QPF je velmi často diskutována v pracích Krzystofowitcze (2001a , 2001b , Krzystofowitcz and Herr 2001 ) a dalších. O důležitosti QPF pro operativní hydrologické modelování svědčí řada studií a prací, problematice byla dokonce věnována speciální čísla Journal of Hydrology (Collier, Krzystofowitcz eds., 2000 , Krzysztofowicz, Collier eds. 2004 ) a věnuje se jí například projekt HEPEX (Hydrological Ensemble Prediction Experiment)

Obecně existuje několik různých přístupů k problematice využití QPF. Tyto přístupy lze v zásadě rozdělit do tří skupin:

• využití ansámblových srážkových předpovědí meteorologických modelů
• statistický postprocessing předpovědi srážek (dodatečné zpracování výstupů numerických modelů)
• využití historických meteorologických analogů

Výběr přístupu je závislý na účelu a požadovaném předstihu předpovědi. Rozdílné řešení vyžaduje malé povodí (stovky km2), kde je cílem předpověď povodní s předstihem 1 až 2 dny, a jiný přístup bude zvolen pro povodí o velikosti okolo 100 000 km2 s cílem předpovídat pro účely dlouhodobého hospodaření s vodou.

Každý z uvedených přístupů také vyjadřuje poněkud odlišnou nejistotu. Příklad je na následujícím obrázku, kde jsou porovnány metody použití ansámblových předpovědí meteorologického modelu (a) a postprocessing výstupů modelu (b). Při tvorbě ansámblů meteorologickým modelem (NWP) je nejistota řešena na úrovni vstupů modelu, kdy jsou generovány odlišné počáteční podmínky pro výpočet modelu a na jejich základě dochází k variantním realizacím modelu. V případě postprocessingu je nejistota řešena až při interpretaci vlastního deterministického výstupu modelu, kdy na základě vyhodnocení dřívějších realizací modelu a jejich odlišnosti od skutečného vývoje jsou generovány variantní výstupy zohledňující dřívější úspěšnost modelu. V prvním případě tedy výstupy reprezentují nejistotu danou nepřesným odhadem počátečního stavu atmosféry, zatímco v druhém případě je vyjádřena nejistota celého meteorologického předpovědního procesu včetně nejistoty vlastního meteorologického modelu.

Za ideální postup tvorby pravděpodobnostní hydrologické předpovědi lze považovat kombinaci různých přístupů a využití jejich předností a možností. Pro předpověď na období následujících 1 až 3 dnů, tedy na dobu, která je předpovídána lokálními meteorologickými modely, je nejvhodnější využít přímo variantních výstupů (ansámblů), pokud jsou vytvářeny, nebo postprocessingu deterministické předpovědi těchto podrobných meteorologických modelů.

V delším výhledu, cca do 15 dnů, kam lokální modely již nezasahují, je nejvhodnější možností využití ansámblů globálních meteorologických modelů. Jejich podrobnost a přesnost je pochopitelně menší (často vyžadují korekci předpovídaného množství srážek na základě vyhodnocení historických odchylek jejich předpovědí), přesto většinou dobře definují pravděpodobný ráz počasí a jeho změny v předpovědním období.

S prodlužujícím se časovým předstihem klesá informační hodnota předpovědních ansámblů z NWP. Jejich rozptyl je tak velký, že se blíží klimatickým charakteristikám, které jsou lépe zjistitelné z historických pozorování. Proto se pro střednědobé hydrologické předpovědi používají spíše historické analogy, které na základě klimatických charakteristik popisují možný rozptyl vývoje meteorologických podmínek v daném období roku.

Předpovědní ansámbly meteorologického modelu GFS pro výšku tlakové hladiny 500 hPa a různé předstihy předpovědi. Shoda členů předpovědního ansámblu v krátkém časovém předstihu předpovědi se postupně mění ve značný rozptyl variant.

Krátkodobé pravděpodobnostní hydrologické předpovědi

Využití ansámblových výstupů ze stochastického běhu meteorologických modelů

Některé meteorologické modely produkují pravděpodobnostní předpovědi ve formě ansámblu – variantních výstupů. Příkladem takového modelu je ECMWF (European Centre for Medium-range Weather Forecast). Každý člen ansámblů představuje jednu realizaci modelu, které se vzájemně odlišují nepatrně rozdílnými počátečními podmínkami. Počáteční stav atmosféry pochází z interpolace hodnot tlaku, vlhkosti, teploty aj. mezi body v nichž dochází k jejich měření (sondážní balónová měření vertikálního profilu atmosféry). Rozdíly v odhadu stavu atmosféry vedou v průběhu výpočtu často k naprosto odlišným výsledkům.

