冰雹识别技术研究对提前防御和减轻冰雹灾害具有重要意义。本文基于支持向量机（Support Vector Machine，SVM）模型和Kolmogorov变量筛选过滤器，利用FY-2G卫星的7项反演产品开展冰雹识别方法研究。以贵州省2020—2022年30个冰雹日368组未降雹点与降雹点FY-2G卫星反演产品数据作为数据集，分别基于Linear核函数、Radial Basis Function（RBF）核函数、Sigmoid核函数建立L-SVM模型、RBF-SVM模型、S-SVM模型开展冰雹识别，通过交叉检验提升模型冰雹识别结果的可靠性，并对识别准确率分布进行分析，利用Kolmogorov变量筛选过滤器优化模型输入参数。 结果表明：3种核函数SVM模型均能对降雹点和未降雹点进行有效识别，且准确率均超过70%。其中，RBF-SVM模型对总样本和未降雹点样本的识别准确率最高，分别为87.50%和91.85%；S-SVM模型对降雹点识别准确率最高（89.13%）。利用Kolmogorov变量筛选过滤器优化模型输入参数后，模型识别准确率有不同程度提升。对于未降雹点数据集，优化输入参数后RBF-SVM模型和S-SVM模型识别准确率均达92.93%；对于降雹点数据集，S-SVM模型识别效果最好；对于总数据集识别效果最好的是优化输入参数后的RBF-SVM模型。综合识别效果最好的是输入参数优化后的RBF-SVM模型，若识别降雹区域则主要关注S-SVM模型识别结果。

为提升雷暴大风预警信号的有效性，并在准确率与时间提前量之间实现科学平衡，基于2016—2023年上海地区245个自动气象站观测资料及9个区气象台预警信号，采用百分位法与天气学分型方法，对雷暴大风预警信号进行系统评估。 结果表明，雷暴大风主要发生在4—8月，7月最为频繁；其日变化特征表现为午后至夜间高发；沿江沿海地区易出现特强雷暴大风；雷暴大风预警信号的集中发布时间较实况峰值提前约1 h。整体有效性评分为14.1分（总分100分），特强雷暴大风的平均得分为28.2分，其中暖式切变型得分最高（49.2分），静止锋切变型最低（12.1分）。副热带高压边缘型及静止锋切变型雷暴大风过程中，西北太平洋副热带高压强度偏强、位置偏西。个例分析显示，东北冷涡影响下的高空冷涡型特强雷暴大风预警得分相对较高，但与其他过程类似，当风力达到12级以上时，预警发布时间往往滞后于实况。副高边缘型雷暴大风影响范围较广，各区预警发布普遍及时，有效性评分整体较高。

高时空分辨率的风廓线雷达资料在短时降水的临近预报预警中具有重要价值。基于常规气象观测、区域站资料、美国国家环境预报中心（National Center for Environmental Prediction，NCEP）再分析资料及风廓线雷达组网数据，对2023年山东入汛以来首场大范围暴雨过程进行分析，结果表明，此次过程受高空槽、低涡、低空急流及中尺度切变线共同影响，6月27日为暖区对流，28日以低涡引发的短时强降水为主；强降水主要位于中尺度切变线右侧的正涡度平流区及辐合中心上空，低层辐合与高层辐散的垂直配置为强对流发生提供动力条件；1 km以下超低空风场变化对强降水具有指示意义，低空急流下探及水平风脉动与降水强度呈一定正相关；强降水前1.0 h内低空急流指数与垂直风切变明显增强，降水结束前风切变迅速减弱，近地层出现强切变，风廓线雷达在识别短时强降水临近特征方面具有明显优势。

为提高浙江省夏季区域性暴雨预报的准确性及落区预测精度，基于2010—2023年浙江省75个国家气象站降水观测数据、欧洲中期天气预报中心第五代ERA5再分析资料（0.25°×0.25°）及2020—2023年浙江省客观预报系统（Objective Consensus Forecasting，OCF）模式降水预报产品（0.05°×0.05°），针对187例浙江夏季区域性暴雨过程，进行天气分型，对各类降水的OCF模式产品进行调整，并检验订正效果。 结果表明：1）频率匹配法通过分级调整显著优化降水预报，对30 mm及以下量级降水向下修正，30 mm以上量级向上补偿，暴雨以上TS评分提升4.2%，命中率提高14.3%。2）通过天气形势分型将暴雨划分为静止锋雨带型、暖式切变型、副高型、台风型、台风倒槽型和冷槽型6类，发现不同暴雨类型对频率匹配法的订正响应存在明显差异。其中，暖式切变型、台风倒槽型和冷槽型暴雨的TS评分分别提升11.8%、39.1%和15.4%（OCF模式完全漏报），台风倒槽型暴雨的命中率提升至60.0%；暖式切变型与冷槽型暴雨的漏报率分别降低20.0%和26.0%。3）分类订正策略有效提升了各类型暴雨预报的TS评分和命中率，暴雨落区预测精度显著改善。

