天气预报检验 强对流天气-编制说明

一、工作简况

1.任务来源

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，并根据国标

委2020年11月《国家标准化管理委员会关于下达2020年第三批推荐性国家标准计划的通

知》（〔2020〕48号），批准了名称为《天气预报检验强对流天气》的标准立项，立项号

为20203819-T-416，由国家气象中心承担《天气预报检验强对流天气》标准具体编写工作。

2.协作单位

国家气象中心强天气预报中心

3.主要工作过程

2018年3月，国家气象中心强天气中心成立标准起草小组，制定工作进度计划,并根据

标准编制相关要求对标准编制工作进行了讨论。

2018年5-11月，标准的调研、查阅文献。

2019年4-9月，试验方法的业务应用，测试该方法在业务应用中的可行性与易操作性。

2020年，针对短时强降水主观落区预报产品采用不同的邻域半径进行试验，统计分析

不同邻域半径对评分的影响，探讨40km半径处理检验实况的合理性、科学性及实用性。

2021年9月，标准起草工作组的主要成员对标准的文本、标准的编制说明等进行了进

一步修改、补充和完善，形成了标准文本的征求意见稿。

2021年10月，通过全国气象防灾减灾标准化技术委员会发出征求意见函。

4.标准主要起草人及其所做的工作

本标准主要起草人为唐文苑、周庆亮、毛旭、韩旭清、曹艳察、蓝渝

本标准起草人员主要分工如下：

唐文苑：项目负责人，负责标准的技术方法和撰写工作。

周庆亮：主要参加人，参与标准研究和撰写工作。

毛旭：主要参加人，参与标准研究和撰写工作。

韩旭清：主要参加人，参与标准研究和撰写工作。

曹艳察：主要参加人，参与标准研究和撰写工作。

蓝渝：主要参加人，参与标准研究和撰写工作。

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

说明：标准的主要内容包括技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等；

论据包括试验、统计数据等。修订标准时，应增列新旧标准水平的对比。

1.编制原则

本标准根据《中华人民共和国国家标准化法》、《中华人民共和国标准化法实施条例》

及有关法规、规章，按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/T1.2—2020《标准化工作导则第2部分：标准化文件的制定程序》中的原

