陜西省天氣預報技能大賽試卷分析與評估

孫田文，高維英，林 楊，王禎聚

(1.陜西省氣象干部培訓學院，西安 710016； 2.秦嶺和黃土高原生態環境氣象重點實驗室，西安 710016；3.陜西省氣象學會，西安 710016)

天氣預報技能大賽是提升氣象核心業務技術的一種有效手段，是促進廣大預報人員重視業務技術學習、注重理論學習與實踐結合，從而提升預報水平和預報準確率的有效方法，也是預報員展示才華、突破自我、獲得榮譽的平臺。各級管理和預報人員都非常重視[1-2]。氣象技能競賽都是頂尖高手角逐，只有具有扎實的理論和豐富的實踐分析經驗，才能取得優異成績[3]。2005—2018年陜西舉辦了七屆預報技能大賽，組織參加了六屆全國預報技能大賽，促進了預報員隊伍建設，在一定程度提升了陜西天氣預報準確率。第八屆陜西省氣象系統天氣預報技能大賽設置歷史個例天氣預報、強對流天氣臨近預報、理論知識和業務規范、現場分析四個科目。全省13個代表隊(39名選手)和13名個人選手參加了大賽。大賽結合現代氣象預報業務、氣象現代化建設對預報員轉型發展的要求，圍繞提升預報員科學素養的目標，改進題目設置，加強對預報員天氣機理分析和駕馭現代預報技術的綜合考察，新業務新技能的考核。

施麗娟[4]等對全國地面觀測技能競賽考點分析，探討競賽命題的合理性和完整性；通過對考生答題情況的統計，分析地面氣象觀測員在競賽中對各項技術技能知識考點的掌握情況，提出命題觀念和思路。利用難度系數[5]、偏態系數和峰度系數[6-7]等技術分析方法從不同側面分析本次大賽試題的質量，對成績進行分析評估，有助于在今后競賽、業務考試或訓練中組卷更加科學有效。同時分析參賽選手答卷情況，查找參賽預報員在預報理論及應用中存在的問題，幫助其找準薄弱環節，強化天氣發生機理的分析認識[8-9]，進一步提高預報能力、提升成績，以期在即將舉辦的第七屆全國氣象行業天氣預報職業技能競賽中取得優異成績。

1 大賽特點及變化情況

本次大賽四個科目各100分，總分400分。與往屆相比，在以下方面有所調整。

1.1 調整歷史個例預報規則

第1個歷史個例試題類型與往屆無變化。第2個個例題型變化較大：不預報站點要素，需預報災害性天氣種類(12分)，指定1種災害性天氣落區，預報落區需要精確到區縣(23分)，均按照預報TS評分規則評分；需要寫出完整預報理由(15分)。

1.2 調整強對流天氣臨近預報個例

強對流天氣臨近預報不限于考核本省天氣個例，并調整分值，增加預報理由和天氣機理分析的比例。站點強對流天氣預報分值由原來每空3.5分調整為2分，兩個強對流天氣預報個例都要求寫出預報理由，分值由原來僅寫1個個例預報理16分，調整為寫出2個個例預報理由共52分。

1.3 調整理論與規范部分題量

取消不合時宜的業務規范和發展戰略類考試內容，增加了預報新技術、多元資料融合應用、集合預報、預警和預警信號、短臨預報規定、智能網格預報及業務規定考核。

1.4 調整現場考試內容

將往屆競賽的“現場問答”調整為“現場分析”。現場分析要求做出未來24小時預報。與 “現場問答”不同，評委不提問題，由參賽選手分析

預報理由、制作預報，講述分析預報結論(采用PPT形式)。強調對災害性天氣個例進行預報機理分析，更貼近實際預報和天氣會商，增強了實戰演練。

2 競賽試題難度分析

2.1 歷史個例天氣預報

根據難度系數計算規則[5]，試題難度系數

(1)

從歷史個例天氣預報試題難度分析(表1)可以看出，本試卷難度系數為0.36，在難度適宜區下游，屬“較難”。從各單項題型難度系數表可以看出，風力、災害性天氣類型、落區預報的難度系數低于0.3，屬“難”；落區預報的難度系數屬“太難”；而最低氣溫預報難度則屬“易”。

表1 第八屆陜西省氣象系統天氣預報技能大賽歷史個例天氣預報試題難度分析

2.2 強對流天氣臨近預報

強對流天氣臨近預報試卷難度分析見表2。由表2可以看出，整卷難度適中，在各單項中，強冰雹、大風的判別相對比較容易，只有個例2的短時強降水預報難度比較難，預報理由屬適中。