伴冻雨的极端暴雪在内蒙古较少出现，研究此类天气对预报预警和灾害防御有重要意义。利用常规气象观测资料、欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料和内蒙古通辽多普勒天气雷达资料，针对2023年11月5—6日内蒙古东南部一次伴冻雨的极端暴雪天气过程，深入分析其发生的环境条件和成因。 结果表明：500 hPa高空冷涡、700 hPa暖式切变线、850 hPa偏东风急流以及北上的地面江淮气旋是此次过程的主要影响系统。冻雨发生时，垂直方向呈现“冷、暖、冷”的层结结构，925~875 hPa存在融化层，雷达基本反射率图中出现零度层亮带；过冷却水粒子和冰晶经零度层亮带进入融化层，之后降落到地面，这一过程符合融化型冻雨的特征。中层西南暖湿气流在低层偏东风形成的冷垫上爬升，产生强烈的动力锋生作用，为极端降雪提供了强劲的动力抬升条件，而强上升运动的存在和长时间维持，是导致极端暴雪天气发生的重要因素。暴雪区低层比湿最大达4~6 g·kg^-1，且低层强水汽辐合维持时间长，为极端暴雪提供了充足的水汽供应。综合来看，此次内蒙古东南部伴随冻雨的极端暴雪天气，是高低空系统相互作用、动力锋生触发的垂直抬升以及持续水汽输送共同作用的结果。

研究江西省短时强降水的变化趋势及其可能成因，以提升短时强降水等极端降水事件的预报预警能力。本文基于1979—2019年江西省84个国家气象观测站的小时降水资料及欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）ERA5大气再分析资料，采用距平化处理、线性倾向估计、Mann-Kendall检验和相关性分析等方法，探究江西省短时强降水的变化趋势及其可能的影响因素。 结果表明：（1）江西省短时强降水具有显著的季节性特征，4—9月的短时强降水频次和占比分别为全年的95.7%和92.4%。（2）根据小时雨量（R），将短时强降水分为20≤R<30 mm（I级）、30≤R<50 mm（Ⅱ级）、R≥50 mm（Ⅲ级）3个级别。其中，I、II级短时强降水的空间分布整体表现为东多西少，山区多于平原和盆地，而III级短时强降水无明显空间分布特征。所有级别的短时强降水年均频次和年占比均呈增长趋势，且在21世纪初发生突变。（3）江西省大气可降水量高值频次距平、低层大气假相当位温距平与江西省短时强降水年均频次距平及其年占比距平呈显著正相关，且相关系数随着短时强降水量级的增加而逐渐降低。短时强降水高、低频年大气环流分析表明，当西太平洋副热带高压和乌拉尔高压异常偏强，并伴随低层异常强盛西南气流时，江西省短时强降水事件偏多，反之则偏少。

东北地区低温春涝事件是指春季（主要为3—4月）出现的温度持续偏低、降水偏多的气象现象，严重影响春耕春播顺利进行。本文利用1961—2020年东北地区104个国家级气象站逐月气温、降水资料和美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心（National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research，NCEP/NCAR）逐月再分析资料，结合海温和相关显著的大气环流指数，通过个例分析，定义了春季低温春涝事件及其判定指标，初步揭示了跨季节尺度下温度、降水等多因子协同作用，以及同期、前期大气环流和海温异常的影响机制。结果表明，春季的持续低温多雨是关键影响因素，而前一年秋季累积降水异常偏多是形成严重低温春涝事件的关键因子；前期冬季北极涛动（Arctic Oscillation，AO）呈负位相、春季西伯利亚高压偏强，东北冷涡和寒潮活跃是重要动力条件；前一年秋冬季发生厄尔尼诺（El Niño）事件时，海温异常有利于东北地区低温春涝事件的发生；当低温春涝事件发生后，东北地区当年春末夏初、盛夏和冬季易出现“旱、涝、旱”交替的现象。

