GBT 44213-2024 天气预报检验 强对流天气标准立项发展报告

天气预报检验强对流天气标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:WeatherForecastVerification-SevereConvectiveWeather摘要关键词：天气预报检验；强对流天气；国家标准；检验指标；TS评分；气象防灾减灾；标准化Keywords:weatherforecastverification;severeconvectiveweather;nationalstandard;verificationmetrics;TSscore;meteorologicaldisasterpreventionandmitigation;standardization1引言强对流天气是指伴随雷暴大风、冰雹、短时强降水、龙卷等剧烈天气现象的中小尺度天气系统所引发的灾害性天气，具有突发性强、生命史短、局地性强、破坏力大等显著特征。我国是世界上受强对流天气影响最为严重的国家之一，每年因强对流天气造成的人员伤亡和经济损失触目惊心。据中国气象局统计，最近十年我国年均因强对流天气造成的直接经济损失超过百亿元，雷电、风雹等灾害更是频繁危及人民生命财产安全。2021年江苏南通“4·30”极端雷暴大风事件、2023年河南“7·28”极端强降水过程等典型案例，均深刻警示着强对流天气预报与预警能力建设的极端重要性。长期以来，我国气象部门将强对流天气预报作为业务服务的重点和难点。随着新一代天气雷达组网、风云系列卫星观测以及高分辨率数值模式的发展，强对流天气预报已从传统的经验预报逐步向客观化、精细化预报转变。然而，预报能力的提升必须以科学的检验评估为前提——只有通过系统、客观、统一的检验，才能准确衡量预报水平、发现预报偏差、引导技术改进方向。正如统计检验理论所强调的，“没有检验的预报是不完整的预报”，检验是预报业务闭环中不可或缺的关键环节。在此背景下，制定《天气预报检验强对流天气》国家标准具有重要的现实意义和战略价值。该标准的出台将填补我国强对流天气预报检验领域的标准空白，为各级气象业务部门提供统一的技术依据和操作规范，为预报质量的横向比较与纵向追踪奠定制度基础。2标准编制背景与必要性2.1行业现状与突出问题当前，我国强对流天气预报业务已形成涵盖短时预报（0—12小时）、短期预报（1—3天）和中期趋势预测的多时间尺度预报体系，全国各级气象台均将强对流天气作为重要预报服务内容。然而，在预报检验环节仍存在以下突出问题：一是检验方法不统一。各省（区、市）气象台在检验对象定义、预报时效划分、空间匹配半径、时间匹配窗口等关键技术环节各有做法，如有的省份以行政区域为单位进行检验，有的则采用格点匹配方式，导致检验结果缺乏横向可比性。二是评分指标不规范。尽管国内普遍使用TS评分（ThreatScore）作为核心评估指标，但在命中、空报、漏报的判定准则上存在差异，对不同强度等级强对流天气的评分阈值设定也各不相同，使得不同单位发布的评分数据难以进行有效对比和综合研判。三是检验流程不完善。部分基层台站尚未建立常态化的检验评估机制，检验工作多停留在临时性、被动性状态，缺乏系统性的检验报告和反馈改进闭环。2.2标准化需求分析2.3国际对标分析在国际层面，世界气象组织（WMO）相继发布了《ForecastVerification:Issues,MethodsandFAIRPrinciples》等系列技术文件和指南，对天气预报检验的基本概念、方法体系和实践应用提供了系统指导。世界天气研究计划（WWRP）下设有专门的可预报性/观测/预报验证研究项目，持续推动包括强对流在内的极端天气预报检验方法研究。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）下属的风暴预测中心（SPC）建立了完善的强对流天气检验体系，其检验方法包括对龙卷、冰雹、大风等不同类型强对流天气的分类分等级检验，并采用多指标综合评价框架。欧盟哥白尼计划框架下的中期天气预报检验也形成了成熟的技术规范。