表2 第八屆陜西省氣象系統天氣預報技能大賽強對流天氣試題難度分析

2.3 預報理論與規范

預報理論與業務規范試卷的難度系數為0.63，屬于難度適宜、較容易(見表3)。在各項試題中，單項選測題難度偏小，容易；填空題也屬難度適宜，較容易；多選題和問答題難度均屬適宜，最佳。

表3 第八屆陜西省氣象系統天氣預報技能大賽預報理論與規范試卷難度分析

這次預報理論與規范試卷難度適中，試題易、中、難結合，題量較大，包括50個填空、25個單選題、20個多選題、7個問答題。在考點方面，理論和實際預報業務結合度高，每道題的考點明確，是一套較為科學的試題。

2.4 現場分析

現場分析題屬于主觀打分題，計算其難度系數P=0.77，難度屬于“易”。

2.5 試題的偏態分析和峰度分析

偏態系數α是反映成績頻數分布偏態方向和程度的指標。試題難度不同，會造成偏態系數偏大或偏小。

(2)

其中，n為樣本數，s為標準差，x為各組樣本的平均值，xj為第j個樣本，j=1,2,…,n。α=0時，表示頻數呈正態性分布；α>0時，表示頻數分布右偏(正偏)，數值越大，偏離越多，即成績差的人多，命題偏難；α<0時，表示頻數左偏(負偏)，數值越小，負偏離越多，即成績高的人多，命題偏易。

峰度系數β也是反映試卷正態性的指標，指示成績分布相對于標準分布的尖削程度。

(3)

β在0附近為最好，表明試卷最能區分參考人員的水平層次。當β>0時，成績呈尖峰分布，數值越大，說明試卷中同等難度的試題越多，試卷區分度不高；當β<0時，成績呈平峰分布，說明試卷不同難度的試題比例接近，試卷區分度高。

由表4可以看出，本次競賽的四個單項成績分布為：歷史個例試卷偏態右偏(難題多)，峰度呈尖峰分布(區分度較小)，整體成績低；強對流天氣偏度輕微左偏，峰度負值平峰分布，區分度較高；預報理論與規范偏度適中，但峰度較平，區分度高，分數差異較大；現場分析輕微左偏，成績偏高，能夠區分優劣。綜合來看，四門科目整體搭配合理，偏度和峰度都適中。

表4 第八屆陜西省氣象系統天氣預報技能大賽各科試卷的偏態分析和峰度分析

3 選手成績與卷面分析

大賽滿分400分，52名選手中總成績最高302分，最低183分，平均234分。與上屆成績相比，總成績最高分降低了20分，平均成績降低了25分。總成績300分以上僅1人， 200分以下6人。表5是各科目成績統計情況，可以看出，現場分析成績最高，歷史個例預報成績最低。

3.1 歷史個例預報

3.1.1 成績分布 本次考核的2個歷史天氣個例中，一個為2013年6月19日影響陜西及周邊的一次暴雨過程，另一個為2016年11月22日陜西關中東部及陜南東北部的大雪和大霧天氣過程。由表5可看出，30～40分的人數較多，平均成績36.3分；60分以上僅1人；最低分為不足20分。

表5 第八屆陜西省氣象系統天氣預報大賽各科成績統計表

3.1.2 主要問題 個例1是多年競賽傳統題型，選手總體得分較高，要素預報中溫度誤差較小，得分率高；風速預報誤差較大，得分率低；降水量級和暴雨預報錯誤率較高(表1)。個例2是新題型，重大天氣類型和落區預報錯誤率高，半數選手未能預報出大雪天氣，大多數選手未能預報出大霧，落區方面空漏報均較多；在預報理由方面，選手不能找準關鍵影響因素，也是丟分的主要因素之一(表6)。

3.2 強對流天氣臨近預報

3.2.1 成績分布 強對流天氣的2個個例均是外省天氣個例，每個個例給出4個站點，要求寫出3種強對流天氣的有無，均要求寫出300字以下的預報理由。滿分100分，得分60分以上22人，最高71分，最低41分，平均成績57.6分(表5)。成績在中間的人數多，高分和低分人數少。

3.2.2 解答要點及存在問題 第1個天氣個例是發生在湖南的強對流天氣過程，以強冰雹為主，伴有雷暴大風。參賽選手對強對流天氣發生的主要條件認識不清楚，分析資料不細致，理由敘述凌亂，60%的選手未能看出有利于強對流天氣發生的前傾槽結構，未分析垂直風切變，未判斷是否適合的0 ℃層和20 ℃層；雷達圖分析中，50%選手未能看出三體散射、入流缺口特征。