基于三源融合降水产品（China Meteorological Administration Multi-source Merged Precipitation Analysis System，CMPAS）和中尺度数值预报系统（China Meteorological Administration Mesoscale Weather Forecast System，CMA-MESO）预报的逐小时降水数据，分析2021年6—9月京津冀特殊地形下降水的分布特征，进一步评估CMA-MESO的预报性能。 结果表明：（1）京津冀地区实况平均小时降水量大值中心主要位于太行山东部和燕山南麓山前迎风坡海拔100~600 m处，CMA-MESO预报的大值区位于山前迎风坡偏向平原一侧；实况小时降水频率大值中心在太行山山前迎风坡偏向山区一侧，降水强度大值中心分布在山前迎风坡和东部平原地区。（2）京津冀山前迎风坡地区实况平均小时降水量随时间呈现双峰型特征，主峰值出现在午后至前半夜，次峰值出现在凌晨；CMA-MESO预报的主峰值时间与实况接近，但平均小时降水量明显偏大。（3）京津冀山前迎风坡地区实况10 mm·h^-1以上降水量占比大值时段在午后至前半夜和凌晨；CMA-MESO预报的午后至傍晚时段10 mm·h^-1以上降水量偏大，凌晨时段降水量偏小。（4）山前迎风坡地区午后至前半夜降水事件以3 h内的短时降水为主，CMA-MESO较好地把握了这一特征，但预报的短历时降水事件偏多。（5）CMA-MESO预报出了山前迎风坡一侧地形对降水的增幅作用，和山地上空的次级环流，但850 hPa以下比湿预报偏小，14：00（北京时）对流有效位能值明显偏小，也是山前迎风坡降水量存在负偏差中心的原因。

为揭示干旱半干旱地区天气形势与气象要素对大气污染的影响机制，基于2016—2022年欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）提供的第五代大气再分析数据集（ERA5），采用自组织映射神经网络（Self-Organizing Map，SOM）对700 hPa位势高度场和风场进行天气分型，并结合二次曲线拟合解析甘肃不同气候区典型城市气象要素与污染物的非线性关系。 结果表明：1）PM₁₀和PM_2.5质量浓度与气温整体呈负相关，而O₃质量浓度随气温升高非线性增加；低风速（<1 m·s^-1）和高风速（>4 m·s^-1）下，PM₁₀和PM_2.5质量浓度较高，在静风及强风时分别因局地累积和沙尘输送导致颗粒物质量浓度升高，而1~4 m·s^-1的风速有利于前体物积累，导致O₃质量浓度升高；25%~75%的相对湿度条件下污染物质量浓度较高，但其影响存在区域差异，如干旱区的酒泉，在湿度小于25%条件下由于易发生沙尘天气PM₁₀质量浓度较高，PM_2.5由于吸湿增长作用，质量浓度随相对湿度升高而增加，O₃在低湿条件下的消耗降低，其质量浓度随相对湿度升高递减。2）冬春季，以西南高压型和东部低槽型为主导，西南高压型下西部强西北风形成污染物输送通道，东部低压槽型下甘肃地区扩散条件差，其大气形势较为稳定，污染物易积累，导致PM₁₀和PM_2.5质量浓度显著升高。3）夏秋季，以高压型为主导，充沛的太阳辐射与高温条件促使边界层高度抬升，配合暖湿气流输送，为光化学反应提供有利环境，导致O₃质量浓度较高。

黄淮海地区是我国粮食主要产区，气候变暖使该地区气温升高、蒸发加剧，冬春季干旱化趋势愈发明显，给冬小麦生产带来极大威胁，农业灌溉是保障冬小麦丰产的主要举措，而灌溉成本大小直接影响农业从业者的生产积极性，探讨冬小麦抗旱灌溉效益对于制定惠农政策、切实提高农民种植收益具有现实意义。以该地区冬小麦为研究对象，基于1981—2020年冬小麦发育期数据和同时期气象数据，应用缺水指标k划分干旱年型，并以河南3个站点为例应用世界粮食研究（World Food Studies，WOFOST）模型模拟分析不同干旱年型下灌溉抗旱的成本和收益，以期为提升农业产值和农业保险业务提供参考。结果发现，3站点在冬小麦生长期内均受到不同程度的水分胁迫，并以生长季中后段（4月上旬到收获）出现的干旱对产量形成影响最大。河南北部地区严重干旱年需灌5水，一般干旱年灌4水即可达到最大收益；河南东部水分条件相对较好，一般干旱年灌3水即可，严重干旱年出现概率低暂不做考虑。

