2025年全国气象行业天气预报技能大赛细选试题及标准答案解析

2025年全国气象行业天气预报技能大赛细选试题及标准答案解析一、基础理论题（每题8分，共24分）1.某时次500hPa高空图显示，东亚地区存在一深厚低涡，其中心温度场表现为冷中心，且低涡南侧等高线呈明显疏散状。结合天气学原理，该低涡未来24小时最可能的移动方向及强度变化是？答案：向东北方向移动，强度加强。解析：500hPa冷中心低涡属于深厚系统，其移动受引导气流影响显著。低涡南侧等高线疏散，表明低涡处于高空槽前的西南气流引导区（疏散等高线对应正涡度平流区）。根据涡度平流原理，正涡度平流会促使低涡中心产生上升运动，增强涡度发展；同时，冷中心结构配合高空槽前的暖平流（疏散区通常对应暖平流），会加剧斜压不稳定，进一步加强低涡强度。此外，东亚地区高空槽前的西南气流通常指向东北方向，因此低涡将向东北移动。2.地面天气图上，某锋面附近观测到：锋前气温18℃、露点15℃，锋后气温8℃、露点2℃；风场显示锋前为东南风4m/s，锋后为西北风8m/s；锋线附近有积雨云（Cb）和雷暴天气。判断该锋面类型，并说明依据。答案：冷锋。解析：冷锋的典型特征包括：（1）温度对比显著，锋后冷平流强（本例锋后气温较锋前下降10℃，露点下降13℃，表明冷空气势力强）；（2）风场切变明显，锋前偏南风转为锋后偏北风，且风速增大（东南风转西北风，风速由4m/s增至8m/s，符合冷锋附近强冷平流的风场特征）；（3）天气现象剧烈，冷锋因坡度大（约1/50-1/100）、抬升作用强，常伴随积雨云、雷暴等强对流天气（本例出现Cb和雷暴）。若为暖锋，锋前应为偏北风转偏南风，风速变化较小，云系以层状云（如Ns、As）为主，降水持续但强度弱；准静止锋则温度对比小，风场切变弱，降水范围广但强度小。因此本例符合冷锋特征。3.数值预报产品检验中，某站点24小时降水量预报的TS评分为0.6，空报率为0.3，漏报率为0.2。计算该站点预报的命中率（POD）和临界成功指数（CSI），并说明TS与CSI的区别。答案：POD=0.8，CSI=0.6；TS与CSI均衡量预报技巧，但TS仅考虑正确预报的事件与所有预报和观测事件的交集，而CSI还排除了空报和漏报的影响，更严格。解析：评分指标公式：-命中率（POD）=正确预报的事件数（A）/实际发生的事件数（A+C）；-空报率（FAR）=空报事件数（B）/预报的事件数（A+B）；-漏报率（MDR）=漏报事件数（C）/实际发生的事件数（A+C）；-TS评分=A/(A+B+C)；-CSI=A/(A+B+C)（与TS公式相同，此处可能题目设定TS与CSI为同一指标，但通常TS为“威胁评分”，CSI为“临界成功指数”，两者定义一致，可能用户问题存在表述差异，实际应统一）。根据已知：TS=0.6=A/(A+B+C)，FAR=0.3=B/(A+B)→B=0.3(A+B)→0.7B=0.3A→B=3A/7；MDR=0.2=C/(A+C)→C=0.2(A+C)→0.8C=0.2A→C=A/4。代入TS公式：A/(A+3A/7+A/4)=A/((28A+12A+7A)/28)=28A/47A=28/47≈0.595≈0.6（符合）。POD=A/(A+C)=A/(A+A/4)=4/5=0.8；CSI=TS=0.6（实际两者定义相同）。TS（或CSI）与POD的区别在于：POD仅关注“漏报”，即正确预报的比例；TS则同时考虑漏报和空报，更综合反映预报避免错误的能力。二、分析应用题（每题15分，共30分）4.图1为2025年6月15日08时（北京时）地面天气图（单位：hPa），图中A点（35°N，110°E）气压1002hPa，气温25℃，露点22℃；B点（35°N，115°E）气压1004hPa，气温28℃，露点18℃；C点（35°N，120°E）气压1006hPa，气温30℃，露点15℃；锋线大致沿35°N，112°E-118°E分布，锋线附近有6级偏北风（A点）和4级偏南风（C点）。结合地面气象要素，分析该锋面的性质、移动方向及未来12小时A、C两点的天气变化。答案：该锋面为冷锋，向东南方向移动；A点将经历降温、降水（可能雷暴），C点将转为偏北风，气温下降，湿度降低。解析：（1）锋面性质：锋线北侧（A点）气温25℃、露点22℃（高湿），南侧（C点）气温30℃、露点15℃（低湿），温度对比5℃，露点对比7℃，表明冷空气在北侧，暖空气在南侧；风场显示北侧偏北风（冷空气楔入），南侧偏南风（暖空气北上），符合冷锋的“冷前暖后”特征（实际应为“锋前暖，锋后冷”，此处需修正：冷锋锋前为暖空气，锋后为冷空气，因此锋线应位于暖空气与冷空气交界处，北侧为冷空气，南侧为暖空气，故A点在锋后，C点在锋前）。