Page 177 - 《高原气象》2025年第3期
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3 期                        潘留杰等：一个基于潜在影响的降水预报评分方法                                          735
                                        C                        随机事件的影响之外， 在降水检验中， 计算TS评分
                               MAR =                     （3）
                                      A + C                      时还存在两种情况需要斟酌： 一是 B 和 C 具有相同
                                       A
                              TS =                       （4）     的地位， 但对不同量级的降水检验而言， 其重要性
                                    A + B + C
                                      A + B                      完全不同， 譬如对气象灾害防御而言， 漏报强降水
                                Bias =                   （5）
                                      A + C                      可能造成严重的损失， 而对于微量降水， 漏报无关
                   从评分定义的公式可以看出， TS 仅受 A、 B 和                    紧要。二是对于 A 而言， 超过单向检验阈值的事件
               C的影响， 与D无关。TS表达式可以变换为：                            计算相同的次数， 但阈值之上不同强度的降水事件
                      TS = [( POD ) -1  + (1 - FAR) -1  - 1] -1  （6）  带来的影响， 可能完全不同， 这种情况即使在双向
                   公式（6）表明， TS评分与命中率 POD 和空报率                    限定阈值评分中也大量存在。图 1给出了三种情景
               FAR有高度的非线性依赖。                                     的示例， 三种场景下暴雨的TS评分完全一致， 但与
               2. 2 灾害性天气评价中TS评分的局限                              图 1（a）相比， 图 1（b）漏报更少。图 1（c）和图 1（a）
                   Mason（1989）分析发现， TS 评分与事件发生频                  具有完全相同的落区和降水量级， 但图 1（c）中， 命
               率紧密相关。为了克服不同气候背景下随机偶然                             中区域的实际降水可能产生更严重的后果， 仍然差
               预 报 正 确 事 件 的 影 响 ，  发 展 了 ETS （Equitable         别巨大， 在这种情景下， TS评分无法反映在哪种情
               Threat Score）评分（Brill and Mesinger， 2009）， 也被     形下， 预报降水能够更好地表达真实降水可能带来
               称作 GSS（Gilbert Skill Score）评分 。事实上， 除去            的潜在影响。


















                                               图1 不同的预报和观测降水场情景示例
                            （a）观测降水面积大于预报面积， （b）预报降水面积大于观测面积， （c）观测降水面积大于预报面积，
                                   同时降水量大于预报降水量。“F”表示预报， “O”表示观测， 数值表示降水的量级
                Fig. 1 Illustrates examples of different scenarios for forecasted and observed precipitation fields.（a） The observed precipitation
                 area is larger than the forecasted area.（b） The forecasted precipitation area is larger than the observed area.（c） The observed
                     precipitation area is larger than the forecasted area， and the precipitation amount is also greater than the forecasted
                          precipitation amount. The letter "F" represents the forecast， the letter "O" represents the observation，
                                         and the numerical values indicate the amount of precipitation

               3  ITS评分定义                                        并不是因降水而导致的直接后果， 而是因预报命中
                                                                 或漏报降水对实际发生降水可能带来的潜在后果
                   大量级降水事件漏报可能会导致严重的气象
                                                                 的刻画。如何加入降水量级的影响， 最重要的是构
               灾害， 是否漏报以及超过阈值命中事件的降水数值                           建降水量级与发生次数的关系。对于命中降水来
               的大小， 都是判断实际降水可能产生影响的重要因                           说， 不同量级的降水应该有不同的权重； 对于漏报
               素。因此， 首先定义影响因子， 进而定义基于影响                          降水来说， 应该有所惩罚， 即使是非常小的降水漏
               的降水预报 ITS 评分。一般来说， 量级较低的降水                        报， 相对于正确的降水预报需要区分对待， 其权重
               造成的气象灾害较小， 量级越大， 可能造成的气象                          也应该不同。结合预报经验和对数性质， 影响因子
               灾害越严重。基于这些原因， 在评分中不仅需要关                           主要采用以下原则： ①影响因子应该对所有量级降
               注不同事件发生的次数， 而且需要加入降水量数值                           水适用； ②锚定一个降水量， 其对应的影响因子为
               的影响， 可能更能表现预报降水对实际观测降水可                           1； ③锚定数值之外的降水量， 其影响因子是锚定
               能带来的影响。需要重点明确的是， 降水影响含义                           降水量影响因子的倍乘， 倍乘系数对于超过锚定数
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