在气候变暖背景下，昼夜非对称性升温和大气CO₂浓度升高成为气候变化的重要特征与驱动因素。气候变化影响水热资源分布，驱动三大粮食作物（小麦、玉米、水稻）的种植结构、种植界限等发生改变，研究主要粮食作物对气候变暖的响应，对保障粮食安全具有重要意义。基于高密度气象台站资料，采用统计方法分析1990年前、后30 a热量资源变化及其对中国三大粮食作物潜在种植区的可能影响；同时，汇总“大田条件下的自由空气增温实验（Free Air Temperature Increase， FATI）”和“控温控CO₂的开顶箱实验（Open-Top Chamber， OTC）”多站点试验结果，结合文献荟萃方法，探讨气候变暖对三大作物生育期和产量的影响。 结果表明：1）中国农业热量资源总体在增加，农耕期持续天数和积温显著上升，无霜期延长；极端高温日数普遍增多，部分地区（如陕甘宁）农耕期极端低温日数亦有所增加，极端气象灾害风险加剧。2）三大作物种植北界发生了程度不一的北移，潜在适宜种植面积增加。3）气候变暖初期利于冬小麦生长，过度升温将致发育提前、霜冻风险上升，春小麦生育期缩短、产量受限；CO₂浓度升高虽有增产效应，但难以抵消高温带来的不利影响。4）气候变暖通过缩短玉米生育期、减少穗粒数和千粒重，抑制产量形成，夜间增温加剧产量下降；CO₂浓度升高对玉米生长与产量的作用有限，增温为主导因子。5）单纯增温对早稻产量有抑制作用，对晚稻则有促进作用；早稻增温削弱CO₂的增产效应，晚稻则表现为协同促进，提升产量。

基于1961—2023年辽宁地区54个国家气象站逐日最高气温观测资料及美国国家环境预报中心/国家大气研究中心（National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research，NCEP/NCAR）再分析数据，采用区域性高温过程的客观识别标准，对辽宁区域性高温过程进行识别与特征分析，并对其环流背景进行分型。结果表明，1961—2023年，辽宁共发生24次区域性高温过程，主要集中在西部地区，单次过程的最大影响范围可占全部监测站点的55.56%；高温过程最早始于5月下旬，最晚结束于8月中旬，其中以6月中旬发生次数最多；多数过程持续3~4 d，占总数的75%。不同年代区域性高温过程的发生频次和覆盖范围有所差异，表现为20世纪60—80年代过程偏少、范围较小，20世纪90年代起频次增多、影响范围扩大。造成辽宁区域性高温过程的环流形势主要分为2类：暖高压脊型（21次）和纬向环流型（3次）。初夏与盛夏，主要影响系统均为暖高压脊型；盛夏，随着西太平洋副热带高压北抬，纬向环流型出现频率有所上升。

在全球气候变化背景下，极端高温事件频发，且自21世纪以来其发生频率明显增加，对农业生产及人体健康造成深远影响。为探究地形复杂的伊犁河流域极端高温时空演变规律，本文利用1991—2020年该流域11个气象站逐日气温数据，计算夏季日数（SU25）、热夜日数（TR20）、暖昼日数（TX90p）、暖夜日数（TN90p）、日最高气温极高值（TXx）和日最低气温极高值（TNx）6个极端高温指数，并通过线性趋势分析、Mann-Kendall突变检验、经验正交函数分解（Empirical Orthogonal Function decomposition，EOF）以及克里金插值法（Kriging），系统分析伊犁河流域6个极端高温指数的时空变化特征。 结果表明：伊犁河流域大部分极端高温指数整体呈快速增长趋势，且在20世纪90年代至21世纪初发生显著突变。其中SU25、TX90p、TXx和TNx的增长速率突出，2015年后各指数处于加速增长阶段。空间分布上，流域大部分极端高温指数呈现明显的“西北高、东南低”格局：西北部为高温指数高值区，昭苏东北部、特克斯、巩留及尼勒克西南部形成稳定低值中心。由EOF分解得到TXx与TNx的空间分布存在两种典型模态，其演变特征与流域极端高温整体变化趋势具有高度一致性。

