(高清版)GBT 41165-2021 海洋預報結(jié)果準確性檢驗評估方法

海洋預報結(jié)果準確性檢驗評估方法2022-07-01實施I前言 1范圍 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 4一般規(guī)定 24.1基本原則 24.2資料應用 4.3預報時段 24.4檢驗評估要素 4.5檢驗評估時效 34.6檢驗評估結(jié)果的相關(guān)規(guī)定 35海面風檢驗評估方法 35.1風速檢驗評估 35.2風向檢驗評估 56海浪檢驗評估方法 66.1波高檢驗評估 66.2波向檢驗評估 7表層海水溫度檢驗評估方法 87.1表層海水溫度換算 87.2表層海水溫度絕對誤差 87.3表層海水溫度評估 87.4表層海水溫度檢驗 88風暴潮警報檢驗評估方法 98.1風暴潮警報等級檢驗評估 8.2潮位評估 8.3潮時評估 9海浪警報檢驗評估方法 9.1海浪警報等級檢驗評估 9.2警報波高評估 10海冰警報評估方法 10.1海冰警報等級換算 10.2海冰警報等級絕對誤差 10.3海冰警報等級評估 A.1預報風級與評估風級及評估風速值換算表 ⅡA.2觀測風速值與觀測風級數(shù)換算表 A.3預報風向/波向(方位)與評估風向/波向(度)換算表 參考文獻 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中華人民共和國自然資源部提出。本文件由全國海洋標準化技術(shù)委員會(SAC/TC283)歸口。本文件起草單位：國家海洋局東海預報中心、國家海洋環(huán)境預報中心、國家海洋信息中心、國家海洋局北海預報中心、國家海洋局南海預報中心、國家海洋標準計量中心、浙江省海洋監(jiān)測預報中心。1海洋預報結(jié)果準確性檢驗評估方法1范圍本文件規(guī)定了海洋預報結(jié)果準確性檢驗評估要素、時效、技術(shù)方法及所需觀測資料應用等內(nèi)容。本文件適用于中國近岸及近海海域的海面風、海浪、風暴潮、表層海水溫度、海冰五種要素的海洋預報及警報結(jié)果準確性的檢驗評估，不適用于數(shù)值預報結(jié)果準確性檢驗評估。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T14914.2海洋觀測規(guī)范第2部分：海濱觀測GB/T15920海洋學術(shù)語物理海洋學GB/T17839警戒潮位核定規(guī)范GB/T19721(所有部分)海洋預報和警報發(fā)布3術(shù)語和定義GB/T14914.2、GB/T15920、GB/T17839、GB/T19721用于本文件。預報時效forecastvalidity預報的有效期限。(所有部分)界定的以及下列術(shù)語和定義適預報時段forecastperiod預報工作中界定特定時段的文字及其對應的時間范圍。表1預報時段及其對應的時間范圍預報時段北京時間白天夜間早晨上午中午下午2表1預報時段及其對應的時間范圍(續(xù))預報時段北京時間傍晚上半夜半夜下半夜海水表面到0.5m深處之間的海水溫度。預報了某種海洋狀況或海洋現(xiàn)象而實況沒有出現(xiàn)。漏報missedalarm沒有預報某種海洋狀況或海洋現(xiàn)象而實況卻出現(xiàn)了，或者預報時間晚于實況出現(xiàn)。4一般規(guī)定4.1基本原則海洋預報結(jié)果準確性檢驗評估方法遵循以下基本原則：——尊重海洋預報客觀規(guī)律，滿足海洋防災減災需求；4.2資料應用規(guī)定。