QXT 748-2025 区域高分辨率模式降水强度特征检验指标标准立项发展报告

区域高分辨率模式降水强度特征检验指标StandardizationDevelopmentReport:VerificationIndicesforPrecipitationIntensityCharacteristicsofRegionalHigh-ResolutionModels摘要随着气象数值预报模式向高分辨率方向快速发展，降水预报准确性的科学评估成为制约模式研发与业务应用的关键瓶颈。传统检验方法主要关注降水occurrence（有无）和总量，难以有效刻画降水强度分布特征及其误差结构。在此背景下，气象行业标准《区域高分辨率模式降水强度特征检验指标》（QX/T748-2025）于2025年3月7日发布，并将于2025年5月1日正式实施。本标准由中国气象局组织制定，属于气象行业标准体系中的预报检验类标准，分类归属为地质学、气象学、水文学学科领域。标准系统定义了针对区域高分辨率模式降水强度特征的系列化检验指标体系，涵盖降水强度分级的误差统计、频率分布特征比较、极端降水强度评估等多个维度，并明确了各指标的计算方法、适用场景及结果解读规范。本报告从标准制定的背景与意义、核心内容、技术要点、适用对象及应用前景等维度进行全面解析，旨在为各级气象业务单位、科研院所及模式研发机构提供系统的标准解读与应用指导。关键词：高分辨率模式；降水强度；检验指标；气象行业标准；数值预报；QX/T748-2025；预报质量评估Keywords:high-resolutionmodel;precipitationintensity;verificationindices;meteorologicalindustrystandard;numericalweatherprediction;QX/T748-2025;forecastqualityassessment1引言降水预报是气象预报业务中社会关注度最高、服务需求最广泛的预报要素之一。准确评估降水预报质量不仅是衡量数值模式性能的核心环节，也是推动模式持续改进、提升预报服务水平的科学基础。近年来，随着计算资源的快速增长和数值模拟技术的不断进步，区域高分辨率数值模式在全球范围内得到迅猛发展。以中国气象局业务运行的GRAPES-Meso等区域模式为例，其水平分辨率已从早期的数十公里提升至数公里乃至亚公里尺度，对降水系统的空间结构刻画能力显著增强。然而，高分辨率模式在提升降水预报精细度的同时，也带来了检验方法的深刻变革。传统的降水检验方法，如基于二分型（有无降水）判定的TS评分（ThreatScore）、命中率（ProbabilityofDetection）、空报率（FalseAlarmRatio）等，主要关注降水事件的空间落区是否准确，而对降水强度本身的误差特征缺乏系统性描述。即使对于ETS评分（EquitableThreatScore）等经过频率校正的评分方法，也未能回答“预报的降水强度分布与实况相比是系统性偏强还是偏弱”“不同强度等级的降水预报误差如何分布”“模式对极端强降水的刻画能力如何”等关键科学问题。在此背景下，建立一套科学、系统的区域高分辨率模式降水强度特征检验指标体系，已成为气象行业标准化建设中的一项紧迫任务。2025年发布的《区域高分辨率模式降水强度特征检验指标》（QX/T748-2025）正是在这一需求驱动下应运而生的行业标准。该标准填补了我国在降水强度特征专门化检验标准方面的空白，对于促进高分辨率模式检验工作的规范化、提升预报员对模式误差特征的科学认知具有重要意义。2标准编制背景与任务来源2.1国内外相关标准与研究方法进展在国际上，世界气象组织（WMO）一直高度重视数值预报检验方法的标准化工作。WMO下设的数值预报检验工作组（WWRP/WGNEJointWorkingGrouponForecastVerificationResearch）长期致力于发展面向高分辨率模式的新型检验方法，并于2008年出版了权威性的检验方法指南*ForecastVerification:Issues,MethodsandFutureDirections*。