研究区域性持续高温过程的变化特征及其发生机理，有利于提取预测指标，为短期气候预测提供参考。本文基于1979—2023年山东省122个国家气象观测站的6月日最高气温资料，结合区域高温过程的变化特征，构建了山东省6月区域持续高温指数（Regional Persistent High-temperature events，RPH）。进一步利用ERA5逐年6月再分析资料，并以北大西洋海温异常为切入点，分析RPH与同期大气环流和海温等背景场之间的关系。 结果表明：山东省6月区域性高温过程具有明显的年际变化特征和线性上升趋势，2000年以后区域高温过程明显增多且强度增强；典型区域高温强年期间，500 hPa位势高度距平场在中高纬呈现“+-+-”型波列结构，850 hPa温度距平场呈现与之对应的“+-+-”冷暖中心分布；北大西洋“+-+”三极型海温异常（North Atlantic Tripole，NAT）与RPH显著正相关，NAT负位相所激发的欧亚遥相关波列与区域高温强年中高纬“+-+-”波列结构密切相关；NAT负位相可激发大气低层向高层的能量上输并向外辐散，其波作用通量沿偏北路径东传至山东上空，造成山东上空能量辐合，有利于正距平高度场维持，此背景下山东上空受下沉运动控制，促进区域高温过程发展。

在全球气候变暖背景下，极端高温事件频发，浙江省2024年7—9月经历破纪录极端高温事件，全省平均高温日数达46 d，重现期估算为82 a一遇。基于浙江省气象站观测数据、中国气象局高分辨率陆面数据同化系统（High Resolution China Meteorological Administration Land Data Assimilation System，HRCLDAS）、美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）海温及欧洲中心第五代再分析资料（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Reanalysis v5，ERA5），采用统计分析与动力诊断等方法，综合分析此次事件的大气环流特征及其与北大西洋海温异常的联系。 结果表明：（1）西太平洋副热带高压西伸和南亚高压的东扩同时增强是造成2024年浙江省极端高温事件的关键动力成因，在此环流控制下，全省为持续性异常下沉运动，云系偏少，绝热增温和辐射增温叠加，直接引发极端高温事件。（2）热带北大西洋海温异常是重要外强迫因子。前期（4—6月）热带北大西洋海温异常偏暖通过激发大气遥相关波列，显著影响东亚至西太平洋的环流，促成西太平洋副热带高压和南亚高压同时增强，诱发极端高温天气。（3）中高纬度环流经向分量偏弱不利于冷空气南下。同时，影响浙江的台风偏少偏弱，降水量偏少，导致浙江异常高温持续时间长、极端性强。

电线覆冰是危害青藏高原东北边坡地区输电线路安全运行的重要因素之一，研究区域内输电线路覆冰时空变化特征，建立覆冰预报模型，对电力部门融冰除冰及冰害防御有重要意义。基于随机森林算法，利用电力部门提供的2019－2022年青藏高原东北边坡地区输电线路覆冰个例，结合覆冰个例沿线气象实况监测资料，训练出最大等值覆冰厚度与气象要素间相关性的回归模型，并对模型进行评价。结果表明：覆冰线路主要分布在甘南高原、陇中高原、陇东高原及陇南山区地带，冬季覆冰事件频发；通过调整随机森林回归模型决策树的棵数、特征个数及最小叶子数可以有效提高模型预测精度；相对湿度、过去24 h降水量对各地理分区导线覆冰有较大影响；随机森林训练出的分区域输电线路最大等值覆冰厚度模型训练集平均绝对误差均小于2.8 mm，决定系数R²>0.7。随机森林模型能够预测青藏高原东北边坡地区输电线路最大等值覆冰厚度，可实现输电线路覆冰的短期预报。

