中尺度涡业务化预报检验编制说明

2023年06月《中尺度涡业务化预报检验》(征求意见稿)《中尺度涡业务化预报检验》标准编制组《中尺度涡业务化预报检验》(征求意见稿)编制说明(一)任务来源《中尺度涡业务化预报检验》是根据全国海洋标准化技术委员会《全国海洋标准化技术委员会关于开展2022年度自然资源(海洋)标准制修订工作的通知》 (海标委函[2022]83号)制定的，项目计划编号为“202220009”，计划完成时间为2024年。该计划项目由全国海洋标准化技术委员会，由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口。(二)标准制定的目的和意义中尺度涡是广泛存在于世界大洋中短暂而强烈的海洋过程，对海洋运输、大洋渔业、生态环境、水下活动、军事保障等都有着重要的影响。近年来，关于中尺度涡预报的用户需求日益旺盛，尤其是中尺度涡对物质输运、局地生态和水下声传播的影响，吸引着军地双方的高度重视。随着多尺度海洋卫星观测和数值模拟能力的不断提高，目前我们已经具备了中尺度涡的分析和预测预报能力。由于中尺度涡的移动速度相对较慢(平均一天移动十几到几十公里)，基于卫星观测的分析产品可以用于实况、统计分析或短时效的中尺度涡预测预报；而基于物理框架的数值预报模式，由于同化了海面高度数据，预报系统可以比较准确的预报中尺度涡的存在，一般都达到5天以上的预报时效；基于智能预报技术的中尺度涡预报，可以实现旬、月尺度甚至更长时间尺度的预报，但预报误差会随预报时效的增长而快速变大。国家海洋环境预报中心自2019年1月起在官网对用户提供基于预报中心西北太平洋数值预报系统的业务化南海中尺度涡数值预报产品，中国科学院南海海洋研究所有关研究团队近年来也陆续有针对性的发布中尺度涡相关成果。目前国内的中尺度涡预报主要存在两方面的问题：第一，业务化检验要求不统一。不论基于何种方法获取的预报产品，在不明确预报误差水平的前提下，用户都不可能更好地利用预报产品开展生产实践，因此，中尺度涡预报需要进行客观、准确的量化评估。对于业务化预报检验系统来说，系统误差检验报告不仅可以增加产品透明度以提高用户对产品的认可，还可以向研发部门反馈可能存在的问题从而不断完善提高系统整体预报水平。第二，业务化检验方法不统一。检验方法直接影响检验结论，目前国内不同机构的中尺度涡预报产品质量的对比缺乏统一的检验标准和方法。为了改善这种局面，迫切需要我们建立统一的中尺度涡业务化预报检验方法，以统一的检验规程、评估标准和量化参数更加客观地评价不同模式对于中尺度涡的预报能力，指导和规范国内中尺度涡产品的业务化预报检验，提高产品的透明度和可靠性，推动中尺度涡预报业务全球化、规范化发展，为海洋经济和国土安全提供更高水平的中尺度涡产品，更好地为海洋经济建设、社会发展和国防建设服务。(三)主要工作过程、标准主要起草人及其所做的工作按照海洋行业标准制修订程序的要求，《中尺度涡业务化预报检验》行业标准的编制完成了以下工作：(1)资料的收集在标准编制过程中，起草工作组收集了以下资料：——GB/T1.1—2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则——GB/T20000.1—2014标准化工作指南第1部分：标准化和相关活动的通用术语——GB/T20001.5-2017标准编写规则第5部分：规范标准——GB/T15920-2010海洋学术语物理海洋学——GB/T19721—2017海洋预报和警报发布——GB/T38308—2019天气预报检验台风预报——GB/T39628—2020海洋预报术语——不同领域的规范类行业标准。(2)标准的起草9月30日，全国海洋标准化技术委员会《全国海洋标准化技术委员会关于开展2022年度自然资源(海洋)标准制修订工作的通知》(海标委函验》(项目编号：202220009)立项。2022年10月，项目组召开会议，成立标准起草组，正式启动《中尺度涡业务化预报检验》海洋行业标准的编制工作。主要对国内外预报机构关于中尺度涡产品的检验方法、我国海洋行业中中尺度涡业务化预报产品及检验的相关标准的现状和问题进行调研和分析。同时，项目组针对中尺度涡用户需求开展了调研工作，主要针对涉海单位对海上生产活动、海洋环境保护、国土空间海事等需求。完成标准的基本内容，形成讨论稿第一稿。5月—2023年6月，预报中心起草组协同其他起草单位多次召开内部讨论会，对标准草案逐条进行了梳理和修改，形成征求意见稿，起草完成编制说明。草人及其所做的工作标准起草单位：国家海洋环境预报中心、中国人民解放军91001部队。标准主要起草人：匡晓迪、李竞时、张志远、吴湘玉。具体分工如下：序号姓名单位职务/职称负责工作1匡晓迪国家海洋环境预报中心高级工程师标准制订负责人，负责具体方案设计、标准质量审核、学术和技术环节审定。2李竞时国家海洋环境预报中心工程师技术负责人，负责调研及拟定、修改和完善草案，协助完善学术和技术环节审定，整理汇总送审材料等。3张志远中国人民解放高级工程师协助完善学术和技术环节审定，提出修订意见和建议，完善标准草案。4吴湘玉国家海洋环境预报中心副研究员协助完善学术和技术环节审定，提出修订意见和建议，完善标准草案。