在降水强度检验方面，国际上较具代表性的方法包括：分位数-分位数图（Quantile-QuantilePlot）、Talagrand分布（秩直方图）、空间检验方法（如SAL方法——即结构（Structure）、幅度（Amplitude）、位置（Location）三个检验维度）以及面向对象的检验方法（如MODE——MethodforObject-basedDiagnosticEvaluation）等。国内方面，中国气象局自“十二五”以来持续推动数值模式检验评估体系建设，先后发布了多项气象行业标准，如《天气预报检验降水》（QX/T229-2014）等，构建了较为完善的常规降水检验标准框架。然而，上述标准主要适用于常规分辨率模式的降水预报检验，对于高分辨率模式下日益凸显的降水强度分布特征检验需求，尚缺乏专门的技术标准支撑。部分科研业务单位在实践中各自摸索建立了区域性检验指标和方法，但存在计算方法不统一、指标口径不一致、结果可比性差等问题，亟需通过标准化手段加以规范和统一。2.2标准编制过程本标准由中国气象局提出并归口管理，由全国气象防灾减灾标准化技术委员会（SAC/TC345）组织技术审查。编制工作于2023年初正式启动，经过前期调研论证、指标框架设计、试用验证、公开征求意见、技术审查等多个阶段，历时约两年完成。编制组在对国内外降水检验方法进行系统调研的基础上，结合我国区域高分辨率模式业务应用的实际需求，经过多轮专家论证和业务试用，最终形成了本标准的送审稿。2025年3月7日，中国气象局正式发布该标准，编号为QX/T748-2025，并确定于2025年5月1日起实施。3标准主要内容3.1标准适用范围与规范性引用文件本标准适用于区域高分辨率数值模式降水预报的强度特征检验与评估，重点面向水平分辨率在9公里及以下（含对流尺度模式）的区域数值模式。标准的适用对象包括：模式研发人员（用于模式性能诊断与改进方向分析）、业务预报人员（用于理解模式降水强度误差特征、辅助预报决策）以及检验评估人员（用于规范化开展检验评估业务）。标准规范性引用了以下技术文件：-QX/T229-2014《天气预报检验降水》-QX/T20-2016《直接辐射表》-GB/T35228-2017《地面气象观测规范降水量》上述引用文件为标准的实施提供了基础性技术支撑，尤其在降水实况数据的获取和质量控制方面提供了规范性依据。3.2标准的核心技术内容标准的核心在于构建了一套面向降水强度特征的层次化检验指标体系。该体系可划分为三个层次：第一层次：降水强度分级误差统计指标。该层次采用降水强度等级划分方法（如小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨等分级），针对每个等级分别计算预报与实况的偏差特征。核心指标包括：各等级降水的频率偏差（FrequencyBias）、命中率、空报率和漏报率。与传统检验不同，本标准特别强调使用“强度分级条件概率”进行分析，即给定某一强度等级条件下，预报正确反映该等级降水的条件概率，从而更加精细化地揭示模式在不同强度等级上的系统性偏差。第二层次：降水强度频率分布比较指标。该层次指标旨在从整体上刻画模式预报的降水强度频率分布与实况观测之间的吻合程度。标准引入的核心工具是分位数-分位数图（Q-Q图），通过对比预报与实况在不同分位数（如50%、75%、90%、95%、99%分位数）上的降水强度值，直观判断模式是否存在系统性偏强或偏弱的倾向。同时，标准推荐使用Talagrand分布（秩直方图）对集合预报的降水强度概率分布进行检验，以判断集合离散度是否合理。为便于定量比较，标准还引入了频率匹配（FrequencyMatching）方法，通过计算频率偏差随强度阈值的变化曲线，量化模式对不同强度降水发生频率的系统性偏差。第三层次：极端降水强度评估指标。针对高分辨率模式在极端强降水预报评估方面的特殊需求，标准规定了一系列极端降水检验指标。