为评价世界粮食研究（World Food Studies，WOFOST）模型对河套灌区食用向日葵的适用性，实现当地向日葵生长过程的动态模拟，使用初始变量扰动法对WOFOST模型参数进行敏感性分析，结合河套灌区巴彦淖尔农业气象试验站2012年向日葵分期播种试验观测资料对WOFOST模型进行参数校准，并进一步结合同年向日葵水分控制试验观测资料、2005—2009年向日葵品比试验数据和2005—2023年向日葵农业气象观测资料对模型的模拟效果进行验证，获得向日葵模型参数，包括各发育阶段比叶面积、最大CO₂同化率、单叶光能利用率及有效积温等。结果表明，模拟的出苗—开花期天数、开花—成熟期天数绝对偏差平均值（Average Absolute Deviation，AD）小于3 d，归一化均方根误差（Normalized Root Mean Squared Error，NRMSE）小于8.00%；叶面积指数（Leaf Area Index，LAI）的AD为0.31 m²·m^-2，NRMSE为27.96%；模拟叶重（Dry Weight of Living Leaves，WLV）、茎重（Dry Weight of Living Stems，WST）、贮存器官生物量（Dry Weight of Living Storage Organs，WSO）、地上生物量（Total above Ground Production，TAGP）及产量的AD为254.04~682.97 kg·hm^-2，NRMSE为9.16%~26.37%。参数校准后的模型能够反映河套灌区向日葵的发育进程变化、叶面积扩展及生物量累积过程，模拟精度较高，具有良好的应用前景。

为提升雷达在短临天气预报业务中对强对流天气的监测预警效能，本文利用银川C波段雷达数据及气象自动站降水资料，系统分析了2018—2022年宁夏北部地区短时强降水时空分布特征，并基于ROSE2.1雷达系统，对短时强降水自动报警产品（User Alarm Information，简称“UAM产品”）参数阈值（R）进行修正优化，通过检验评估不同参数下UAM产品准确率等关键指标，最终构建适用于本地的参数体系。结果表明：宁夏北部短时强降水以贺兰山主峰东麓最多，次峰次之，短时强降水强度最强的区域集中在次峰。银川市短时强降水多发于西夏区、贺兰县和灵武市，石嘴山市多发于平罗县、惠农区，但极端性相对银川市较差。参数评估表明，银川市雷达距离<50 km、小时雨量为20~<50 mm及石嘴山市雷达距离50~100 km、小时雨量为20~<50 mm的场景下，R11参数命中率超70%，且综合评分最优。基于该参数优化的UAM产品在报警落区、时间提前量和准确率等方面均有提升，但对于范围较广、强度较强的短时强降水过程，存在报警强度虚高、虚警率偏高等问题，需进一步改进完善。

随着全球变暖，极端天气气候事件频发，对铁路安全运行带来严峻挑战，尤其是汛期频发的铁路水害，严重威胁铁路运输秩序和行车安全。本文利用甘肃、宁夏境内多年铁路水害历史资料和区域气象站资料，分析了铁路水害的时空分布特征，综合地理区域、暴雨风险区划和强降水频次空间分布，对铁路线路进行科学分类。基于已有研究结论，选取铁路水害发生前3 d逐小时雨量、前24 h累积雨量和前3 d有效雨量作为诱发水害的雨量因子；应用Box-Cox转换及分位数法，研究各类铁路线路水害发生前出巡、限速和封锁雨量警戒阈值的判定；分别选取不同类型降水过程导致的水害个例，检验各指标的可用性。结果显示：1 h雨量、24 h累积雨量和72 h有效雨量分别对短时强降水、特大暴雨和持续性降水过程导致的铁路水害预警指示作用显著；雨量警戒阈值平均可用率可达80%。相关结果可为铁路部门科学决策和防范应急预案的制定提供依据，有助于降低无效巡查成本，切实保障铁路安全、高效运行。

研究爆发性气旋背景下极端雨雪天气的形成机制，对冬季降水预测与雪灾防御具有重要意义。本文基于常规气象观测资料和ERA5再分析资料，从影响系统、水汽条件、动力机制及热力作用等方面，对比分析了2021年11月6—9日（简称“过程Ⅰ”）与2023年11月5—7日（简称“过程Ⅱ”）辽宁地区两次极端雨转暴雪过程的成因与特征。结果表明，高空冷涡与地面爆发性气旋的共同作用是两次过程形成和发展的关键，高低空急流耦合为极端雨雪天气提供了强动力支撑，强降水主要分布在地面气旋北侧；条件性对称不稳定是两次极端雨雪天气的主要动力机制，低层锋区明显，水汽辐合区与锋区配合，有利于强降水形成。低层抬升运动、锋区与水汽辐合区的相位差异，是导致两次过程降水中心强度差异的主要原因。动力与水汽条件的共同作用以及温度条件共同决定降水相态，其中，低层冷锋强度及冷空气入侵时间影响降水相态的转变及雨雪分布。

