边界层通风量能够表征边界层内水平输送对污染物的扩散能力，是影响近地面污染物累积、传输与消散的重要因素。基于2021—2022年河北省10个站点风廓线雷达、地面气象和环境监测资料，系统分析边界层通风量的时空变化特征和主要影响因子及其与细颗粒物（PM_2.5）污染的关系。结果表明，河北省边界层通风量空间上总体呈“北高南低”分布特征，张家口—承德（简称张承）地区较高，太行山东麓和燕山南麓地区较低；时间上表现为春季最强、夏季最弱，日变化呈午后单峰型特征，且多数站点边界层通风量变化与边界层内平均风速具有较好一致性。张承地区春季PM_2.5质量浓度升高可能与大风沙尘过程有关。秋冬季，边界层通风量与PM_2.5质量浓度超标存在较好的对应关系，确定08：00、14：00和20：00边界层通风量监测阈值分别为2 000、8 000和3 000 m²·s^-1。利用2023—2024年独立资料验证表明，08：00和14：00边界层通风量阈值的平均符合率超过70%，表明所建立的阈值对秋冬季PM_2.5污染过程具有较好的指示能力。

精确预报云底和云顶高度对保障航空飞行安全、指导人工影响天气作业和开展气候研究具有重要意义。基于2023年3月至2025年4月新疆克拉玛依、阿克苏、民丰和哈密4站毫米波云雷达观测资料，分析云频率、云底和云顶高度等要素的时空分布特征，并结合欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）多要素预报数据，利用LightGBM（Light Gradient Boosting Machine）机器学习方法分别建立4站的晴、云分类预测以及云底、云顶高度预报模型，并分析输入特征的贡献度。结果表明，克拉玛依、阿克苏、民丰和哈密4站云频率均低于40%，民丰站最高（38.62%），哈密站最低（25.01%）；民丰和哈密站云频率随高度总体呈单峰分布，克拉玛依和阿克苏站呈双峰分布。各站不同季节均以中云为主，季节变化总体较小，冬季低云频率有所升高。模型检验结果表明，晴、云分类预测准确率均超过90%，云底和云顶高度预报误差分别小于1 000和800 m。ECMWF云覆盖率产品对晴、云分类预测模型的贡献最大，各站点云底和云顶高度预报模型的主要贡献特征均为中高层水汽类产品，不同站点其他特征的贡献存在差异。

水汽垂直分布是山地气象预报和数值模式优化的重要参数，贵阳复杂山地地形使水汽探测面临空间非均匀性强、瞬态变化剧烈等挑战。为评估激光雷达与北斗探空在复杂山地环境下水汽观测的一致性及差异特征，利用贵阳市气象站2024年8月至2025年1月的80条有效水汽廓线（晴天38条、多云14条、雨天28条），以北斗探空观测资料为参照，采用时空匹配、相关分析及误差统计等方法，对距地高度0~1 500 m范围内两种方法获得的水汽混合比廓线进行对比研究。结果表明：激光雷达与北斗探空水汽混合比总体具有较好一致性，近地面层相关系数均大于0.90，并随高度升高相关系数逐渐降低，1 500 m处降至0.58；天气条件对两种观测资料的一致性影响显著，晴天、多云和雨天整体相关系数分别为0.91、0.92、0.78，雨天云层及以上区域进一步降至0.42；两种观测资料的系统性偏差具有明显的分高度层和分天气类型特征，近地面层和边界层偏差较小，自由大气层偏差显著增大；激光雷达具有边界层内分钟级连续观测优势，北斗探空在自由大气层观测稳定性更高，两种观测手段具有较好互补性。