结合气压场，A点气压1002hPa（较低），C点1006hPa（较高），可能因锋后冷空气堆积导致气压梯度指向东南，进一步确认冷锋。（2）移动方向：冷锋的移动方向与锋后冷空气的主导风向一致，本例锋后（A点）为6级偏北风，指向东南，因此锋面将向东南方向移动。（3）天气变化：A点位于锋后，已受冷空气控制，未来12小时随着锋面东南移，A点将维持偏北风，气温稳定或略有下降；但锋线附近（A点附近）因暖湿空气（锋前C点露点18℃，仍有一定湿度）被冷空气抬升，可能触发对流，出现降水（如雷阵雨）。C点位于锋前暖区，当前为偏南风（暖湿气流），未来12小时冷锋过境时，风向转为偏北风，气温迅速下降（从30℃降至25℃以下），露点降低（从15℃降至10℃以下），可能伴随短时强降水或雷暴（因锋前暖湿空气与锋后冷空气温差大，不稳定能量高）。三、综合决策题（每题23分，共46分）5.2025年7月20日14时（北京时），某省气象台需发布未来24小时强对流天气预报。已知以下资料：-探空资料（该省中部站点）：地面T=32℃，Td=28℃；850hPaT=24℃，Td=20℃；700hPaT=12℃，Td=8℃；500hPaT=-5℃，Td=-20℃；CAPE=2800J/kg，CIN=50J/kg，0-6km垂直风切变=20m/s，0-1km风暴相对螺旋度=150m²/s²；-卫星云图：该省西部有孤立的积雨云团（Cb），云顶温度-70℃，云团移向东北，移速30km/h；-雷达回波：西部云团对应45-55dBZ强回波，有中气旋特征，回波顶高15km；-数值预报：ECMWF和GFS模式均预报该省未来12小时有≥50mm/h的短时强降水，850hPa有12m/s的偏南急流，500hPa有冷涡南下。结合以上资料，分析该省未来24小时强对流天气的类型、重点影响区域及时段，并说明决策依据。答案：强对流天气类型为短时强降水、雷暴大风（可能冰雹），重点影响区域为该省中部至东北部，时段为20日18时至21日02时。解析：（1）强对流类型判断：-CAPE=2800J/kg（≥2000J/kg为强不稳定），提供充足能量；-CIN=50J/kg（≤100J/kg，抬升抑制弱），利于对流触发；-0-6km垂直风切变=20m/s（≥12m/s为强切变），利于风暴组织化，可能发展为超级单体；-0-1km风暴相对螺旋度=150m²/s²（≥100m²/s²），有利于中气旋发展，可能伴随雷暴大风或冰雹；-雷达回波中55dBZ（≥50dBZ易出现冰雹）、中气旋特征（超级单体标志），进一步支持冰雹和雷暴大风的可能性；-探空资料显示低层（850hPa以下）露点≥20℃（高湿），中层（700hPa）露点8℃（干层），存在“上干下湿”结构，利于强对流发展；高层（500hPa）冷涡南下（-5℃，冷平流），加剧不稳定。（2）影响区域及时段：-卫星云图显示西部Cb云团向东北移动（移速30km/h），该省东西跨度约300km，云团10小时可覆盖全省（30km/h×10h=300km），因此东北部将在云团移经后受影响；-数值预报指出850hPa偏南急流（12m/s）为强对流提供持续水汽输送，冷涡南下（触发机制）与地面加热（14时为白天加热峰值）共同作用，对流可能在18时（地面加热与系统触发叠加）开始增强；-雷达回波顶高15km（穿透0℃层高度，0℃层通常在5-6km，15km回波可能包含过冷水滴，易形成冰雹），且中气旋维持时间长（超级单体生命史6-12小时），因此强对流将持续至21日02时（云团移离该省东北部）。四、附加题（20分）6.近年来，人工智能（AI）在数值天气预报中的应用逐渐深入。某气象台计划引入AI模式订正技术，需评估其对暴雨预报的改进效果。请设计一套评估方案，包括评估指标、数据选取、对比对象及关键分析点。答案：评估方案如下：（1）评估指标：-定量指标：TS评分（不同量级，如25mm、50mm、100mm）、BIAS（偏差，反映过/漏报）、RMSE（均方根误差，衡量强度误差）、POD（命中率）、FAR（空报率）；-定性指标：落区匹配度（通过空间相关系数或Jaccard指数衡量预报与观测的重叠区域）、极值捕捉能力（极端降水事件的准确预报次数）。（2）数据选取：-样本时段：选取近3年（2022-2024年）该省主汛期（6-8月）的暴雨过程（日降水量≥50mm），共约30-50个样本；-观测数据：地面自动站逐小时降水、天气雷达定量降水估计（QPE）、卫星降水产品（如GPM）；-预报数据：AI订正模式24/48小时预报、原数值模式（如ECMWF）预报、传统统计订正模式预报。（3）对比对象：-基准1：原数值模式（未订正）的暴雨预报；-基准2：传统统计订正模式（如MOS、PP）的暴雨预报；-目标：AI模式订正后的暴雨预报。（4）关键分析点：-不同量级暴雨的改进效果（如对100mm以上大