Pravděpodobnostní meteorologické předpovědi, které vznikají uvedeným způsobem, jsou doménou zejména globálních NWP. Jejich předpovědi mají zpravidla delší předstih (8 až 15 dní), ale také velmi hrubé prostorové rozlišení (řádově stovky km2). Proto nejsou vhodné pro hydrologickou prognózu u většiny předpovídaných povodí v ČR. Vhodnější alternativou jsou lokální ansámblové systémy, které využívají výstupů z globálních modelů a zpřesňují je výpočtem (tzv. downscalling) na regionálním NWP s jemnějším prostorovým rozlišením. Příkladem je systém COSMO-LEPS , používaný v několika evropských předpovědních službách. Lokální NWP však z důvodu časové náročnosti ansámblového výpočtu a současně nutnosti brzkého poskytnutí výsledků mají většinou relativně malý počet členů ansámblu.

Hydrologická předpovědní služba ČHMÚ má v plánu zavést výpočet krátkodobé hydrologické pravděpodobnostní předpovědi do provozu v roce 2012. K tomuto účelu se budou využívat ansámbly předpovědního systému ALADIN – LAEF . ALADIN – LAEF produkuje šestnácti členný předpovědní ansámbl s horizontálním prostorovým rozlišením 18 * 18 km a maximálním časovým předstihem + 60 hodin. Hydrologickým výstupem bude proto 16 variant průběhu průtoku v předpovědních profilech, který bude dále zpracován do srozumitelnějších grafických výstupů.

Příkladem už několik let fungujícího praktického využití pravděpodobnostních předpovědí v hydrologickém modelu je systém EFAS (European Flood Alert System) vyvíjený v Evropském výzkumném centru JRC (Join Research Center) v Ispře v Itálii. EFAS byl projektován se záměrem pokrýt hydrologickým modelem většinu evropských povodí s využítím ansámblových předpovědí evropského ECMWF pro simulaci s předstihem 10 dnů a COSMO-LEPS pro předstih 5 dnů. Předpovědi EFAS jsou vydávány dvakrát denně pouze pro větší toky uzavírající povodí s plochou v řádu tisíců km2, a nejsou určeny pro předpověď rizika dosažení konkrétních vodních stavů v určitých úsecích řek. Zamýšleným účelem bylo vytvořit systém včasné výstrahy o potenciálním nebezpečí výskytu povodně v delším předpovědním období pro aktivizaci národní hydrologické služby a orgánů civilní ochrany ohrožených států. Operativní výstupy EFAS jsou přes webové rozhraní přístupné také prognózní službě ČHMÚ a HZS ČR.

Využití ansámblových výstupů složených z různých meteorologických modelů

Pravděpodobnostní předpověď srážek a teploty vzduchu lze získat také kombinací výstupů deterministických běhů různých NWP, které se překrývají v zájmové oblasti. Tento přístup využívá skutečnosti, že v Evropě každá země provozuje jeden nebo i více NWP, které pokrývají zpravidla mnohem větší území než to, pro které je určena předpověď počasí. V současné době probíhá projekt PEPS, v rámci kterého jsou výstupy z NWP zúčastněných zemí shromažďovány a vyhodnocovány statisticky (zajišťuje německá meteorologická služba DWD). Jednotlivé země však neuvolňují pro ostatní výsledky svých modelů v digitální podobě (což je pro provedení operativního hydrologického výpočtu nezbytné) - výsledné stochastické předpovědi srážek a teploty jsou k dispozici pouze v grafické podobě ve formě pravděpodobnostních map.

Statistický postprocessing předpovědi srážek

Předpovědní ansámbly z NWP jsou pro mnohé meteorologické služby menších států jako je ČR obtížně přístupné, protože na jejich výpočet nemají počítačovou kapacitu. Existující pravděpodobnostní modely NWP, které se počítají například ve Francii, Německu nebo Velké Británii, také nejsou schopné produkovat předpovědi s podrobným prostorovým rozlišením jako národní NWP. Proto pro malá a horská povodí je možné lepších výsledků dosáhnout metodou získání pravděpodobnostních srážkových vstupů postprocessingem deterministických QPF předpovědí.