则要求进行编写。

标准的制定是在对国内外有关针对强对流天气检验大量调研分析基础上，并充分考虑不

同相关行业以及各级气象部门的不同需求，同时注重标准的普适性、科学性、实用性、规范

性等原则确定。

2.标准主要依据

本标准包括第1章范围、第2章术语和定义、第3章检验内容和指标、第4章检验指标

计算。第3章检验内容参考QX/T416-2018，定义2.1、定义2.2、定义2.3、定义2.4、定

义2.5分别定义了短时强降水、雷暴、冰雹、对流性大风、龙卷等术语；检验指标参考GB/T

34303-2017，定义2.5关于分类预报的定义，分类预报产品检验公式5.2关于两分类检验公

式说明介绍。

1.检验评分站点相关规范

参考中国气象局气象与网络司《关于下发县级以上城镇天气预报与实况比对站信息表的

通知》（气预函〔2015〕29号），其中明确了使用2405个县级以上城镇作为评分站进行评

分考核。国家级强天气预报中心也是基于预报司规定的2405个评分站开展预报业务质量评

定工作。

2.关于分类强对流定义

自2010年4月1日起，国家级强天气预报中心正式开展每日3次连续滚动发布雷暴、

雷雨大风和冰雹、短时强降水分类落区预报业务，其中，短时强降水、雷暴大风分别为伴随

雷暴现象的小时降水量大于或等于20mm、风速大于或等于17.2m/s的对流天气。同年8月，

“强对流分类落区预报”业务产品正式下发省级台站。根据2018年发布的《强对流天气等

级》（QX/T416-2018）等级划分3中，对强对流天气定义为“单独或同时出现小时降水量

大于或等于20mm小于80mm的短时强降水、8-10级对流性大风、直径大于或等于20mm小于

50mm的冰雹、低于EF0-EF1级龙卷”。

3.关于检验标准的选定

根据分类强对流天气的定义可知，分类强对流天气预报产品属于两分类预报产品，《数

值天气预报产品检验规范》（GB/T34303-2017）中分类预报产品公式5.2中建议采用临界

成功指数（criticalsuccessindex或Threatscore，以下称TS评分）、空报率、漏报率

等作为针对两分类预报的检验指标。

4.关于“点对面”实况数据处理

由于强对流天气具有时空尺度小，局地性强的特点，常规的地面气象站很难完全观测得

到，传统的观测和预报数据序列采用严格的站点匹配站点（或格点匹配格点）的检验方法并

不能真实的反映预报质量情况。目前基于邻域（一定半径范围）的检验方法在强对流天气预

报中得到较为广泛的应用，该方法是空间检验方法中的一种。采用邻域法对实况进行邻域处

理，利用评分站周边布网更为密集的自动站观测资料纳入检验实况序列，即对于每一个站点

上的各分类预报正确与否，是用以该点为中心，一定半径的圆面内的观测站（包括国家基本、

基准、一般气象站以及自动站）是否出现了该分类的天气来判别，称为“点对面”实况处理

方法。

现行国家级强天气预报中心针对分类强对流预报产品业务检验方案选定40km作为“点

对面”实况处理的半径标准，自2010年分类国家级分类强对流预报产品正式业务下发后就

一直采用40km半径“点对面”的TS评分方法进行评估检验，并沿用至今。对于40km半径

的确定，有以下几点考虑：

一是借鉴美国强风暴中心（StormPredictionCenter）的强对流天气分类预报业务做

法，考虑到美国典型的城镇大小接近40km的网格，因此强对流的实况资料是处理到分辨率

为40km*40km的网格上。

图1美国强风暴中心发布的1950-2002年强风暴总发生次数全美分布图（美国强风暴中心将全美强雷暴和龙卷站点数据

整理为40km分辨率的网格数据，选择40km网格因为与美国典型的城镇大小相当，引自

/climo/online/grids/index.html）

针对国家气象中心强天气预报中心2020年4-9月每日发布的08时起报12小时短时强

降水落区预报产品使用不同的半径进行检验评估，以考察不同半径对评分结果的影响（图2）。

由图可见，TS评分随着半径的增大而增大，约在40km处增速放缓，55km之后开始减小，说

明主观预报对于评分站的预报精度在40km达到最好的效果，可以较好的匹配此类对流系统

的尺度信息，更大的半径范围造成漏报率的增加，同时降低了预报的精度，因此考虑40km

的半径范围具有合理性。此外，从对流系统的尺度来看，100km对应的是常见的能造成较明

显对流天气的中-β水平尺度，考虑该类系统覆盖的区域范围，与40km半径圆面的范围大致

相当，可以认为如果评分站40km范围之内的加密自动站记录出现某类对流天气，那么可以

认为同一对流系统也在影响该评分站，可以近似认为评分站也出现相应的对流天气，这也是

出于充分利用高精度的加密自动站资料的考虑。

图22020年4-9月每日发布的08时起未来12小时时效短时强降水落区预报TS评分曲线图

三、主要试验（或验证）的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果

1.主要试验（或验证）的分析

国家级强对流天气预报业务中心—强天气预报中心于2010年4-9月首次正式开展了国

家级的强对流天气分类落区预报，同年，针对强对流天气分类落区预报检验工作开始进行调

研和尝试。2009年强天气中心就创建了包括全国基准、基本和一般天气站地面观测站人工

观测的普通雷暴、冰雹、雷雨大风天气报告和以自动站监测的短时强降水的实况观测资料的

强对流实况监测资料库，并投入业务应用，为强对流业务检验工作的开展奠定基础。因为强

对流天气与其它类型天气有明显的区别，具有时空尺度小，局地性强的特点，观测与预报“点

对点”检验方法很难准确的反映分类预报质量，最终确定采用基于二维列联表计算“点对面”