4.2.2海洋預報和警報檢驗評估的海洋預報和警報應符合GB/T19721(所有部分)的要求。4.3預報時段海洋預報和警報時段見表1。4.4檢驗評估要素3警報等級、波高(有效波高)、高潮時和高潮位。4.5檢驗評估時效4.6檢驗評估結(jié)果的相關(guān)規(guī)定4.6.1實況觀測值應用規(guī)定預報海域內(nèi)實況觀測值應用規(guī)定：a)預報海域內(nèi)沒有實況觀測值，預報警報不做檢驗評估；b)預報海域內(nèi)有多個實況觀測值，取同一時次中最大值(其中風向隨風速、波向隨波高)參與檢驗評估；c)風速評估時其最小值設定為6.7m/s;計算風速相對誤差時，其最小值設定為5.5m/s;d)有效波高最小值設定為0.7m。4.6.2氣旋影響期間評估結(jié)果的有效性規(guī)定預報海域有氣旋影響時，判別檢驗評估結(jié)果是否有效的原則如下：a)0h～24h內(nèi)氣旋的7級風圈外緣距離預報海域邊緣大于250km,結(jié)果有效；b)0h～24h內(nèi)氣旋的7級風圈外緣距離預報海域邊緣不大于250km,且距離實況觀測點不大于40km時評估結(jié)果有效；距離實況觀測點大于40km時評估結(jié)果無效。4.6.3預報時段重疊時的取值規(guī)定預報時段中含有重疊時次，預報檢驗評估得分取其最高值，誤差取其最小值。5海面風檢驗評估方法5.1風速檢驗評估將預報風速(風級)按數(shù)學平均值換算為評估風級，應用風速與風級間數(shù)學公式(1),評估風級換算為評估風速，見附錄A的表A.1,觀測風速換算為觀測風級，見表A.2。4GB/T41165—2021Vv=0.1+0.824N1.50s……(1)V√——N級風的平均風速值，單位為米每秒(m/s);N——風的級數(shù)。5.1.2風級絕對誤差風級絕對誤差為評估風級與觀測風級的絕對誤差值，按公式(2)計算。DL——風級的絕對誤差；FL——評估風級；ML——觀測風級。5.1.3檢驗評估原則預報時效內(nèi)的風速檢驗評估，基于每個時次的評估風級和觀測風級計算，原則如下：a)預報風級無增減趨勢變化，直接取評估風級檢驗評估；b)預報風級有增減趨勢變化且有預報時段，則變化時段取增減后的評估風級檢驗評估，該時段所有時次的評估得分取該時段中的最高分，所有時次的絕對誤差取該時段中的最小值；變化后的預報時段，用增減后的評估風級檢驗評估；c)預報風級有增減趨勢變化而無預報時段，則從預報時效內(nèi)第二個時段開始，如某一個時次觀測風級達到增減后的評估風級，則該時次所在時段，所有時次的評估得分取該時段中的最高分，所有時次的絕對誤差取該時段中的最小值，在此時段后的預報時段，用增減后的評估風級檢驗評估；如預報時效內(nèi)從第二個時段開始沒有一個時次觀測風級達到增減后的評估風級，則最后二個時段取增減后的評估風級檢驗評估。5.1.4風速評估根據(jù)評估風級與觀測風級的絕對誤差進行評估，方法如下：a)風級絕對誤差不大于1時為滿分100分；b)風級絕對誤差大于1且不大于2時，每相差0.1m/s扣1分；c)風級絕對誤差大于2且不大于3時，每相差0.1m/s扣2分；d)風級絕對誤差大于3時為0分；e)單個海域風速得分為該海域所有時次的累加平均，單份預報單風速得分為所有預報海域的累加平均。5.1.5風速檢驗根據(jù)觀測風速與評估風速的相對誤差進行檢驗，按公式(3)計算相對誤差。R風速——預報風速的相對誤差；5單個海域風速相對誤差為該海域所有時次的累加平均，單份預報單風速相對誤差為所有預報海域相對誤差的累加平均。