Projekt

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HEPS4Power - Extended-range Hydrometeorological Ensemble Predictions for Improved Hydropower Operations and Revenues

Titel Englisch HEPS4Power - Extended-range Hydrometeorological Ensemble Predictions for Improved Hydropower Operations and Revenues
Gesuchsteller/in Zappa Massimiliano
Nummer 153929
Förderungsinstrument NFP 70 Energiewende
Forschungseinrichtung Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL
Hochschule Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft - WSL
Hauptdisziplin Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Beginn/Ende 01.02.2015 - 31.07.2018
Bewilligter Betrag 249'985.00
Alle Daten anzeigen

Alle Disziplinen (3)

Disziplin
Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Meteorologie
Klimatologie, Atmosphärenphysik, Aeronomie

Keywords (7)

Hydrology; Hydropower; Climatology; Water_resources; Extended_Range_Predictions; Uncertainty; Meteorology

Lay Summary (Deutsch)

Lead
HEPS4Power untersucht inwieweit hydrometeorologische Vohersagesysteme über erweiterte Vorhersagezeiträume (Monate und Saisonen) gewinnbringend bei der Nutzung der Wasserkraft eingesetzt werden können.
Lay summary

Im Rahmen des HEPS4Power Projektes soll untersucht werden inwieweit hydrometeorologische Vohersagesysteme über erweiterte Vorhersagezeiträume (Monate und Saisonen) gewinnbringend bei der Nutzung der Wasserkraft eingesetzt werden können. Dazu sollen in enger Zusammenarbeit vom WSL mit der MeteoSchweiz meteorologische Ensemble-Vorhersagen für die hydrologische Verwendbarkeit adaptiert werden. Diese Ensemble bestehen aus mehreren gleichwahrscheinlichen meteorologischen Vorhersagen (wie Temperatur und Niederschlag), welche sich durch Berücksichtigung der Unsicherheiten in den Startbedingungen des Vorhersagemodells ergeben. Diese Adaptierung ist notwendig, da die zugrundeliegenden meteorologischen und hydrologischen Modelle sehr unterschiedliche räumliche und zeitliche Auflösungen besitzen, welche nun durch geeignete und eventuell auch neu zu entwickelnde statistische Verfahren aneinander angenähert werden sollen. Dadurch sollen auch  Zufluss-Vorhersagen für kleinste Regionen (z.B. in einem Einzugsgebiet eines Wasserkraftwerkes) zuverlässig erstellt und Unsicherheiten und Fehler minimiert werden können. Darauf aufbauend soll die Integration von mehreren hydrologischen Modellen in dieses Vorhersagesystem in komplexen, alpinen Gebieten getestet und die damit erzielten Informationsgewinne bestimmt werden. Schliesslich soll dieses System bestehend aus adaptierten Ensemble Vorhersagen über erweiterte Zeiträume und unter Anwendung verschiedener hydrologischer Modell dazu verwendet werden eine Verbesserung der  Vorhersagegüte durch die Einbindung von zusätzlichen Informationen, wie von Schneemessungen,  zu quantifizieren. Insgesamt soll dieses Projekt dazu beitragen Methoden und Werkzeuge zu entwickeln um die Wasserkraftnutzung nachhaltig zu verbessern. 

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 23.10.2014

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Publikationen

Publikation
Subseasonal hydrometeorological ensemble predictions in small-and medium-size mountainous catchments: Benefits of the NWP approach
Monhart Samuel, Zappa Massimiliano, Spirig Christoph, Schär Christoph, Bogner Konrad (2018), Subseasonal hydrometeorological ensemble predictions in small-and medium-size mountainous catchments: Benefits of the NWP approach, in Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 1-32.
Skill of Subseasonal Forecasts in Europe: Effect of Bias Correction and Downscaling Using Surface Observations
Monhart S., Spirig C., Bhend J., Bogner K., Schär C., Liniger M. A. (2018), Skill of Subseasonal Forecasts in Europe: Effect of Bias Correction and Downscaling Using Surface Observations, in Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123(15), 7999-8016.
Skill of Hydrological Extended Range Forecasts for Water Resources Management in Switzerland
Bogner Konrad, Liechti Katharina, Bernhard Luzi, Monhart Samuel, Zappa Massimiliano (2018), Skill of Hydrological Extended Range Forecasts for Water Resources Management in Switzerland, in Water Resources Management, 32(3), 969-984.
Post-Processing of Stream Flows in Switzerland with an Emphasis on Low Flows and Floods.
Bogner Konrad, Liechti Katharina, Zappa Massimiliano (2016), Post-Processing of Stream Flows in Switzerland with an Emphasis on Low Flows and Floods., in Water, 8(4), 115.