其中核心指标包括：极端降水贡献率（即超过某一阈值（如99百分位）的降水量占总降水量的比例）、极端降水频率比（预报与实况极端降水事件发生频次的比值）、极端降水强度偏差（预报极端降水强度与实况极端降水强度的相对偏差）。标准还推荐使用广义极值分布（GEV）拟合法对降水强度极大值的统计特征进行比较分析，为评估模式对极端事件表征能力提供统计学依据。在数据预处理方面，标准明确规定了用于检验的降水实况数据应经过质量控制，且空间分辨率应与模式分辨率匹配（推荐使用双线性插值方法统一到同一检验网格）；检验时段应涵盖完整的降水过程；对于不同季节的降水气候背景差异，标准建议采用季节分层的检验策略。4主要参与单位本标准的主要起草单位包括国家气象中心、中国气象局数值预报中心、国家气象信息中心以及南京信息工程大学等单位，汇聚了我国在数值预报模式研发、业务检验评估和气象标准化领域的核心力量。其中，国家气象中心（中央气象台）作为标准编制的牵头单位，在标准制定过程中发挥了关键性作用。国家气象中心是中国气象局直属的国家级业务单位，承担着全国天气预报业务指导、重大气象保障服务以及数值预报产品检验评估等核心职能，拥有一支涵盖数值预报、天气学分析、检验评估、标准化等领域的专业技术团队。在标准编制过程中，国家气象中心负责了标准框架的整体设计、核心检验指标的遴选与论证、以及标准文本的起草与统稿工作。依托其长期积累的全国降水预报检验业务经验，国家气象中心为标准的科学性、实用性和可操作性提供了坚实的业务实践保障。此外，中国气象局数值预报中心在标准研制过程中提供了高性能计算验证环境和多模式历史预报数据支撑，其研究人员运用多种高分辨率模式（如GRAPES-Meso3km）的历史预报数据，对各项拟纳入标准的检验指标进行了系统的批量计算验证，检验了指标的区分度、稳定性和计算效率，为标准中指标阈值和适用条件的设定提供了数据支撑。国家气象信息中心则为标准中的实况降水数据来源和质量控制方法提供了技术规范建议。南京信息工程大学在检验方法的统计学理论基础方面提供了学术支撑，特别是在极端降水统计检验方法的遴选和参数化方案设计方面发挥了重要的学术指导作用。各参编单位的协同合作有效保障了本标准的科学性、先进性和实用性。5标准实施的意义与应用前景本标准的发布实施具有多重意义。在业务层面，标准为各级气象业务单位开展高分辨率模式降水预报检验提供了统一的技术规范，有利于实现全国检验评估结果的可比性和一致性，为建立全国统一的高分辨率模式检验评估业务体系奠定了技术基础。在技术层面，通过标准化的强度特征检验方法，能够更加科学地诊断高分辨率模式的系统性偏差特征，为模式物理过程参数化方案的改进提供更加精准的指导信息。在服务层面，标准有助于用户更好地理解模式预报的降水强度可信度，从而更加合理地使用模式产品，提升降水预报服务的精细化水平。可以预见，随着QX/T748-2025标准的发布实施，区域高分辨率模式降水检验工作将进入更加规范化、系统化的发展阶段。未来，随着人工智能气象预报大模型的加速发展及其与传统数值模式的深度融合，降水强度检验指标体系和检验方法将面临从“物理模式检验”向“物理-智能混合模式检验”转型的新需求。AI气象大模型在降水预报中展现出显著的强度分布刻画优势，但其误差特征与传统模式存在本质差异，现有检验指标体系是否能够有效适配AI模型的检验需求、是否需要发展面向生成式预报的统计检验方法，将成为标准化工作面临的新课题。中国气象局已部署开展智能预报大模型检验评估方法专项研究，旨在构建覆盖物理模式与AI模型的下一代检验评估标准框架。在此进程中，QX/T748-2025所确立的降水强度特征检验方法论基础，将继续发挥重要的参考和基石作用。6结论参考文献[1]中国气象局.QX/T748-2025区域高分辨率模式降水强度特征检验指标[S].北京:中国气象出版社,2025.[2]中国气象局.QX/T229-2014天气预报检验降水[S].北京:气象出版社,2014.[3]WMO.Forecas