【第56回 気象予報士試験 専門知識】問14 ME・RMSE・見逃し率・空振り率をわかりやすく解説

こんにちは！今回は第56回 気象予報士試験 専門知識 問14を解説します！

この問題は、冬季30日間の最高気温・最低気温について、実況と予報の分布図から予報の評価を読み取る問題です。

受験生がつまずきやすいのは、MEとRMSEの違い、そして見逃し率と空振り率の判定方向です。

この問題で重要なポイント

  • MEは平均誤差で、予報の系統的な偏りを見る。
  • MEが正なら、予報が実況より高めに出ている。
  • RMSEは誤差のばらつき・大きさを見る。
  • RMSEは正負の誤差が打ち消されない。
  • 冬日は最低気温が0℃未満の日である。
  • 真冬日は最高気温が0℃未満の日である。
  • 見逃しは「実況あり・予報なし」。
  • 空振りは「予報あり・実況なし」。

■ 問題文

図は、A地点とB地点における冬季の30日間の最高気温と最低気温について、実況と予報の分布を示したものである。この図について述べた次の文(a)〜(d)の正誤の組み合わせとして正しいものを、下記の①〜⑤の中から1つ選べ。ただし、見逃し率および空振り率は全予報数に対する割合とする。

(a) 最低気温の予報について、系統的な偏りを平均誤差（ME）により求めると、正の偏りがあるのはA地点である。

(b) 最高気温の予報について、二乗平均平方根誤差（RMSE）により予報誤差を求めると、B地点の方が予報精度がよい。

(c) 冬日の予報の見逃し率は、A地点の方がB地点よりも低い。

(d) 真冬日の予報の空振り率は、A地点の方がB地点よりも低い。

図
選択肢 (a) (b) (c) (d)
①正正正誤
②正正誤誤
③正誤誤正
④誤正誤正
⑤誤誤正正

■ 解答

②

(a) 正
(b) 正
(c) 誤
(d) 誤

■ 解き方の方針

この問題は、図の点の分布を45度線と0℃の線で見るのがポイントです。

ME・RMSE
↓
45度線からのずれを見る

冬日・真冬日
↓
実況0℃未満か
予報0℃未満かを見る

まず、MEとRMSEでは見る場所が違います。

指標 見るもの ポイント
ME 平均的な偏り 高め予報か低め予報か
RMSE 誤差の大きさ 45度線からどれだけ散らばるか

次に、冬日・真冬日は0℃を境に判断します。

用語 条件
冬日 最低気温が0℃未満
真冬日 最高気温が0℃未満

■ 補足講義：MEとRMSEの違い

MEは平均誤差です。

ME ＝ 予報誤差の平均
↓
予報 − 実況 の平均

MEが正なら、全体として予報が実況より高めです。 MEが負なら、全体として予報が実況より低めです。

一方、RMSEは誤差を二乗してから平均するため、正負の誤差が打ち消されません。

RMSE
↓
誤差を二乗
↓
平均
↓
平方根
↓
誤差の大きさを見る

ここが重要

MEは正負の誤差が打ち消し合います。 そのため、MEが0に近くても、予報がよく当たっているとは限りません。

RMSEは誤差の大きさを見たいときに使います。

■ (a) 最低気温のMEで正の偏りがあるのはA地点？

(a)は正しいです。

最低気温の図では、横軸が実況、縦軸が予報です。

45度線より上に点が多い場合、予報値が実況値より高いことを意味します。

45度線の見方

点が45度線より上
↓
予報 ＞ 実況
↓
高め予報
↓
MEは正

点が45度線より下
↓
予報 ＜ 実況
↓
低め予報
↓
MEは負

A地点の最低気温では、点が全体的に45度線より上側に分布しており、予報が実況より高めに出ています。

したがって、A地点に正の偏りがあると判断できます。

よって、(a)は正しいです。

■ (b) 最高気温のRMSEではB地点の方が精度がよい？

(b)は正しいです。

RMSEは、予報値と実況値の誤差の大きさを見る指標です。

図では、点が45度線に近いほど誤差が小さく、RMSEも小さくなります。

RMSEの図での見方

45度線に近い
↓
誤差が小さい
↓
RMSEが小さい
↓
予報精度がよい

最高気温の図を見ると、B地点の方がA地点よりも点が45度線付近にまとまっています。

A地点はばらつきが大きく、B地点はばらつきが小さいため、B地点の方がRMSEは小さく、予報精度がよいと判断できます。

したがって、(b)は正しいです。

■ 補足講義：見逃し率と空振り率

見逃し率と空振り率は、名前だけで覚えると混乱しやすいです。

用語 意味 イメージ
見逃し 実況では発生したが、予報しなかった 起きたのに予報できなかった
空振り 予報したが、実況では発生しなかった 予報したのに起きなかった