風向采用16方位制，每個方位為22.5°,預報風向(方位)換算成對應的評估風向，見表A.3。風向絕對誤差為評估風向與觀測風向的絕對誤差值，按公式(4)計算。式中：采用16方位預報的風向為常規(guī)風向，檢驗評估原則如下：a)預報風向無轉(zhuǎn)向變化，直接取評估風向檢驗評估；b)預報風向有轉(zhuǎn)向變化且有預報時段，則變化時段取轉(zhuǎn)向后的評估風向檢驗評估，該時段所有時次的評估得分取該時段中的最高分，所有時次的絕對誤差取該時段中的最小值；變化后的預報時段，用增減后的評估風向檢驗評估；c)預報風向有轉(zhuǎn)向變化而無轉(zhuǎn)向時段，則從預報時效內(nèi)第二個時段開始，如某一個時次觀測風向達到轉(zhuǎn)向后的評估風向，則該時次所在時段，所有時次的評估得分取該時段中的最高分，所有時次的絕對誤差取該時段中的最小值，在此時段后的預報時段，用轉(zhuǎn)向后的評估風向檢驗評估；如預報時效內(nèi)從第二個時段開始沒有一個時次觀測風向達到轉(zhuǎn)向后的評估風向，則最后二個時段取轉(zhuǎn)向后的評估風向檢驗評估。受氣旋影響，風向呈順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)的風向為旋轉(zhuǎn)風，檢驗評估原則如下：a)預報風向僅旋轉(zhuǎn)風若預報海域連續(xù)12h內(nèi)出現(xiàn)7個(含)以上不同方位風向，或24h內(nèi)出現(xiàn)11個(含)以上不同方位風向，或氣旋中心在預報時效內(nèi)進入該海域，則預報正確，否則預報錯誤。b)有旋轉(zhuǎn)風及常規(guī)風向且有預報時段若預報旋轉(zhuǎn)風時段內(nèi)出現(xiàn)7個(含)以上不同方位風向，或氣旋中心在該時段內(nèi)進入該海域，則預報正確，否則錯誤；常規(guī)風向時段檢驗評估同5.2.3.1。c):有旋轉(zhuǎn)風及常規(guī)風向且無預報時段將預報時段分成前后各12h,旋轉(zhuǎn)風所在12h若預報海域出現(xiàn)7個(含)以上不同方位風向，或氣旋中心在該時段內(nèi)進入該海域，則預報正確，否則錯誤。常規(guī)風向時段檢驗評估同6根據(jù)評估風向與觀測風向的絕對誤差進行評估，方法如下：a)風向絕對誤差不大于1.5個方位為滿分100分；b)風向絕對誤差大于1.5個方位且不大于2個方位，每偏差1°扣1.5分；c)風向絕對誤差大于2個方位，每偏差1°扣2分，直至0分；d)旋轉(zhuǎn)風預報正確，風向得分計為100分，預報錯誤，風向得分計為0分；e)單個海域風向得分為該海域所有時次的累加平均，單份預報單風向得分為所有預報海域的累加平均。根據(jù)評估風向與觀測風向的絕對誤差進行檢驗：a)常規(guī)風向按公式(4)計算絕對誤差；b)旋轉(zhuǎn)風預報正確，絕對誤差計為0°,預報錯誤，絕對誤差計為180°;c)單個海域風向絕對誤差為該海域所有時次的累加平均，單份預報單風向絕對誤差為所有預報海域的累加平均。6海浪檢驗評估方法6.1波高檢驗評估當預報波高為單一值時，預報波高即為評估波高；當預報波高為區(qū)間值時，預報波高的平均值為評估波高。6.1.2波高絕對誤差波高絕對誤差為評估波高與觀測波高的絕對誤差值，按公式(5)計算。DH=|FH-MH|………(5)DH—波高的絕對誤差，單位為米(m);FH——評估波高，單位為米(m);MH觀測波高，單位為米(m)。