为提高CINRAD/SA-D双偏振天气雷达数据应用质量，基于山东省济南、青岛、烟台、济宁4部CINRAD/SA-D型雷达2023年5—9月观测数据，采用定性定量识别方法，分析4部雷达电磁与地物干扰的空间分布特征，并基于邻域空间相关性的标准差改进算法，对水平反射率因子（Z_H）、差分反射率因子（Z_DR）、协相关系数（ρ_hv）及差分传播相移（Φ_DP）等核心偏振参量的数据稳定性进行定量评估。结果表明：1）电磁干扰呈现“沿海重、内陆轻”的空间分布特性，主要与雷达频点重复配置、沿海站网密度及复杂电磁环境有关；地物干扰表现为点状集中，主要由风电机组运动杂波超出滤波器抑制阈值所致。2）各偏振参量稳定性差异明显：Z_DR稳定性最优，4部雷达超过96%的样本实际标准差低于理论标准差阈值；ρ_hv整体表现较好，达标率超过93%，且新建及技术升级较晚的雷达表现出更优的数据一致性；Z_H稳定性沿海优于内陆，反映了探测环境与下垫面对观测均匀性的综合影响；Φ_DP波动性显著，其数据质量同时受地形复杂度对降水粒子相态分布的调制作用以及雷达系统自身相位测量性能的共同制约。

为提高甘肃中部强对流天气预报预警能力，本文采用定西C波段双偏振雷达观测资料，结合ERA5再分析、探空及地面实况观测资料，对2024年5月24日甘肃中部一次典型强对流天气过程开展分阶段诊断分析。结果表明：此次过程发生在200 hPa高空急流分流辐散、500 hPa槽前正涡度平流与700 hPa低涡切变的叠加区域，高低空耦合形成深厚上升通道；冷高压东移加剧层结不稳定，由地面中尺度辐合线触发对流，过程伴随强降水、冰雹、大风多种灾害，持续时间较长。强冰雹阶段对应超级单体风雹，雷达观测到钩状回波、旁瓣回波，同时出现差分反射率（Differential Reflectivity，Z_DR）柱、相关系数（Correlation Coefficient，CC）谷、差分相移率（Specific Differential Phase，K_DP）“空洞”及Z_DR弧，其中Z_DR柱与CC谷较冰雹落地提前约20 min，后侧下沉气流造成极端大风。飑线阶段表现为弓形低质心回波，前沿水平反射率因子（Horizontal Reflectivity Factor，Z_H）、Z_DR、K_DP柱相互重叠；低层雨冰混杂区产生雷暴大风、短时强降水及局地小冰雹，纯大雨滴区以强降水为主，下沉重力外流形成直线大风。强降水阶段为中β层积混合型云团，以低质心回波为主要特征，Z_DR、K_DP大值与CC小值区分布在4 km以下。混合型阶段强降水与小冰雹混合区Z_DR、CC数值偏低，K_DP数值偏大，并出现Z_DR弧。

为揭示福建暖区暴雨的发生机理，提升区域暴雨预报能力，利用WRF V4.0模式与拉格朗日混合单粒子轨道模型（Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model，HYSPLIT），对2019年5月16日福建三明市暖区暴雨过程开展模拟分析，研究其环流背景、水汽输送规律和云微物理特征。结果表明：（1）此次暖区暴雨发生在高层辐散、低层急流辐合的有利环流配置下，中尺度对流单体“列车效应”是造成极端降水的直接成因，WRF模式较好模拟了本次暴雨过程。（2）南边界为主要水汽输入通道，850 hPa与925 hPa为关键输送层，持续的水汽补给为“列车效应”的维持提供条件。（3）基于Lin参数化方案分类的云内水凝物呈现显著垂直分层结构，模拟显示水汽与霰粒子是降水发展的关键，降水呈夜间增强、清晨达峰值的变化特征。（4）霰碰并过冷水迅速增长，其融化是产生降水的重要启动机制，而云雨碰并过程则主导雨水的持续增长，冰相微物理过程在本次模拟的暖区暴雨中扮演了关键角色。

云贵准静止锋是冬季影响贵州省的重要天气系统，常导致该地区发生凝冻天气。基于1991—2023年逐日地面气象站观测资料，采用小波分析、概率统计等方法，分析冬季云贵准静止锋的时空特征，探讨云贵准静止锋与贵州省凝冻发生概率之间的关系，并对不同类型区域性凝冻过程与云贵准静止锋的发生频次、持续时间、起始时间及锋线位置进行对比分析。结果表明，冬季云贵准静止锋发生日数整体呈增加趋势，平均每年发生50 d，其中1月和2月发生日数最多。冬季云贵准静止锋的出现增加了贵州省凝冻发生的可能性，且随着凝冻影响范围的扩大，云贵准静止锋与凝冻之间的联系更为显著。多数区域性凝冻过程伴随云贵准静止锋活动，且区域性凝冻过程的持续时间通常短于云贵准静止锋的持续时间。其中，全省型区域性凝冻过程的持续时间较长，平均超过10 d·a^-1，其余类型平均持续时间约为5 d·a^-1。多数区域性凝冻过程中，云贵准静止锋早于凝冻过程发生，并晚于或同时与凝冻过程结束，这一特征在全省型和中西部型区域性凝冻过程中更为明显。不同类型区域性凝冻过程对应的云贵准静止锋锋线总体位于云贵交界处靠近云南一侧，其中全省型区域性凝冻过程对应的锋线最长。