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
MeteoSchweiz, Federal Institute of Meteorology and Climatology MeteoSwiss (Project Team) Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
ETH Chair of Hydrology and Water Resources Management Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Institute for Atmospheric and Climate Sciences IACETH (External) Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
e-dric (Project Team) Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
Axpo Schweiz (Europa)
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
WSL - Research unit "Mountain Hydrology and Torrents" (Project Team) Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Austausch von Mitarbeitern
European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) (External) Grossbritannien und Nordirland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
Alpiq Schweiz (Europa)
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit
SCCER Network (External) Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
Seminaire Université Grenoble Alpes Einzelvortrag Sub-seasonal > hydrological ensemble predictions in Switzerland. 21.09.2018 Grenoble, Frankreich Zappa Massimiliano;
SCCER-SoE Annual Conference 2018 Poster Sub-seasonal hydrometeorological ensemble predictions in small- and medium size mountainous catch - ments: Benefits of the NWP approach 13.09.2018 Horw, Schweiz Zappa Massimiliano; Spirig Christoph; Monhart Samuel;
SCCER-SoE Annual Conference 2018 Poster Preliminary discussion on the use of raw monthly hydrological forecasts during the summer 2018 drought in Switzerland 13.09.2018 Horw, Schweiz Monhart Samuel; Zappa Massimiliano;
SCCER-SoE Annual Conference 2018 Poster HEPS4Power - Extended-range Hydrometeorological Ensemble Predictions for Improved Hydropower Operations and Revenues 13.09.2018 Horw, Schweiz Spirig Christoph; Jordan Frédéric; Monhart Samuel; Zappa Massimiliano; Gerber Philippe;
SCCER-SoE Annual Conference 2018 Poster Improved alpine hydropower operation by forecast based optimization 13.09.2018 Horw, Schweiz Zappa Massimiliano; Monhart Samuel;
European Geosciences Union General Assembly 2017 Vortrag im Rahmen einer Tagung What should I do, if possible, to top ESP sub-seasonal streamflow predictions in Swiss alpine catchments? 08.04.2018 Vienna, Österreich Spirig Christoph; Monhart Samuel; Zappa Massimiliano;
European Geosciences Union General Assembly 2018 Vortrag im Rahmen einer Tagung What should I do, if possible, to top ESP sub-seasonal streamflow predictions in Swiss alpine catchments? 08.04.2018 Vienna, Österreich Spirig Christoph; Monhart Samuel; Zappa Massimiliano;
European Geosciences Union General Assembly 2018 Poster How different de-biasing techniques contribute to improve forecast quality and value for hydropower operations 08.04.2018 Vienna, Österreich Zappa Massimiliano; Monhart Samuel;
HEPEX Workshop 2018, Vortrag im Rahmen einer Tagung Hydrometeorological ensemble predictions in Switzerland: using streamflow forecasts to improve hydropower reservoir operations 06.02.2018 Melbourne, Australien Monhart Samuel; Zappa Massimiliano;
HEPEX Workshop 2018, Poster The Influence of Pre- And Post- Processing On The Forecast Performance In Different Alpine Catchments. 06.02.2018 Melbourne, Australien Zappa Massimiliano; Spirig Christoph; Monhart Samuel;
SCCER-SoE Annual Conference 2017 Poster Pre- and Post-processing of an Extended-range Hydrometeorological Ensemble Prediction System 14.09.2017 Birmensdorf, Schweiz Zappa Massimiliano; Monhart Samuel;
IAHS Scientific Assembly 2017, Vortrag im Rahmen einer Tagung Post-processing of an Extended-range Hydrometeorological Ensemble Prediction System for Alpine Catchments in Switzerland. 10.07.2017 Port Elizabeth, Südafrika (Republik) Spirig Christoph; Zappa Massimiliano; Monhart Samuel;
European Geosciences Union General Assembly 2017 Vortrag im Rahmen einer Tagung Bias correction and verification of extended-range ECMWF forecasts against ground observations in Europe 23.04.2017 Vienna, Österreich Spirig Christoph; Zappa Massimiliano; Liniger Mark;
EGU General Assembly 2016 Poster Verification of ECMWF monthly forecasts for the use in hydrological predictions 17.04.2016 Vienna, Österreich Liniger Mark; Spirig Christoph; Monhart Samuel;
HEPEX workshop on seasonal hydrological forecasting Poster DOWNSCALING OF EXTENDED-RANGE AND SEASONAL METEOROLOGICAL PREDICTIONS FOR USE IN AN ENSEMBLE HYROMETEOROLOGIC FORECAST CHAIN 21.09.2015 Norrköping, Schweden Monhart Samuel; Liniger Mark; Spirig Christoph;
SCCER-SoE Annual Conference 2015 Poster HEPS4Power - Extended-range Hydro-meteorological Ensemble Predictions for Improved Hydropower Operations and Revenues 10.09.2015 Neuchatel, Schweiz Liniger Mark; Jordan Frédéric; Monhart Samuel; Spirig Christoph; Zappa Massimiliano;
Swiss Climate Summer School Poster HEPS4Power – Extended-range Hydrometeorological Ensemble Predictions for Improved Hydropower Operations and Revenues 23.08.2015 Ascona, Schweiz Jordan Frédéric; Liniger Mark; Monhart Samuel; Zappa Massimiliano; Spirig Christoph;