6.1.3檢驗評估原則預報時效內(nèi)的波高檢驗評估，基于每個時次的評估波高和觀測波高計算，原則如下：a)預報波高無增減趨勢變化，直接取評估波高檢驗評估；b)預報波高有增減趨勢變化且有預報時段，則變化時段取增減后的評估波高檢驗評估，該時段所有時次的評估得分取該時段中的最高分，所有時次的絕對誤差取該時段中的最小值；變化后的預報時段，用增減后的評估波高檢驗評估；c)預報波高有增減趨勢變化而無預報時段，則從預報時效內(nèi)第二個時段開始，如某一個時次觀測波高達到增減后的評估波高，則該時次所在時段，所有時次的評估得分取該時段中的最高分，所有時次的絕對誤差取該時段中的最小值，在此時段后的預報時段，用增減后的評估波高檢驗評估；如預報時效內(nèi)從第二個時段開始沒有一個時次觀測波高達到增減后的評估波高，則最后7二個時段取增減后的評估波高檢驗評估。6.1.4波高評估根據(jù)《國際波級表》中有效波高的波高范圍，對每個觀測波高賦評估值d,d取值按公式(6)計算。d=max{0.125×MH,0.3}……(6)式中：d——預報波高得100分時與實測波高值的最大差值，單位為米(m)。根據(jù)評估波高與觀測波高的絕對誤差進行評估，方法如下：a)波高絕對誤差不大于d時為100分；b)波高絕對誤差大于d時，每相差0.1m扣5分，直至0分；c)單個海域波高得分為該海域所有時次的累加平均，單份預報單波高得分為所有預報海域的累加平均。6.1.5波高檢驗根據(jù)觀測波高與評估波高的相對誤差進行檢驗，按公式(7)計算波高相對誤差。式中：R波高——波高的相對誤差。單個海域波高相對誤差為該海域所有時次的累加平均，單份預報單波高相對誤差為所有預報海域相對誤差的累加平均。6.2波向檢驗評估6.2.1波向換算應用波向16方位制，將預報波向(方位)轉(zhuǎn)換成對應的評估方向(方位),波向換算表見表A.3。6.2.2波向絕對誤差波向絕對誤差為評估波向與觀測波向的絕對誤差值，按公式(8)計算。 (8)式中：X波向——波向的絕對誤差值，單位為度(°);FW——評估波向，單位為度(°);6.2.3檢驗評估原則預報時效內(nèi)的波向檢驗評估，基于每個時次的評估波向和觀測波向計算，原則如下：a)預報波向無轉(zhuǎn)向變化，直接取評估波向檢驗評估；b)預報波向有轉(zhuǎn)向變化且有預報時段，則變化時段取轉(zhuǎn)向后的評估波向檢驗評估，該時段所有時次的評估得分取該時段中的最高分，所有時次的絕對誤差取該時段中的最小值；變化后的預報時段，用轉(zhuǎn)向后的評估波向檢驗評估；c)預報波向有轉(zhuǎn)向變化而無轉(zhuǎn)向時段，則從預報時效內(nèi)第二個時段開始，如某一個時次觀測波向達到轉(zhuǎn)向后的評估波向，則該時次所在時段，所有時次的評估得分取該時段中的最高分，所有8時次的絕對誤差取該時段中的最小值，在此時段后的預報時段，用轉(zhuǎn)向后的評估波向檢驗評估；如預報時效內(nèi)從第二個時段開始沒有一個時次觀測波向達到轉(zhuǎn)向后的評估波向，則最后二個時段取轉(zhuǎn)向后的評估波向檢驗評估。根據(jù)評估波向與觀測波向的絕對誤差進行評估，方法如下：a)誤差不大于1.5個方位為100分；b)誤差大于1.5個方位且不大于2個方位，每偏差1°扣1分；c)誤差大于2個方位，每偏差1°扣5分，直至0分；d)單個海域波向得分為該海域所有時次的累加平均，單份預報單波向得分為所有預報海域的累加平均。根據(jù)評估波向與觀測波向的絕對誤差進行檢驗，按公式(8)計算絕對誤差。單個海域波向絕對誤差為該海域所有時次的累加平均，單份預報單波向絕對誤差為所有預報海域的累加平均。