この問題では、冬日と真冬日を0℃未満で判断します。

冬日
↓
最低気温の実況が0℃未満

真冬日
↓
最高気温の実況が0℃未満

■ (c) 冬日の見逃し率はA地点の方が低い？

(c)は誤りです。

冬日は、最低気温が0℃未満の日です。

見逃しは、実況では冬日だったのに、予報では冬日と予報しなかった場合です。

冬日の見逃し

実況の最低気温 ＜ 0℃
↓
本当は冬日
↓
予報の最低気温 ≧ 0℃
↓
冬日を見逃し

図では、横軸が実況、縦軸が予報です。

したがって、冬日の見逃しは、横軸が0℃未満で、縦軸が0℃以上の領域にある点です。

A地点の最低気温は、実況が0℃未満なのに予報が0℃以上となる点が比較的多く、B地点より見逃し率が高くなります。

したがって、「A地点の方がB地点よりも低い」という(d)ではなく(c)の記述は誤りです。

ここで止まりやすいポイント

見逃しは「予報が外れた」ではなく、実況では起きたのに予報しなかったです。

冬日の見逃しでは、横軸が0℃未満、縦軸が0℃以上の領域を見ると判断できます。

よって、(c)は誤りです。

■ (d) 真冬日の空振り率はA地点の方が低い？

(d)は誤りです。

真冬日は、最高気温が0℃未満の日です。

空振りは、予報では真冬日としたのに、実況では真冬日ではなかった場合です。

真冬日の空振り

予報の最高気温 ＜ 0℃
↓
真冬日と予報
↓
実況の最高気温 ≧ 0℃
↓
実際は真冬日ではない
↓
空振り

図では、横軸が実況、縦軸が予報です。

したがって、真冬日の空振りは、横軸が0℃以上で、縦軸が0℃未満の領域にある点です。

A地点の最高気温では、この空振りにあたる点がB地点より多く見られます。

したがって、A地点の方が空振り率は高く、「A地点の方がB地点よりも低い」という記述は誤りです。

ここがひっかけ

見逃しと空振りは、見る領域が逆になります。

真冬日の空振りでは、予報が0℃未満、実況が0℃以上の点を数えます。

よって、(d)は誤りです。

■ 選択肢確認表

選択肢 判定 理由
(a) 正 A地点の最低気温は、予報が実況より高めに出る傾向があり、MEが正となるため。
(b) 正 B地点の最高気温は、点が45度線付近にまとまり、RMSEが小さく予報精度がよいため。
(c) 誤 冬日の見逃しは、実況0℃未満・予報0℃以上の点であり、A地点の方がB地点より低いとはいえないため。
(d) 誤 真冬日の空振りは、予報0℃未満・実況0℃以上の点であり、A地点の方がB地点より低いとはいえないため。

以上より、組み合わせは(a)正、(b)正、(c)誤、(d)誤です。

したがって、正解は②です。

■ 受験生がつまずくポイント

1. MEを「誤差の大きさ」と思ってしまう

MEは平均誤差なので、系統的な偏りを見る指標です。誤差の大きさを見るならRMSEです。

2. RMSEとMEの違いがあいまいになる

MEは正負の誤差が打ち消されます。RMSEは誤差を二乗するため、打ち消されず、ばらつきの大きさを評価できます。

3. 45度線の意味を読み違える

横軸が実況、縦軸が予報です。45度線より上なら予報が高め、下なら予報が低めです。

4. 見逃しと空振りを逆にする

見逃しは「起きたのに予報しなかった」、空振りは「予報したのに起きなかった」です。この違いを必ず押さえましょう。

5. 冬日と真冬日の条件を混同する

冬日は最低気温が0℃未満、真冬日は最高気温が0℃未満です。最低気温を見るのか最高気温を見るのかを先に確認しましょう。

■ まとめ

  • MEは系統的な偏りを表す。
  • A地点の最低気温は正の偏りがある。
  • RMSEは誤差の大きさを表す。
  • B地点の最高気温は45度線に近く、予報精度がよい。
  • 冬日は最低気温が0℃未満の日である。
  • 真冬日は最高気温が0℃未満の日である。
  • 見逃しは「実況あり・予報なし」。
  • 空振りは「予報あり・実況なし」。

正解は②

この問題で必ず押さえたいこと

ME
↓
平均誤差
↓
高め・低めの偏りを見る

RMSE
↓
誤差の大きさ
↓
45度線からのばらつきを見る

見逃し
↓
実況あり
予報なし

空振り
↓
予報あり
実況なし

※ 本記事では、一般財団法人 気象業務支援センターより利用許諾を受けて、気象予報士試験問題を掲載しています。
問題文の著作権は一般財団法人 気象業務支援センターに帰属します。

以上、第56回 専門知識 問14の解説でした！

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