Kommunikation mit der Öffentlichkeit

Kommunikation Titel Medien Ort Jahr
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Trockenheit: Pilotbetrieb einer 30-Tage-Vorhersage deutet auf leichte Entspannung hin SRF1, NZZ und viele andere Deutschschweiz 2018

Abstract

In recent years large progresses have been achieved in the operational prediction of floods and hydrological drought with up to ten days lead time. Both the public and the private sectors are currently using probabilistic runoff forecast in order to monitoring water resources and take actions when critical conditions are to be expected. The use of extended-range predictions with lead times exceeding 10 days is not yet established. The hydropower sector in particular might have large benefits from using hydro meteorological forecasts for the next 15 to 60 days in order to optimize the operations and the revenues from their watersheds, dams, captions, turbines and pumps.The new Swiss Competence Centers in Energy Research targets at boosting research related to energy issues in Switzerland. We think that operational extended-range hydro meteorological predictions have the potential to become very valuable tools for fine tuning the production of energy from hydropower systems. The project team covers a specific system-oriented value chain starting from the collection and forecast of meteorological data (MeteoSwiss), leading to the operational application of state-of-the-art hydrological models (WSL) and terminating with the experience in data presentation and power production forecasts for end-users (e-dric.ch). All the projects partners have running collaborations with partners from the hydropower sector. Most notably we can cite “Elettricità della Svizzera Italiana” (WSL), Alpiq (edric.ch) and “Groupe E” (edric.ch). We are sure we can create a positive dialog within this specific value chain and deliver after the project the proof that hydropower production can profit from hydro meteorological forecasts.The PhD student will investigate how such forecasts might be issued, refined and published for providing the hydropower sector with information (abundance/scarcity/drought) for decision making. The list of possible applications includes: (a) predictions of inflows (b) reduction/minimization of spillover (c) planning of maintenance of captions (d) indications on possible floods (e.g. closing captions to avoid obstruction by debris) (e) co-ordination of production from a network with multiple stakeholders.The project builds upon synergies with funded running projects in the framework of CCHydro (WSL), NCCR Climate III (MeteoSwiss), MAP D-PHASE (MeteoSwiss and WSL), NRP61 DROUGHT-CH (WSL).The requested grant of about (CHF 250’000) is allocated for funding a joint PhD project (WSL and MeteoSwiss), for establishing a link between science and end-users via an industrial partner that will develop specific products (e-dric). Some funding is allocated to buy a server (including backup solution) for operational computations of hydropower forecasts.The project team will organize workshops and establish dialog where we will present our findings to stakeholders and industrial partners linked to SCCER and potentially interested in operative deployment of our R&D outcomes.
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