Základním principem při statistickém postprocessingu QPF je vyhodnocení úspěšnosti historických QPF za účelem získání pravděpodobnostního rozložení chyby předpovědi. Vyhodnocení předpovědí srážek je komplikováno nespojitým charakterem výskytu srážek. Proto se musí skládat ze dvou kroků. Prvním z nich je vyhodnocení úspěšnosti předpovědi výskytu samotných srážek, druhým pak vyhodnocení úspěšnosti předpovědi množství vyskytnuvších se srážek. Meteorologické modely mají obecně tendenci nadhodnocovat výskyt srážek a malé srážkové úhrny a naopak většinou podhodnocují srážkové extrémy. Porovnání typických kumulovaných pravděpodobnostních funkcí velikosti pozorované a předpovídané srážky vypadá jako na následujícím obrázku.

Na ČHMÚ byla testována metoda založená na vyhodnocení podmíněné pravděpodobnosti velikosti skutečné srážky, kdy jako podmínka se uvažuje srážková předpověď. (Daňhelka [2004]) a metoda využívající stochastického generátoru náhodného pole srážek metodou Monte Carlo při stanoveném intervalu předpovědi srážek (Březková [2010]).

Střednědobé pravděpodobnostní hydrologické předpovědi

Předpovědi odtoku s předstihem deset a více dní jsou určeny zejména pro účely hospodaření s vodou. Jejich cílem není předpovědět konkrétní hodnotu průtoku, a proto tyto předpovědi nejsou ani vydávané v deterministické variantě. Střednědobé hydrologické předpovědi dosahují většinou mimo dosah předpovědního horizontu i globálních NWP. Na časovém úseku, kde se tento časový horizont překrývá (předstih 10- 15 dní), je nejistota QPF srážek tak velká, že deterministickou předpověď NWP použít nelze a rozptyl možných variant pravděpodobnostní meteorologické předpovědi se blíží rozptylu klimatických měření. Proto jsou střednědobé hydrologické předpovědi založené na historických meteorologických pozorováních.

Příkladem je v současnosti operativně používaný systém ESP (extended streamflow prediction) provozovaný americkou National Weather Service (NWS) . Jeho principem je použití historických meteorologických dat pro pravděpodobnostní předpověď na období většinou několika měsíců až let.

Pro každý den v roce jsou zpracovány historické záznamy o srážkách a teplotě vzduchu. Například pro padesátiletou řadu pozorování existuje pro 10. červenec 50 „různých“ teplotních a srážkových dat z předchozích let. Podobným způsobem jsou data zpracována pro další dny v zájmovém období předpovědi. Vlastní výpočty pak uvažují současné počáteční podmínky (nasycení, průtoky, množství sněhu v povodí atd.) a v daném případě padesát variant pro jednotlivé analyzované roky. Průběh srážek a teploty v každém z vyhodnocených roků je tedy jedním ze vstupujících členů ansámblů. Daný přístup nepoužívá předpověď srážek, ale jakousi statistickou „klimatickou“ předpověď. Vliv nasycení povodí přitom v čase klesá, takže třeba za měsíc se již nedá vystopovat. Úspěšnost výsledků tohoto přístupu je však srovnatelná s využíváním QPF ansámblu z dlouhodobých globálních modelů (Clark, Hay, [2003]).

V rámci řešení grantového úkolu MŽP SP/1C4/16/07 byla v ČHMÚ navržena metoda pro výpočet střednědobých hydrologických předpovědí ESP. Jejím základem je uvedený postup používaný v NWS v USA, který byl upraven pro potřeby modelování na relativně menších povodích v České republice. Historické řady srážek byly stochastickým generátorem rozšířeny na teoretickou tisíciletou řadu. Ta umožňuje korektnější výběr odtokových variant a také podmíněný výběr, determinovaný střednědobou předpovědi počasí. Krok výpočtu modelu byl zkrácen na 1 hodinu, ale výstupy budou pravděpodobně agregovány v denním kroku.