7表層海水溫度檢驗評估方法7.1表層海水溫度換算當預報表層海水溫度為單一值時，預報表層海水溫度即為評估海溫；當預報表層海水溫度為區(qū)間值時，預報表層海水溫度的平均值為評估海溫。7.2表層海水溫度絕對誤差表層海水溫度絕對誤差為評估海溫與觀測海溫的絕對誤差值，按公式(9)計算。DT=|FT-MT…DT——表層海水溫度的絕對誤差，單位為攝氏度(℃);FT評估海溫，單位為攝氏度(℃);MT觀測海溫，單位為攝氏度(℃)。7.3表層海水溫度評估根據(jù)評估海溫與觀測海溫的絕對誤差進行評估，方法如下：a)表層海水溫度絕對誤差不大于2℃時為滿分100分；b)表層海水溫度絕對誤差大于2℃且不大于5℃時，每相差0.1℃扣5分；c)表層海水溫度絕對誤差大于5℃時，為0分；d)單個海域表層海水溫度得分為該海域所有時次的累加平均，單份預報單表層海水溫度得分為所有預報海域的累加平均。7.4表層海水溫度檢驗根據(jù)觀測海溫與評估海溫的相對誤差進行檢驗，按公式(10)計算相對誤差。9GB/T41165—2021式中：R海溫——預報表層海水溫度的相對誤差；FT——評估海溫，單位為攝氏度(℃);MT——觀測海溫，單位為攝氏度(℃)。單個海域表層海水溫度相對誤差為該海域所有時次的累加平均，單份預報單表層海水溫度相對誤差為所有預報海域的累加平均。8風暴潮警報檢驗評估方法8.1風暴潮警報等級檢驗評估8.1.1風暴潮警報等級換算風暴潮警報等級和觀測等級的取值根據(jù)表2確定。表2風暴潮警報及觀測等級賦值表等級名稱無預警級別藍色黃色橙色紅色警報等級(FL風暴潮)01234觀測等級(ML風基潮)012348.1.2風暴潮警報等級絕對誤差風暴潮警報等級絕對誤差為警報等級與觀測等級的絕對誤差值，按公式(11)計算。 (11)式中：8.1.3風暴潮警報等級評估根據(jù)警報等級與觀測等級的絕對誤差進行評估，方法如下：a)警報等級絕對誤差為0,評估結(jié)果為100分；b)警報等級絕對誤差為1,評估結(jié)果為80分；c)警報等級絕對誤差為2,評估結(jié)果為60分；d)警報等級絕對誤差大于2,評估結(jié)果為40分。單份風暴潮警報等級得分為所有發(fā)布警報海域的加權(quán)平均，按公式(12)計算。式中：S單份——單份警報單的警報等級得分；GB/T41165—2021nπ——達到紅色預警等級的驗潮站數(shù)；Sπ(i)——警報單中紅色警報驗潮站的警報等級得分；n姬——達到橙色預警等級的驗潮站數(shù)；S橙(i)——警報單中橙色警報驗潮站的警報等級得分；n黃——達到黃色預警等級的驗潮站數(shù)；S黃(i)——警報單中黃色警報驗潮站的警報等級得分；n盤——達到藍色預警等級的驗潮站數(shù)；S藏(i)——警報單中藍色警報驗潮站的警報等級得分；n未達——未達到藍色警戒潮位的驗潮站數(shù)；S未達(i)——警報單中未達到藍色警報驗潮站的警報等級得分。8.1.4風暴潮警報等級檢驗風暴潮警報單等級檢驗用準確率表示，分為預報正確、空報、漏報三種；預報時效內(nèi)每個預報海域有且僅有一次準確、空報或漏報次數(shù)，檢驗方法如下：a)警報等級等于觀測等級，為預報正確，準確率按公式(13)計算?！?13)式中：NA——規(guī)定時效內(nèi)警報準確次數(shù)；NB——規(guī)定時效內(nèi)警報空報次數(shù)；NC——規(guī)定時效內(nèi)警報漏報次數(shù)。b)警報等級大于觀測等級，為空報，空報率按公式(14)計算。式中：c)警報等級小于觀測等級，為漏報，漏報率按公式(15)計算：單份警報的警報準確率、空報率和漏報率為所有警報預報海域的累加平均。