的TS评分、空报率及漏报率作为针对强对流业务落区预报产品的质量评定标准。至今中央

气象台强天气预报中心仍沿用“点对面”TS评分检验方法对分类落区预报产品进行质量评

定。

2013年基于“点对面”TS评分方法的强对流预报实时检验系统搭建完成，至此强天气

预报中心实现了检验系统实时业务化运行，以图片和表格方式实时更新不同预报时效和时段

的预报评分结果，同时分别以表格和柱状图形式给出每个值班预报员一段时间内（如月、季、

年度等）平均预报评分结果（图3）以及一段时间内（如月、季、年度等）不同预报时效和

时段平均预报评分结果（图4）。同年，强对流监测平台增加强对流天气预报检验板块，实

现强对流天气实况和预报落区图叠加的定性检验和分类强对流落区预报客观定量检验评分

结果表的调阅显示（图5），有助于预报员及时了解预报情况和分析总结预报得失。

图32019年预报员6月考核结果（横坐标是不同的预报员）

图4提供指定时期内（2010年-2015年4-9月）强对流分类落区预报TS评分结果

图52021年8月22日08时起报22日20-23日08时强对流洛区预报实时预报评分结果

4.预期的经济效果

强天气预报检验标准的制定将规范针对强对流天气分类落区预报检验技术，为各级气象

部门开展检验业务提供依据。客观检验技术标准的制定实施，能够考察强对流天气预报质

量、提高预报水平，进而保障人民群众生命财产安全，减少国民经济损失。同时中国气象局

作为世界气象中心，检验标准可以世界推广应用。

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、样机的有关数据对比情况

无相关国际标准。

五、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

本标准规定了分类强对流天气预报检验标准，编制过程中遵循了《中华人民共和国气象

法》、《中华人民共和国标准化法》，与现行有关法律、法规和强制性标准没有矛盾。

六、重大分歧意见的处理经过和依据

暂无

七、标准作为强制性标准或推荐性标准的建议

本标准为推荐性国家标准。

八、贯彻标准的要求和措施建议

在实施过程中，建议按本标准规定的方法基本原则，可根据本地情况制定具体实施细

则。

九、废止现行有关标准的建议

目前，无关于“强对流天气预报检验”的相关行业标准或国家标准

十、其他应予说明的事项

暂无

一、工作简况

1.任务来源

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，并根据国标

委2020年11月《国家标准化管理委员会关于下达2020年第三批推荐性国家标准计划的通

知》（〔2020〕48号），批准了名称为《天气预报检验强对流天气》的标准立项，立项号

为20203819-T-416，由国家气象中心承担《天气预报检验强对流天气》标准具体编写工作。

2.协作单位

国家气象中心强天气预报中心

3.主要工作过程

2018年3月，国家气象中心强天气中心成立标准起草小组，制定工作进度计划,并根据

标准编制相关要求对标准编制工作进行了讨论。

2018年5-11月，标准的调研、查阅文献。

2019年4-9月，试验方法的业务应用，测试该方法在业务应用中的可行性与易操作性。

2020年，针对短时强降水主观落区预报产品采用不同的邻域半径进行试验，统计分析

不同邻域半径对评分的影响，探讨40km半径处理检验实况的合理性、科学性及实用性。

2021年9月，标准起草工作组的主要成员对标准的文本、标准的编制说明等进行了进

一步修改、补充和完善，形成了标准文本的征求意见稿。

2021年10月，通过全国气象防灾减灾标准化技术委员会发出征求意见函。

4.标准主要起草人及其所做的工作

本标准主要起草人为唐文苑、周庆亮、毛旭、韩旭清、曹艳察、蓝渝

本标准起草人员主要分工如下：

唐文苑：项目负责人，负责标准的技术方法和撰写工作。

周庆亮：主要参加人，参与标准研究和撰写工作。

毛旭：主要参加人，参与标准研究和撰写工作。

韩旭清：主要参加人，参与标准研究和撰写工作。

曹艳察：主要参加人，参与标准研究和撰写工作。

蓝渝：主要参加人，参与标准研究和撰写工作。

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

说明：标准的主要内容包括技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等；

论据包括试验、统计数据等。修订标准时，应增列新旧标准水平的对比。

1.编制原则

本标准根据《中华人民共和国国家标准化法》、《中华人民共和国标准化法实施条例》

及有关法规、规章，按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/T1.2—2020《标准化工作导则第2部分：标准化文件的制定程序》中的原