表6 第八屆陜西省氣象系統天氣預報大賽歷史天氣個例預報單項成績統計

第2個個例是發生在山東的強對流天氣過程，為短時強降水、大風、強冰雹混合的天氣個例，預報和分析難度較大。70%以上選手漏報、錯報一種或兩種災害天氣。預報理由得分差距較大，20%選手天氣學功底深厚，理論扎實，能從多個角度對天氣進行分析；50%的選手抓不住分析要點，冗長的話語中找不出關鍵點，對災害性天氣系統認識模糊。

3.3 預報理論與規范

3.3.1 成績分布 滿分100分，最高成績87分，最低36.8分，平均63.5分。表明參賽選手預報理論知識和業務規范掌握程度差異比較大(表5)。

3.3.2 主要問題

(1)填空題中錯誤率較高的內容有：短臨預報業務方面的規定和流程，關于地轉風、非地轉風、渦度的概念及應用，中氣旋的特征識別，層狀云回波的強度范圍，集合預報技術，冰雹的觸發條件、必要條件及其雷達特征，雷達速度圖判斷輻合輻散，江淮切變等知識點。60%的選手未能準確、熟練掌握。

(2)選擇題中錯誤率較高的有：預警信號的發布規范、ω方程應用、MCC形成機理、雷暴大風雷達特征、高空急流的結構及其對天氣影響機理等，錯誤率達65%。冷渦對強對流天氣的影響機理、霧的判別、Ⅱ型冷鋒及次級環流作用機理、低空急流對天氣的影響機理等知識點，錯誤率達到40%。

(3)多項選擇題錯誤率較高的有：影響雷達譜寬的因素、垂直速度的計算、按不同地理類型劃分鋒面等知識點，錯誤率達70%。智能網格預報業務規范、暴雨形成的有利條件、冷鋒大風的原因、臺風的形成條件、長波調整的因素、西南渦東移條件、熱成風、中云與霧在可見光云圖上的區別、南亞高壓、位渦守恒的條件、雷暴產生或增強的條件、天氣尺度對暴雨的作用等知識點，錯誤率50%。

(4)簡答題及計算題失誤的原因：一是部分選手因為沒有認真閱讀理解題意；二是理論知識掌握不全面，應用不足，答題未切中要點。對阻塞高壓和寒潮地面高壓的特點及兩者的區別認識不清；識別紅外云圖中的天氣系統不熟練，分不清冬季高緯度地區地表與中高云、地表和低云；臺風受力分析及其在西風帶和東風帶的圖形受力分析題75%的選手不會作答；在對流天氣的識別與預警信號發布中，50%選手都漏掉對雷電預警信號的判斷；關于渦度守恒及渦度的計算中，28.8%的選手沒有答題，20%的選手給出了渦度公式，只有6位(占11.5%)選手得到滿分；關于省級格點預報系統的業務流程試題中，有10人滿分，占20%，3位選手沒有答題，說明利用該系統制作預報產品的思路不清。

3.4 現場分析

現場分析試題針對陜北、關中、陜南片區分別出題，所選天氣個例為主要影響本片區的天氣過程。陜北片題為分析預報一次發生在陜北東部的暴雨天氣過程；關中片題為分析預報發生在陜西中部的一次暴雨天氣過程，其中伴有短時強降水、冰雹等強對流天氣；陜南片題為分析預報一次發生在陜西南部的一次大雪(暴雪)天氣過程。

3.4.1 成績分析 滿分100分，最高成績88.8分，最低62.2分，平均77.2分，在四個科目中分數最高。

3.4.2 存在問題

(1)PPT制作不熟練。有的選手隨意堆砌一些圖片，未做使用說明，最主要的天氣現象、天氣落區未標畫出來。

(2)講解表達條理不清晰，資料運用不到位，細網格資料、集合預報產品未分析。

(3)預報理論功底不夠，預報理由和預報結論自相矛盾。一些選手已經分析到存在較強的不穩定、垂直風切變等，但未提到可能出現短時強降水、冰雹等強對流天氣[8]。

4 小結和建議

(1)本次競賽四個科目的試卷難度適宜，其中歷史個例天氣預報試卷較難，理論試卷和強對流試卷難度適宜，現場分析難度較易。

(2) 參賽隊員的成績反映出以下問題：災害天氣類型的預報準確性較低，災害天氣的落區準確率低；風力等級預報錯誤率高；短時強降水和預報理由得分較低；理論不夠扎實，理論與預報應用結合不緊密，天氣分析中預報理由不能切中要點，資料運用不全面。

(3)參賽隊員應堅持長期學習，理論部分要前后融合、綜合運用，進行經常性的模擬考試，鞏固理論基礎，加深理解和應用。

(4)建議經常組織進行專題演練，熟練掌握應用衛星云圖、雷達圖像判別預報重大天氣的基本特征和主要指標；選取全國各地的歷史天氣個例進行推演和研討總結，分析天氣系統發生發展機理，達到舉一反三的效果。