国外经验表明，标准化、系统化的检验体系能够有效反馈预报技术短板、引导科研方向、促进预报能力持续提升。我国亟需借鉴国际经验，结合国情和业务实际，建立符合我国气象预报体系特点的强对流天气预报检验国家标准。3标准主要技术内容3.1范围与规范性引用文件GB/T44213—2024《天气预报检验强对流天气》规定了强对流天气预报检验的基本要求、检验类别、检验方法和检验报告编制等技术内容。标准适用于全国各级气象部门对强对流天气预报产品的质量检验与评估，也适用于气象科研机构开展相关预报技术的检验对比研究。标准规范性引用了GB/T35227-2017《地面气象观测规范天气现象》、GB/T34306-2017《短时天气预报》以及QX/T496-2019《强对流天气等级》等现行有效的国家和行业标准，确保了标准体系内部的衔接一致性。3.2检验对象与时空匹配设计标准将强对流天气明确划分为雷暴大风、冰雹、短时强降水三类主要检验对象，规定了各类天气事件的强度等级界定标准，并与QX/T496-2019中的强对流天气等级划分保持协调一致。在空间匹配方面，标准规定采用格点化检验与站点检验相结合的双轨模式。其中，格点检验以预报时效内预报区域与实况区域在统一网格上的重叠状况进行判定，空间匹配容差依据预报时效和天气类型设定不同的邻域半径；站点检验则以气象观测站和区域自动站实况记录为基准，以预报落区是否覆盖站点位置为判定依据。在时间匹配方面，标准规定了以小时为基本单元的匹配窗口设置方法，并针对不同预报时效（0—12小时短时预报、12—72小时短期预报）分别设置了合理的时间容差范围。3.3检验指标体系标准构建了分层分级的检验指标体系，主要包括三大类别：（1）分类检验指标。针对不同强对流天气类型分别计算，包括命中率（ProbabilityofDetection,POD），反映实况强对流天气被正确预报的比例，即命中次数与实况发生总次数之比；空报率（FalseAlarmRatio,FAR），反映预报强对流天气中实际未发生的比例，即空报次数与预报总次数之比；漏报率（MissingRate），反映实况发生但未预报出来的比例；临界成功指数（CriticalSuccessIndex,CSI），也称TS评分（ThreatScore），综合反映命中与空报、漏报的总体平衡状况，计算公式为CSI=命中次数/（命中次数+空报次数+漏报次数）。TS评分是当前我国气象业务中最广泛使用的核心检验指标。（2）综合评估指标。包括预报偏差（BiasScore），反映预报发生频率与实况发生频率的比值，用于诊断系统性高报或低报倾向；Heidke技巧评分（HSS）与Clayton技巧评分，用于衡量预报相对于随机参考预报的技巧提升程度。（3）分级检验指标。针对不同强度等级的强对流天气事件分别进行检验评分，以评估预报系统对极端重要天气的捕获能力。明确规定了弱对流、一般性对流和强对流三个等级的分级检验方案。3.4检验流程与报告编制标准规定了强对流天气预报检验的标准流程，包括：检验数据采集与质量控制、实况数据整理与事件识别、预报数据格式化处理、时空匹配与事件对应、检验指标计算、检验结果分析与评估、检验报告编制与反馈等七个步骤环节。在检验报告编制方面，标准要求检验报告应包括基本信息（检验时段、区域、预报产品类型）、数据来源说明、检验指标计算结果、与历史同期对比分析、问题诊断与改进建议等基本要素。同时，标准还对检验结果的可视化表达方式提出了规范建议，如采用列联表、性能图（PerformanceDiagram）、目标图（TargetDiagram）等标准化图表形式进行呈现，以增强检验结果的直观性和可读性。4标准实施的技术支撑与预期效益4.1技术支撑保障GB/T44213—2024的实施和落地应用，离不开技术支撑体系的有效运作，主要体现在以下三个层面：数据基础保障。近年来，我国气象观测能力显著增强，全国已建成由新一代天气雷达约240部、国家地面气象观测站超过2400个、区域自动气象站近6万个以及风云三号/四号系列极轨和静止气象卫星组成的天地一体化综合观测网。