Vzhledem ke svému charakteru a poskytovanému předstihu jsou výsledky využívány především v oblasti hospodaření s vodou v nádržích - výsledkem může být např. předpověď, zda při současných podmínkách je dostatečná pravděpodobnost doplnění zásob v nádrži. I proto jsou předpovědi ESP vydávány nejen pro pravděpodobnost překročení průtoků, ale i pro pravděpodobnost překročení objemu odtoku. Předpovědi systému ESP jsou prezentovány na internetových stránkách NWS

Ukázka výstupu ESP – pravděpodobnost překročení průtoku v týdenním kroku

Způsoby prezentace pravděpodobnostních předpovědí

Všechny popisované metody získání pravděpodobnostní hydrologické předpovědi jsou založené na opakovaném výpočtu hydrologického modelu. Výstupem je tedy několik časových řad (variant) průběhu průtoku. Tyto řady procházejí před publikováním procesem zpracování do grafického výstupu. Metod pro zobrazování pravděpodobnostní předpovědi je celá řada. V ideálním případě by výsledné zobrazení mělo obsahovat informaci o nejistotě předpovědi, mělo být čitelné a nemělo by umožňovat chybnou interpretaci předpovědi. Mezi nejpoužívanější výstupy patří:

Špagetový graf je základním způsobem zobrazení. Výstupy z hydrologického modelu jsou zobrazeny v čárovém grafu.

• VÝHODY:
  • obsahuje nezjednodušenou informaci o možných variantách vývoje odtoku
• NEVÝHODY:
  • nelze odečíst pravděpodobnosti dosažení určitého průtoku
  • graf je hůře čitelný při velkém počtu členů ansámblu

Graf pravděpodobnostních hladin - pro každou časovou pořadnici výpočtu jsou vypočteny pravděpodobnostní hladiny, které jsou následně propojeny do linií nebo ploch.

• VÝHODY:
  • je dobře čitelný
  • je možné odečíst pravděpodobnost překročení průtoku v konkrétní čas
• NEVÝHODY:
  • vytváří mylný dojem o časovém průběhu povodně – povodeň může kulminovat v jiný čas než je vrchol vlny v grafu

Sloupcový graf – používá se pro střednědobé pravděpodobnostní předpovědi. Vyznačuje pravděpodobnost překročení průměrného průtoku za určitý časový interval. Tento interval je delší než časový krok výpočtu modelu.

• VÝHODY:
  • je dobře čitelný
  • je možné odečíst pravděpodobnost překročení průtoku v časový interval
• NEVÝHODY:
  • hodí se spíše pro předpověď objemu odtoku

Čára překročení – používá se pro střednědobé pravděpodobnostní předpovědi. Vyznačuje pravděpodobnost překročení průměrného průtoku za určitý časový interval. Tento interval je delší než časový krok výpočtu modelu. Používá se u střednědobých předpovědí.

• VÝHODY:
  • jednoduché odečítání pravděpodobnosti výskytu dané hodnoty
  • je možné zobrazit přes sebe více variant výběru ansámblů
• NEVÝHODY:
  • hůře čitelné pro lidi bez vyššího matematického vzdělání
  • nezobrazuje časový průběh předpovědi
  • zobrazení neumožňuje odečíst pravděpodobnost výskytu jiného prahového průtoku (stavu), než je v legendě uveden

Graf časového vývoje pravděpodobnosti překročení – graf zobrazuje časový průběh pravděpodobnosti překročení prahových průtoků nebo vodních stavů.

• VÝHODY:
  • umožňuje odečítat pravděpodobnosti překročení zvolených prahových hodnot v konkrétním čase
• NEVÝHODY:
  • zobrazení neumožňuje odečíst pravděpodobnost výskytu jiného prahového průtoku (stavu), než je v legendě uveden

Tabulka pravděpodobnosti překročení – v tabulce jsou vypsány pravděpodobnosti překročení prahového průtoku (nebo vodního stavu) ve zvolených časových intervalech předpovědního horizontu. Tabulka může obsahovat výsledky několika po sobě jdoucích modelových výpočtů.

• VÝHODY:
  • jednoduché a dobře čitelné zobrazení pravděpodobnostní předpovědi
  • zobrazení více předpovědí umožňuje zhodnotit kontinuitu předpovědi
• NEVÝHODY:
  • časový vývoj předpovědi je zde omezen do několik intervalů
  • zobrazení neumožňuje odečíst pravděpodobnost výskytu jiného prahového průtoku (stavu), než je v tabulce uveden

Pravděpodobnostní předpovědi ve světě

Pravděpodobnostní předpověď průtoků je prozatím převážně experimentální záležitostí odborných studií. Ve světě bychom tak našli pouze několik málo případů publikování pravděpodobnostních předpovědí pro veřejnost i pro řízení povodní.