8.2潮位評估8.2.1潮位絕對誤差潮位絕對誤差為預報潮位與觀測潮位的絕對誤差值，按公式(16)計算。DE——潮位的絕對誤差，單位為厘米(cm);FE——預報潮位，單位為厘米(cm);8.2.2潮位評估根據(jù)預報潮位與觀測潮位的絕對誤差進行評估，按公式(17)計算。若單站出現(xiàn)超警戒而未發(fā)布預報潮位，視為漏報，此時按照S潮位=0處理。單份風暴潮警報潮位得分為所有預報海域潮位得分的累加平均。8.3潮時評估潮時絕對誤差為預報潮時與觀測潮時的絕對誤差值，按公式(18)計算。DET=|FET-MET| (18)DET——潮時的絕對誤差，單位為小時(h);根據(jù)預報潮時與觀測潮時的絕對誤差進行評估，按公式(19)計算。S潮時——預報潮時得分?！魡握境霈F(xiàn)超警戒而未發(fā)布預報潮時，視為漏報，此時按照S潮時=0處理。單份風暴潮警報潮時得分為所有預報海域潮時得分的累加平均。9海浪警報檢驗評估方法9.1海浪警報等級檢驗評估9.1.1海浪警報等級換算海浪警報等級有近岸和近海兩種類型，分別按近岸和近海兩類情況，將警報單中每個預報海域波高最大值轉(zhuǎn)換為警報評估等級，將對應海域內(nèi)觀測波高最大值轉(zhuǎn)換為觀測等級，近岸和近海的預報與觀測波高值轉(zhuǎn)換等級按表3確定，海浪警報等級和觀測等級的取值按表4確定。表3波高與等級轉(zhuǎn)換表等級等級無——藍色無黃色黃色橙色橙色紅色紅色表4海浪警報及實測等級數(shù)字賦值表類型等級名稱無預警級別藍色黃色橙色紅色近岸警報等級(FL毒浪)01234觀測等級(ML海浪)01234近海警報等級(FL海浪)0—123觀測等級(ML海浪)0 一1239.1.2海浪警報等級絕對誤差海浪警報等級絕對誤差為警報等級與觀測等級的絕對誤差值，按公式(20)計算。式中：DL海浪——海浪警報等級的絕對誤差；FL海浪——警報等級；9.1.3海浪警報等級評估根據(jù)警報等級與觀測等級的絕對誤差進行評估，方法如下：a)警報等級絕對誤差為0,評估結(jié)果為100分；b)警報等級絕對誤差為1,評估結(jié)果為80分；c)警報等級絕對誤差為2,評估結(jié)果為60分；GB/T41165—2021d)警報等級絕對誤差大于2,評估結(jié)果為40分；e)海浪警報等級評估最終得分為所有警報海域的累加平均。9.1.4海浪警報等級檢驗海浪警報單等級檢驗用準確率表示，分為預報正確、空報、漏報三種。預報時效內(nèi)每個預報海域有且僅有一次準確、空報或漏報次數(shù)，檢驗方法如下：a)警報等級等于觀測等級，為預報正確，海浪警報等級準確率按公式(21)計算。式中：NA——規(guī)定時效內(nèi)警報準確次數(shù)；NB——規(guī)定時效內(nèi)警報空報次數(shù)；NC規(guī)定時效內(nèi)警報漏報次數(shù)。b)警報等級大于觀測等級，為空報，空報率按公式(22)計算。式中：c)警報等級小于觀測等級，為漏報，漏報率按公式(23)計算?！?21)式中：POw浪——海浪警報漏報率。單份警報單的警報準確率、空報率和漏報率為所有警報預報海域的累加平均。9.2警報波高評估9.2.1波高絕對誤差波高絕對誤差見6.1.2。9.2.2波高評估原則波高檢驗評估原則見6.1.3。9.2.3波高評估波高評估見6.1.4。10海冰警報評估方法10.1海冰警報等級換算海冰警報等級和觀測等級的取值根據(jù)表5確定。表5海冰警報及實測等級數(shù)字賦值表等級名稱無預警級