高时空分辨率的观测数据为强对流天气实况判定提供了可靠的数据基础，为标准的检验评估方法实施提供了充足的“真值”参考。检验技术工具。依托中国气象局气象信息技术平台的算力支撑，国家气象中心已开发了面向强对流天气的自动化检验系统原型，支持对短时和短期预报产品的实时检验评分、历史序列追踪和空间分布分析。标准发布后，各级气象部门可基于该技术框架构建本地化检验工具。组织运行保障。全国气象防灾减灾标准化技术委员会将牵头组织标准宣贯培训，同步建立检验结果定期通报和质量反馈机制，确保标准执行的一致性和持续性。4.2预期应用效益标准的实施将使我国强对流天气预报检验工作实现从分散化、差异化向规范化、统一化的转变，其应用效益体现在多个维度：在业务层面，通过统一的检验口径和评分方法，各级气象台将能够客观掌握自身预报水平及与全国平均水平的差距，识别类型偏差与强度依赖问题，精确诊断预报薄弱环节，有针对性地优化预报技术方法。在管理层面，标准为各级气象主管机构开展预报质量考核提供了权威依据，使考核评估更加科学、公平、透明，也为制定预报能力提升计划提供了可量化、可追踪的基础数据。在科研层面，标准确定的检验方法和指标为高校和科研机构评估新技术、新方法的预报性能提供了统一“标尺”，有助于缩短科研成果向业务能力转化的周期。此外，标准采用与国际接轨的检验框架和指标定义，也为深化双边和多边气象预报技术交流与合作创造了有利条件。5主要起草单位本标准由全国气象防灾减灾标准化技术委员会（SAC/TC345）提出并归口，由国家气象中心（中央气象台）牵头起草。国家气象中心（中央气象台）作为中国气象局直属国家级业务单位，承担着全国天气预报、气候预测、气象灾害预警等核心业务，是我国气象预报业务的“国家队”和“排头兵”。国家气象中心自20世纪50年代成立以来，历经数十年发展，已建立起涵盖全球中期数值预报、区域高分辨率数值预报、集合预报以及延伸期至月、季气候预测的多时间尺度、多要素的预报预测业务体系。在强对流天气预报领域，国家气象中心设有专门从事强对流天气预报技术研发的业务处室，牵头建立了全国强对流天气预报预警业务规范，持续开展短时强降水、雷暴大风、冰雹等强对流天气的分类分级预报业务，并在多尺度分析应用、快速更新循环同化预报系统等方面处于国内领先水平。在标准编制过程中，国家气象中心充分发挥其预报业务经验丰富、数据积累雄厚、技术力量集中的综合优势，牵头组织开展了广泛深入的调研工作，系统梳理了各省（区、市）气象部门在强对流天气预报检验方面的现有做法和存在问题；组织开展了多轮检验方法对比试验，利用历史预报和实况数据对各类检验指标的计算方法和阈值参数进行了实证验证；在此基础上起草了标准文本草案，并通过公开征求意见、专家审查等环节反复修改完善，最终形成报批稿。国家气象中心的深度参与确保了标准既具有科学前瞻性，又贴近业务实际、具备良好的可操作性。6结论与展望展望未来，随着人工智能和大数据技术在气象预报领域的深度应用，强对流天气预报正加速向智能化、精细化方向演进，预报检验的内涵和范畴也将不断拓展。在此背景下，标准体系需要适时修订完善，逐步将人工智能预报产品的检验需求纳入考量，探索面向概率预报、集合预报的新型检验方法标准化路径。同时，应加强与水文、应急管理等跨部门领域的标准衔接与协调。推动我国强对流天气预报检验标准化工作在现有基础上不断深化，将为气象防灾减灾第一道防线建设提供更加坚实的技术支撑和制度保障。参考文献[1]国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.GB/T44213-2024天气预报检验强对流天气[S].北京:中国标准出版社,2024.[2]中国气象局.QX/T496-2019强对流天气等级[S].北京:气象出版社,2019.[4]中国气象局.全国气象发展“十四五”规划[Z].2021.[5]WorldMeteorologicalOrganization.ForecastVerification:Issues,MethodsandFAIRPrinciples[M].WMO,2020.[6]Wilk