2017年8月3日20：00—5日14：00（北京时）辽东半岛东北部发生了一次强降水过程，其日降水量突破历史极值。利用地面自动气象站资料、探空资料、多普勒雷达资料、FY-2G卫星云顶亮温数据、欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料，对2017年8月3—5日辽东半岛大暴雨过程的天气形势、中尺度对流系统的发展过程及其触发机制进行诊断分析。结果表明：此次大暴雨过程分为两个强降水阶段，主要由高空槽、低层切变线、副热带高压边缘的暖湿气流、北方干冷空气和地面辐合线共同影响所致；两个阶段短时强降水差异较大，这与低层水汽、环境风垂直切变、锋生强度密切相关，低层水汽丰沛、水平风垂直切变较大、锋生较强时，降水较多；辽东半岛对流层低层的锋生过程、正涡度中心和辐合中心耦合的动力结构，进一步加强了抬升作用，促使对流系统组织化程度更高、强度更强；辽东半岛地面南北辐合线交汇处对流单体合并增强，是产生极端短时强降水（小时降水量≥50 mm）的主要原因，地面辐合线由辽东半岛东北部向西南扩散的干冷空气与其东侧偏南气流所形成；地形阻挡作用和强降水的冷池效应促使东北或偏北气流向南延伸，对流单体后向传播，利于强降水的维持和加强。

在相似环流背景下开展不同降雨强度降水过程的局地关键物理量对比分析，是提升该地区强降水事件精细化预报能力的有效路径。本文基于多源观测数据，对2022年6月28日（简称“6·28”过程）、7月1日（简称“7·1”过程）和7月26日（简称“7·26”过程）天津3次冷涡背景下的雨强突增过程开展物理量阈值分析。结果表明：“6·28”过程中，极强水汽辐合（-8.0×10?? g·hPa?1·cm?2·s?1）、低抬升凝结高度（962 hPa）与深厚暖云层（4.0 km）形成协同效应，叠加冷池出流与低空辐合触发的中尺度涡旋，以及低质心风暴和列车效应，共同导致本次过程雨强最大增幅达96.6 mm·h^-1；“7·26”过程以较高的环境温度（32.1 ℃）和对流有效位能（2 464 J·kg?1）促使高质心风暴垂直发展，但冰相粒子占比增加使得雨强增幅（88.8 mm·h^-1）受限；“7·1”过程受弱垂直风切变（1.3 m·s?1）与冷池强度（21.9 ℃）不足影响，冷池出流无法与低层辐合协同触发新对流，导致雨强增幅最低（55.3 mm·h^-1）。3次过程雨强跃增前均存在共性物理量阈值：对流有效位能大于1 200 J·kg?1、暖云层厚度大于3.1 km、整层大气可降水量大于47.5 mm，且地面辐合线出现时间超前强降水发生时间1.5~2.0 h。此外，回波顶高、组合反射率、垂直累积液态水含量与雨强增量的相关系数均超过0.90，前1 h露点温度变化与雨强增量的相关系数为-0.90。

为加强加密自动站资料在贺兰山东麓暴雨预报中的应用，对2016—2021年该地17次暴雨过程，基于逐时地面气象要素和ERA5再分析资料，按照冷空气强度将其分为冷暖交汇型、暖区型和弱冷空气入侵型，并对比分析其降水分布、环流特征及地面气象要素演变规律。结果表明，冷暖交汇型暴雨高空槽深厚，低层高湿区范围广，但偏南风和水汽通量均较弱，降水范围广，平均雨量大，但降水效率低于暖区型暴雨；暖区型暴雨低层水汽通量及偏南风最强，但高层辐散场最弱，高湿区分散，降水效率高，局地性、极端性强；弱冷空气入侵型暴雨低层暖湿条件优于冷暖交汇型，在高层冷空气触发下，降水量级和对流性强于冷暖交汇型。降水开始前1 h，3类暴雨均降温、升压、风速增大，其中气温变化最明显，露点温度变化各有差异。降水开始前5 h，气温下降、相对湿度上升，以降水前1 h变幅最大，降水开始后趋于稳定，但各型暴雨开始降温时次和幅度不同，相对湿度增长速度不同；露点温度先升后降，降水前1 h至降水后2 h出现极大值；风速变化各有不同。本文得出的指标对于暖区型暴雨效果相对最好，TS评分48.65%，冷暖交汇型次之，弱冷空气入侵型最差。变湿、变压以及露点温度变化3类指标达标率较高（多在50.00%以上），部分超过55.00%，可用于提高暴雨监测预警能力；变温（达标率不足50.00%）和变风（达标率约30.00%）指标预报能力较弱，仍需优化。