Americká National Weather Service dlouhodobě provozuje systém ESP, který je založen na simulaci variant historických výskytů a kombinací meteorologických prvků (teploty vzduchu a srážek), které jsou použity jako scénáře „co by se stalo když?“.

Ukázka pravděpodobnostní předpovědi systému ESP americké služby NWS. Každý sloupec odpovídá očekávané pravděpodobnosti velikosti maximálního vodního stavu v průběhu daného týdne předstihu předpovědi, který dosahuje celkem 12 týdnů.

Ukázka pravděpodobnostní předpovědi systému ESP americké služby NWS. Graf ukazuje pravděpodobnost výskytu maximálního vodního stavu v následujícím 90denním období. Na ose x je očekávaná pravděpodobnost, na ose y vodní stav. Černá čára ukazuje aktuální pravděpodobnost na základě stávajícího nasycení povodí, modrá čára ukazuje tzv. klimatický normál, čili skutečnost, která byla v dané části roku dlouhodobě pozorována. Takovouto předpověď lze tedy interpretovat tak, že následující období bude pravděpodobně nadprůměrné z hlediska dosažení vysokých vodních stavů.

Podobný přístup pro tvorbu pravděpodobnostních předpovědí na období až jednoho roku dopředu vydává Environmentální institut ve Finsku zejména pro výšku hladiny vybraných jezer, kde velkou roli hraje množství sněhu v předjaří a také počáteční výška hladiny na konci léta.

Ukázka pravděpodobnostní předpovědi finského Environmenálního institutu. Roční predikce výšky hladiny v jezeře. Šedou barvou je naznačen historický pozorovaný rozptyl hodnot, barevně pak pravděpodobnostní odhad budoucího vývoje na základě současného stavu povodí

Odlišnou strategii tvorby pravděpodobnostní předpovědi, založenou na simulaci několika variant předpovědi srážek, které pocházejí z takzvaných ansámblových předpovědí některých meteorologických modelů, využívají dva mezinárodní projekty EFAS a MAP-DPHASE.

V podmínkách ČR, kde nástup povodně bývá většinou velmi rychlý dosud neposkytuje významnou přidanou hodnotu. Od roku 2006, kdy výstrahy EFAS jsou k dispozici OHP, byly zatím všechny při všech povodních výstrahy ČHMÚ vydány dříve, než výstrahy EFAS , nemluvě o tom, že řadu povodní systém EFAS vůbec nezachytil (například červen 3006 na Dyji, přívalové povodně v červnu a červenci 2009, nebo povodně na Liberecku v srpnu 2010).

Projekt MAP D-PHASE podobnou strategii, tedy využití ansámblových předpovědí modelu COSMO-LEPS, aplikuje v oblasti Alp. Přístup k výsledkům předpovědí je však chráněn heslem pouze pro řešitele projektu.

Ukázka mapového uživatelského rozhraní pro prezentaci výstupů systému EFAS . Tabulkově jsou vyjádřeny pravděpodobnosti překročení povodňové úrovně v jednotlivých dnech na základě jednotlivých použitých vstupních meteorologických modelů (DWD – německý předpovědní model, ECMWF – hlavní varianta modelu Evropského centra ECMWF, EUE pravděpodobnostní předpověď ECMWF 51 variant, COS – pravděpodobnostní model COSMO 16 variant). Čísla uvádějí kolik z variant modelu úroveň překračuje.

Ukázka výstupu projektu MAP D-PHASE s rozptylem možných variant průběhu průtoku v závislosti na vstupující srážkové předpovědi

V Německu je vydávání předpovědí v kompetenci jednotlivých spolkových republik, v Bavorsku přitom vydané předpovědi na následující den doplňují u vybraných významnějších profilů o odhad spolehlivosti v rozmezí 10 až 90 %. Tento odhad je založen na historickém vyhodnocení procentuálních chyb předpovědí pro jednotlivé časové kroky předstihu předpovědi.
Předpověď vodního stavu s naznačenou předpokládanou spolehlivostí používaná v Bavorsku. Žlutá plocha okolo vlastní linie předpovědi ukazuje rozmezí v němž by se s 80% pravděpodobností (pravděpodobnost překročení mezi 10 a 90 %) měla nacházet skutečnost.

Průvodce informacemi Hlásné a předpovědní povodňové služby ČHMÚ		|	Pro veřejnost	|	Pro povodňové orgány	|	Pro vodohospodáře