降雨临近预报可实现对未来较短预见期内天气的高质量预报,将其与流域水文模型藕合,可有效延长洪水预报的预见期、提高暴雨洪水的预报预警能力。在全球气候变化背景下,我国北方半干旱、半湿润地区夏季降水集中、极端降雨事件发生频率增加,引发的洪灾往往具有预见期短、突发性强、峰量集中、致灾性强的特点。本研究以我国北方半干旱、半湿润地区的中小尺度流域为例,明确了基于天气雷达的外推临近预报和数据同化改进下数值模式预报的优缺点,通过不同的融合方法对两者进行“取长补短”,实现了两种预报方式在0～6h预见期的无缝融合,深入分析了不同融合方法在0～3h预见期的权重变化,探讨了融合交叉点在不同类型降雨下的变化趋势,阐述了融合方法随预见期的响应关系;进一步的将融合临近预报输入流域水文模型进行洪水预报,有效提高了北方半湿润、半干旱地区中小尺度流域的降雨-径流的预报能力。研究首先构建了三种基于不同理论的雨量计修订雷达定量降水估测(Quantity Precipitation Estimate,QPE)方法,三类方法可以归纳为偏差调整类(平均偏差法—MFB、回归反距离平均法—RIDW)、数据集合类(共协克里金法—CCOK、快速贝叶斯回归克里金法—FBRK)、空间关联插值类(回归克里金法—RK、外部漂移克里金法—KED)。针对研究区降雨时空分布均匀程度不同的8场降雨过程,采用LOOCV方法对三类6种雨量计修订雷达QPE方法进行了试验。研究发现,雷达原始QPE的质量是决定修订质量的关键要素,高质量的雷达QPE往往可以较好的反映研究区不同场次的降雨空间分布,使得修订效果较好;降雨小尺度空间特征的捕捉能力是衡量修订方法优劣程度的重要指标。总的来说,集合类方法的性能最好,偏差调整类方法明显较差,空间关联插值类方法介于两者之间。其次,选取在不同降雨过程综合表现最优的KED修订方法,在基于KED的雨量计修订雷达QPE的基础上,采用可实现不同高度分层和像素网格追踪外推的PBN算法,对研究区的典型降雨过程开展了 0-3h预见期的雷达外推降雨临近预报。通过构建的时空二维评价指标体系进行评价,结果表明,PBN算法对时间均匀分布的降雨场次的临近预报效果较好,特别是在1h预见期的表现最佳;对时间分布不均匀的降雨场次,预报效果一般,且有效预见期不超过3h。在开展雷达外推临近预报的同时,研究基于数据同化,探讨了中尺度数值大气模式WRF在不同物理参数化方案组合下的临近预报能力。结果表明,选取的数据同化方案(内层同化雷达反射率、外层同化GTS数据)可以在不同程度上有效提升数值模式的预报效果。然后,融合临近预报可以看作是上述雷达外推预报和WRF模式预报的后处理,以获得一个无缝隙的0～6h临近预报。研究中设置了两种融合方案:基于预报效果的动态权重时效匹配法、基于外推修订模式预报强度的识别器法,两种方法的主要差别在于融合权重随预见期的设置而不同。深入探讨了两种融合方法在8场降雨的权重趋势变化、融合交叉点变化以及0～3h预见期的综合表现。结果表明:1)权重变化是考虑外推预报和模式预报效果的综合体,在预见期上外推预报权重由大变小,在降雨历时上呈现初期权重大,随着历时增加其权重相应减少。2)两种融合方法的交叉点全部集中体现在2h前后,时效匹配法的交叉时间较识别器法延后0.5h左右。对不同降雨类型来说,时空均匀的降雨场次融合点发生时刻最早,时空不均匀场次其次,时间均匀空间不均匀场次发生时刻最晚。3)在融合效果上,1h预见期时效匹配法始终优于识别器法,外推临近预报质量越高其表现越好;2h预见期,对于时空均匀的降雨两种融合方法表现基本一致,对时间均匀空间不均匀、时空不均匀的场次来说,识别器法可较好的借助于模式预报的优势进而表现优于时效匹配法;3h预见期,识别器法普遍优于时效匹配法,特别是在降雨类型存在不均匀分布的场次。对比不同降雨类型,时空均匀类型降雨,时效匹配法优于识别器法;时空不均匀类型和时间均匀空间不均匀类型,识别器法优于时效匹配法。最后,将多种高分辨率下的降雨信息(QPE、QPF)驱动半分布式河北雨洪模型,在研究流域开展了降雨-径流模拟与预报研究。选取了 13场历史降雨事件率定半分布式河北雨洪模型,获得一套参数方案。选取了 8场降雨多种雨量计修订雷达QPE与率定的参数方案结合,通过径流模拟发现高分辨率QPE可使水文模型更好地利用降雨的空间分布信息,且越高质量的降雨资料其径流模拟效果越好,参数方案具有一定的适用性。在此基础上,结合参数方案,将多种降雨临近预报单向耦合半分布式河北雨洪模型进行洪水预报,结果表明随预见期的增加,融合临近预报可较好的实现3h预见期的洪水预报。