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

Průvodce informacemi Hlásné a předpovědní povodňové služby ČHMÚ pro povodňové orgány

Jak správně interpretovat pravděpodobnostní hydrologické předpovědi

Přestože vývoj v oblasti hydrologické prognózy doznal za poslední roky značných úspěchů, nelze očekávat, že bychom byli v dohledné době schopni předpovídat průtoky s minimální nebo dokonce žádnou odchylkou. Velká část úsilí v hydrologickém výzkumu se proto obrátila na studium možností, jak nejistotu předpovědi vyjádřit. Metodicky to obvykle znamená přípravu několika možných scénářů vývoje, jejichž vzájemné rozložení pak určuje pravděpodobnosti dosažení konkrétních vodních stavů. Příprava ansámblových hydrologických předpovědí je v současné době na ČHMÚ již ve stadiu závěrečných úprav. Jejich implementace bude klást požadavky nejen na prognostiky, ale i na uživatele z hlediska správné interpretace informace v předpovědi obsažené.

Z pohledu povodňových orgánů je nejdůležitější, při rozhodování o prováděných opatření jako jsou evakuace obyvatel, stavby dočasných ochranných hrází aj., předpověď vodního stavu. Deterministická předpověď má z výše uvedených důvodů pouze omezenou spolehlivost a vysoký podíl nejistoty, která však není v předpovědi vyjádřena. Pravděpodobně nikdo neposuzuje deterministickou předpověď absolutně. Například, pokud předpověď uvádí očekávanou kulminaci 5 cm pod hranicí, která by vyžadovala evakuaci obyvatel, bude velmi pravděpodobně evakuace přepravována. Avšak, co když by předpověď uváděla o 10 cm méně, o 20 cm méně, nebo o 40 cm méně než je ona hranice, při níž dochází k evakuaci? Při jaké úrovni předpovědi je nutné začít s evakuací, či jinými opatřeními počítat?

Deterministická předpověď tedy nevyjadřuje informaci o tom, zda pravděpodobnost toho, že skutečnost bude větší než předpověď existuje a podobně. V podstatě tedy poskytuje pouze informaci typu ano-ne ve smyslu predikce dosažení limitního stavu. Vyhodnocení úspěšnosti předpovědí však ukazuje, že pokud by rozhodování probíhalo v tomto smyslu, pak by prostředky na protipovodňová opatření ve zhruba třetině případů byly vynaloženy zbytečně a naopak ve třetině případů by „nás“ skutečná povodeň překvapila.

Pravděpodobnostní předpověď poskytuje informaci o tom jaká je pravděpodobnost, že bude překročena směrodatná úroveň vodního stavu. Lze tedy například říci, že pravděpodobnost překročení úrovně, při níž je nezbytná evakuace, je 10 %. Na povodňovém orgánu je pak vyhodnotit, zda je takové riziko přípustné či nikoliv, respektive jestli na dané úrovni rizika je nutné přistoupit k evakuaci okamžitě, nebo podniknout nějaká přípravná opatření, která pochopitelně znamenají určité finanční náklady, či nepodnikat žádné opatření. Rozhodování může být založeno na jednoznačném matematickém (finančním) vyhodnocení vhodného postupu.

Pochopitelně v deseti případech předpovědi u 10 % pravděpodobnosti překročení dané úrovně by k tomu teoreticky ve skutečnosti mělo dojít pouze jednou. Avšak i devětkrát „zbytečně“ vynaložené prostředky na protipovodňové opatření mohou být výrazně nižší než potenciální škody, jimž lze předejít, a vyvážit tak uvedené náklady.

Krátkodobé pravděpodobnostní hydrologické předpovědi

Nejčastěji používané typy krátkodobých (předstih 0 až 3 dny) pravděpodobnostních hydrologických předpovědí trochu zjednodušeně předpokládají, že dominantním zdrojem nejistot je kvantitativní předpověď srážek a proto využívají variantní meteorologické předpovědi pro tvorbu ansámblů hydrologických. Výsledkem je „vějíř“ odtokových variant, který lze pro běžné uživatele převést do jednodušší, snáze interpretovatelné formy, například pravděpodobnosti dosažení maximálního vodního stavu.