研究城市化发展对气候环境的影响，可为城市应对气候变化提供依据。利用1961－2022年西安城区和郊区气象站数据，采用城郊对比、线性倾向估计、M-K检验等，分析城市化发展不同阶段对西安气候环境的影响。结果表明：西安城市热岛效应（Urban Heat Island，UHI）在20世纪90年代后显著增强，且在冬季和春季较强。UHI有明显的日变化和季节变化特征，当日21：00至次日06：00和11：00－16：00为相对稳定的高值和低值时段，冬季最大值出现时间比夏季提前2~3 h，结束时间比夏季滞后2~3 h。城市化发展对最低气温（T_min）的影响贡献率大于最高气温（T_max），对T_max、T_min和气温日较差（Diurnal Temperature Range，DTR）的影响贡献率均在春季最大，对平均气温（T_ave）的影响贡献率在夏季最大。雨岛效应（Urban Rain Island，URI）主要出现在冬季和春季，城市化快速期（1991—2022年）URI增强，城区中雨及以上等级降水增加，强度更强，小雨减少。浑浊岛效应（Urban Turbidity Island，UTI）和干岛效应（Urban Dry Island，UDI）均在冬季和春季较强，就全年而言，城市化快速期城区和郊区日照时数（Sunshine Duration，SD）差值的绝对值为0.73 h，相对湿度（Relative Humidity，RH）差值的绝对值为4.38%。城市化发展对SD和RH的贡献率分别在春季和夏季最大。

全球变暖背景下，新疆极端天气气候事件频发，深入研究气温极值的均一化，将有助于准确分析气候变化特征，为制定有效的气候变化应对策略提供参考。利用RHtestsV5软件中惩罚最大T检验方法（Penalized Maximal T Test，PMT），选用均一化的月平均最高气温和月平均最低气温作为参考序列，对新疆105个国家级地面气象站1951—2022年月极端最高、极端最低气温序列进行均一性检验，分析造成新疆月极端最高、最低气温序列非均一的主要原因，采用分位数匹配（Quantile-Matching，QM）方法对非均一序列进行订正。结果表明：1）105个国家级地面气象站中26站月极端最低气温、8站月极端最高气温序列存在断点，极端最低气温比极端最高气温更易受非自然因素影响；2）台站迁移是极端最高、最低气温序列产生断点的主要原因，极端最高气温产生断点的次要原因是环境变化，而极端最低气温产生断点的原因还包括仪器换型、环境变化和观测时次改变；3）订正前、后全疆年极端最高气温和极端最低气温趋势变化差异不大，但墨玉站等月极端最高、最低气温订正后由降温趋势变为增温趋势，订正后新疆极端最高、最低气温更符合西北地区气候变暖特征，气候变化的空间一致性得到明显改善；4）墨玉极端最高气温和库尔勒极端最低气温订正后的数据序列变化趋势与旧址数据保持一致，且与新疆气候变暖特征的研究结果吻合度更好，说明订正方法具有可靠性和科学性。

为深入了解贵州省气候舒适度的时空演变特征，并为地方旅游产业发展规划提供科学依据，基于贵州省77个国家气象站1974—2023年逐日气象数据，采用综合舒适指数（Comprehensive Comfort Index，CCI）和室外天气舒适指数（Outdoor Weather Comfort Index，OWCI）评价模型，结合最小二乘法、皮尔逊相关分析与M-K突变检验等方法，分析了贵州省气候舒适日数的时空变化特征及其对环境变化的响应。结果表明，CCI与OWCI两种指数模型具有相似的时空变化特征，均能较好地反映贵州省气候舒适度，其中CCI可以更好地反映通过穿衣调节应对不舒适气候的能力，对年尺度气候变化响应更优，OWCI则对环境气象条件变化响应更迅速，在月尺度上表现更好。在气候变化和环境因素共同作用下，贵州省3月及11月的气候舒适日数显著增加，而6—9月则显著减少，其中3月气候舒适日数呈显著增加趋势的站点占比最高，7—8月呈显著减少趋势的站点最多。总体而言，贵州省1—3月及11—12月南部低海拔地区、5—9月西部高海拔地区、4月及10月大部分地区气候舒适度条件较好。