要内容(如技术指标、参数、公式、旧标准水平的对比。(一)标准编制原则本标准的编制遵循了协调性、普适性和实用性原则。1.协调性该标准在海洋专业方面，遵循了GB/T15920-2010《海洋学术语物理海洋报术语》中的相关术语和解释，在表述规则等方面遵循了现行的GB/T1.1—2020T气预报检验台风预报》等的有关条款。2.普适性该标准是为规范中尺度涡预报质量评估、业务管理等而起草的。结合我国政府对海洋生态环境管理及防灾减灾的实际需求，以及涉海组织或机构对中尺度涡产品的实际需求，在内容的设计和要求的提出上，充分总结实行多年的中尺度涡业务化预报检验方法，整理现有中尺度涡预报质量评估、业务管理等信息，满足中尺度涡业务化预报检验标准的普适性原则。3.实用性该标准的编制参考了已发布的海洋领域行业标准，基于我国中尺度涡业务化预保检验方法的现状和发展趋势，在结合现有产品的基础上进行规范，确定的标准技术内容能够指导产品检验和改进等，便于实施。(二)标准的主要内容和依据来源中尺度涡在海洋多个领域中有着广泛的应用。本标准主要聚焦海洋预报行业领域，充分吸收了与此类标准制定相关的成熟经验，结合我国相关现行规范，在了解用户的使用目的和要求的基础上进行编制。还有一部分现行标准中没有的内容，在充分参考现行标准的相关规定的基础上进行了规定。1.关于本标准的范围本文件规定了中尺度涡业务化预报产品的可以定量计算的检验内容和方法。本文件适用于中尺度涡预报质量评估、业务管理。2.术语和定义部分本部分主要对本规范中涉及到的术语进行了定义。本部分遵循了GB/T15920—2010《海洋学术语物理海洋学》、GB/T38308—2019《天气预报检验台风预报》的相关术语和定义。中尺度涡定义引自GB/T15920—2010《海洋学术语物理海洋学》定义2.3.65。GBT.41。中尺度涡中心、中尺度涡平均半径、中尺度涡振幅定义结合了目前中尺度涡业务化预报产品应用现状和中尺度涡识别技术现状。以上定义源于SSHA中尺度涡识别方法(Chelton，2011)，该方法利用海面高度要素对中尺度涡进行识别，是主流的中尺度涡识别方法之一，目前已经在中尺度涡业务化预报产品中有着多年的应用。GBT6。GBT6。中尺度涡匹配检验综合考虑了目前中尺度涡业务化预报产品检验方法现状，由于预报数据与观测数据间仍然存在误差，考虑到一般性统计检验无法体现中尺度涡预报的空报、漏报等情况并比较不同方法间的预报质量，因此采用了针对中尺度涡系统误差的匹配检验。3.中尺度涡业务化预报检验方法从预报模型的层面，平均统计检验直观地反映模型的总体预报水平；从预报应用的层面，对逐个涡旋的空报率、漏报率和预报准确性给出客观评价，对预报产品的使用者来说极具指导意义。平均统计检验结合技巧评分可以量化、客观地评价模式对于中尺度涡的预报能力及预报质量的变化趋势，推动中尺度涡预报服务能力的双向提升：一方面可以作为改进预报模式的依据，另一方面为预报员提供更全面的预报信息，进而帮助预报员做出更加准确的预报，减少预报的盲目性和不确定性。因此，本标准主要技术内容设计如下：(1)本标准规定了中尺度涡业务化预报检验涉及的主要术语。(2)本标准规定了中尺度涡业务化预报的检验内容。对中尺度涡的位置、半径和振幅等属性特征应进行基于涡旋匹配的平均统计检验；中尺度涡的预报准确度应统一采用中尺度涡预报技巧作为评估参数。基于涡旋匹配的平均统计检验可以比较好地反映预报模型对中尺度涡的系统预报误差，是对整个预报系统总体性能的评估；预报技巧评分更好地从实际预报应用的层面针对中尺度涡预报的空报率、漏报率和预报准确性给出客观评价。(3)本标准规定了中尺度涡业务化预报的检验方法和指标计算方法。阐述了匹配检验的具体要求、中尺度涡时间列联表、检验指标公式等内容。(一)验证分析和应用研究目前，我国已有多年中尺度涡业务化预报产品的发布与使用，本标准编写内容中吸收借鉴了这些实际工作的有效经验。本标准中规定的等级划分方法要求等，为满足涉海组织或机构、海洋管理部门等的涉海需求，不断发展更新。各级海洋预报机构制作的中尺度涡业务化预报产品广泛应用于涉海活动中，为各级政府制定决策提供依据。(二)经济效益分析本标准为各级海洋预报机构对中尺度涡的强度分级提供统一参考依据。标准的实施可以使中尺度涡业务化预报产品具有统一的检验标准，提升产品的专业性和准确性，使中尺度涡产品充分发挥其应有的作用。本标准的起草能够有效指导中尺度涡业务化预报产品的检验与改进，将使我国该类产品向统一的规范化、标准化方向发展，发挥海洋预报系统的整体效益，使全国各级海洋预报机构发布的中尺度涡产品具有统一性、规范性，预防和减轻海洋灾害，更好地为海洋经济建设、社会发展和国防建设服务。四、采用国际标准和国外先进标准的程度，以及与国际、国外同类标准水平的对比情况，或与测试的国外样品、样机的有关本标准发布后，将成为我国中尺度涡业务化预报检验的推荐性海洋行业标准，目前我国在该领域未见相关标准。国外也未检索到相关标准。准的关系本标准的编制以现有相关法律、法规、国家或标准和文件为依据，符合国家有关政策、法令和法规，规定的内容符合《海洋观测预报管理条例》内的有关规定。编制格式符合GB/T1.1—2020《标准化工