Ukázka ansámblové předpovědi průtoků počítané podle variant možných srážek z předpovědního systému ALADIN - LAEF a možné realizace těchto scénářů do grafů, kde jsou zobrazeny pravděpodobností překročení průtoku

Interpretace krátkodobých pravděpodobnostních předpovědí
Informace o riziku překročení kritického vodního stavu má význam pouze v případě, kdy je uživatel připraven takovouto předpověď využít při svém rozhodování. Je vhodné mít zpracovanou rizikovou analýzu, ve které se pro konkrétní ohrožené objekty či území porovnají náklady na protipovodňová opatření versus potenciální povodňové škody. Tato analýza napomáhá rozhodnutí, zda pravděpodobnost výskytu povodně nad kritickým limitem je dostatečně velká, aby se vyplatilo protipovodňová opatření provádět. Velmi zjednodušeně, pokud opatření za 15 000 Kč mají chránit majetek 100 000 Kč, pak se z dlouhodobého hlediska vyplatí provádět protipovodňová opatření vždy, pokud je předpovídaná pravděpodobnost povodně je vyšší než 15%. Reálné rizikové analýzy jsou zpravidla podstatně složitější, protože se musí brát v úvahu na jedné straně extremitu povodně (rozsah zaplavení), rychlost nástupu povodně a na druhé straně časové, technické a lidské možnosti provedení protipovodňových opatření.

Ověření základní strategie, jak co nejúčelněji naložit s pravděpodobnostní předpovědí je možné si vyzkoušet pomocí jednoduchého kvízu. V kvízu lze určit potenciální povodňové škody a náklady na protipovodňová opatření a na základě vydaných hydrologických předpovědí je vaším úkolem se rozhodnout, jestli předpovídaná pravděpodobnost povodně je dostatečně velká pro provedení těchto opatření.

Střednědobé pravděpodobnostní hydrologické předpovědi

Střednědobé hydrologické předpovědi mívají na rozdíl od krátkodobých předpovědí časový předstih až několik desítek dní. Tak daleko však meteorologické předpovědi srážek nejsou použitelné, proto není jejich cílem předpovědět průběh průtoku nebo dokonce kulminaci možné povodně. Prezentují spíše možné varianty (scénáře)vývoje odtokové situace a lze je chápat jako odhad toho, zda následující období bude spíš suché nebo naopak vodné. Predikční systém těchto předpovědí je v současné době vyvíjen ČHMÚ a měl by přinést výhled odtoku až na 30 následujících dní.

Vstupy srážek a teplot vzduchu v daném časovém horizontu 30 dní je možné získat ze střednědobých meteorologických předpovědí nebo využitím historických meteorologických analogů. Systém vyvíjený v ČHMÚ vychází v principu z operativně používaného systému ESP (Extended Streamflow Predicition), který provozuje americká National Weather Service. Velmi zjednodušeně se jedná o podmíněný výběr možných variant průběhu srážek a teplot a jejich přepočet hydrologickým modelem při zachování aktuální situace nasycení povodí a sněhových zásob. Srážkové a teplotní varianty vycházejí z historických řad, přepočtených statistickým programem do 1000 letých řad. Výběr členů předpovědního ansámblu je mimo jiné podmíněn střednědobou předpovědí z meteorologických modelů.

Primárním grafickým výstupem je tzv. "špagetový graf", kde se každá varianta meteorologických podmínek propaguje jako průběh průtoku v předpovídaném profilu.
Přehlednějším zobrazením jsou pravděpodobnostní hladiny překročení průtoku sloučené do denních průměrů.

Využití střednědobých hydrologických předpovědí
Hlavním důvodem zavedení střednědobých předpovědí v USA bylo spíše než posílení protipovodňové ochrany celkové zlepšení hospodaření s vodou. Protože předpovědi vycházejí z reálné nasycenosti, mohou velmi dobře předpovídat zajištěné (s pravděpodobností nad 90%) objemy odtoku. To pomáhá plánovat dispečerům manipulace na vodních dílech a regulovat odběry vody. Výstupy z předpovědí ESP používají ale také organizace, kterým mohou nízké nebo naopak vysoké vodní stavy ohrozit zisk (lodní doprava, cestovní agentury) k pojištění svých aktivit.
Z hlediska protipovodňové ochrany je využití střednědobých hydrologických předpovědí nejdůležitější pro manipulace na vodních dílech. Signalizujíli meteorologické modely blížící se riziko povodně s nízkou pravděpodobností výskytu, tak vodohospodáři podle předpovědi ESP mohou naplánovat odpouštění vody z přehrady tak, aby minimalizovali riziko, že v případě, kdyby předpověď byla falešným varováním a následovala naopak suchá období, kdy se jim nepodaří rezervu opět doplnit. V závěru zimy, kdy se zvyšuje riziko jarní povodně, je možné na základě těchto předpovědí zjistit očekávaný objem odtoku vody ze sněhu a optimálně uvolnit retenční kapacitu vodních nádrží.

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