则要求进行编写。

标准的制定是在对国内外有关针对强对流天气检验大量调研分析基础上，并充分考虑不

同相关行业以及各级气象部门的不同需求，同时注重标准的普适性、科学性、实用性、规范

性等原则确定。

2.标准主要依据

本标准包括第1章范围、第2章术语和定义、第3章检验内容和指标、第4章检验指标

计算。第3章检验内容参考QX/T416-2018，定义2.1、定义2.2、定义2.3、定义2.4、定

义2.5分别定义了短时强降水、雷暴、冰雹、对流性大风、龙卷等术语；检验指标参考GB/T

34303-2017，定义2.5关于分类预报的定义，分类预报产品检验公式5.2关于两分类检验公

式说明介绍。

1.检验评分站点相关规范

参考中国气象局气象与网络司《关于下发县级以上城镇天气预报与实况比对站信息表的

通知》（气预函〔2015〕29号），其中明确了使用2405个县级以上城镇作为评分站进行评

分考核。国家级强天气预报中心也是基于预报司规定的2405个评分站开展预报业务质量评

定工作。

2.关于分类强对流定义

自2010年4月1日起，国家级强天气预报中心正式开展每日3次连续滚动发布雷暴、

雷雨大风和冰雹、短时强降水分类落区预报业务，其中，短时强降水、雷暴大风分别为伴随

雷暴现象的小时降水量大于或等于20mm、风速大于或等于17.2m/s的对流天气。同年8月，

“强对流分类落区预报”业务产品正式下发省级台站。根据2018年发布的《强对流天气等

级》（QX/T416-2018）等级划分3中，对强对流天气定义为“单独或同时出现小时降水量

大于或等于20mm小于80mm的短时强降水、8-10级对流性大风、直径大于或等于20mm小于

50mm的冰雹、低于EF0-EF1级龙卷”。

3.关于检验标准的选定

根据分类强对流天气的定义可知，分类强对流天气预报产品属于两分类预报产品，《数

值天气预报产品检验规范》（GB/T34303-2017）中分类预报产品公式5.2中建议采用临界

成功指数（criticalsuccessindex或Threatscore，以下称TS评分）、空报率、漏报率

等作为针对两分类预报的检验指标。

4.关于“点对面”实况数据处理

由于强对流天气具有时空尺度小，局地性强的特点，常规的地面气象站很难完全观测得

到，传统的观测和预报数据序列采用严格的站点匹配站点（或格点匹配格点）的检验方法并

不能真实的反映预报质量情况。目前基于邻域（一定半径范围）的检验方法在强对流天气预

报中得到较为广泛的应用，该方法是空间检验方法中的一种。采用邻域法对实况进行邻域处

理，利用评分站周边布网更为密集的自动站观测资料纳入检验实况序列，即对于每一个站点

上的各分类预报正确与否，是用以该点为中心，一定半径的圆面内的观测站（包括国家基本、

基准、一般气象站以及自动站）是否出现了该分类的天气来判别，称为“点对面”实况处理

方法。

现行国家级强天气预报中心针对分类强对流预报产品业务检验方案选定40km作为“点

对面”实况处理的半径标准，自2010年分类国家级分类强对流预报产品正式业务下发后就

一直采用40km半径“点对面”的TS评分方法进行评估检验，并沿用至今。对于40km半径

的确定，有以下几点考虑：

一是借鉴美国强风暴中心（StormPredictionCenter）的强对流天气分类预报业务做

法，考虑到美国典型的城镇大小接近40km的网格，因此强对流的实况资料是处理到分辨率

为40km*40km的网格上。

图1美国强风暴中心发布的1950-2002年强风暴总发生次数全美分布图（美国强风暴中心将全美强雷暴和龙卷站点数据

整理为40km分辨率的网格数据，选择40km网格因为与美国典型的城镇大小相当，引自

/climo/online/grids/index.html）

针对国家气象中心强天气