为深入分析长江流域主汛期非典型少雨情况下的前兆信号和环流影响机制，本文基于1990—2025年汛前气候因子分析，筛选出与2025年（主汛期6—8月少雨年）气候外强迫相似的2023年，利用多源观测与再分析资料，对比分析2025年和2023年雨情、水情及大气环流特征。结果表明：两年主汛期均呈现降水总量偏少、梅雨偏弱、来水偏少特征，且2025年梅雨期更短、降水偏少更多。两年主汛期西太平洋副热带高压（简称副高）持续偏西，总体不利于水汽向长江流域大规模输送。二者差异在于：2025年南亚高压位置整体更偏北，6—7月副高显著北跳，导致梅雨期缩短；7—8月南亚高压与西风急流的协同作用减弱，台风主要登陆华南，削弱向长江流域的水汽输送，导致中下游降水偏少。2023年副高脊线位置接近气候平均态，南亚高压南北摆动幅度大但偏北程度较弱，西风急流更强，高空辐散抽吸作用明显强于2025年。

玉米是甘肃省主要粮食作物与特色制种产业支柱，开展春玉米与制种玉米气候适应性区划比较研究，对优化全省种植结构、保障粮食与种业安全具有重要现实意义。本文利用甘肃省1961—2020年80个国家级气象站点逐日观测资料、降尺度中国区域地面气象要素驱动数据集（China Meteorological Forcing Dataset， CMFD）高分辨率格点数据、数字高程模型（Digital Elevation Model， DEM）以及土地利用类型数据，以省内春玉米与制种玉米为研究对象，选取日平均气温≥10 ℃活动积温（简称≥10 ℃活动积温）、日照总时数、开花期平均气温、平均相对湿度及连阴雨、高温、霜冻灾害风险指数共7项核心区划指标，采用气候要素多元回归小网格空间推算、模糊隶属度函数及加权综合评判方法，分别开展甘肃省春玉米与制种玉米精细化气候适应性区划，并从指标体系构成、空间适宜格局及年代际变化特征开展系统比较分析。结果表明：春玉米与制种玉米采用相同的基础光温指标及单因子适宜阈值，二者区划的区域差异主要源于制种玉米湿度及气象灾害评价指标；春玉米气候适宜范围更广，在耕地范围内主要分布于河西大部、陇中北部、陇东及陇南区域；制种玉米受湿度条件与灾害风险双重约束，最适宜区仅集中分布于河西走廊中部地带。气候变暖背景下，区域热量资源明显增加，两类玉米适宜种植格局均出现等级跃迁，积温增加推动适宜区向高海拔及偏北区域扩展，而高温灾害风险加剧造成河西走廊西部制种玉米适宜性有所下降。

蒸散发（Evapotranspiration，ET）作为水循环的关键环节，不仅直接影响土壤墒情、河流径流和地下水补给，还在干旱形成与演变过程中发挥重要作用，在气候变暖背景下，准确预估ET变化对理解区域干旱发生机制、提升抗旱能力具有重要意义。本文基于第六次国际耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6，CMIP6）多模式输出的蒸散、平均气温和降水量数据，预估未来三种不同排放情景（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5）下中国北方干旱多发带ET的变化趋势及其影响因素。结果表明：三种排放情景下ET均呈明显增加趋势，变化趋势分别为1.6、2.0、3.7 mm·（10 a）^-1；ET的变化趋势对温室气体排放水平表现出显著响应，排放强度越高，ET增幅越显著；ET年内分布夏季最大，春、秋季次之，冬季最小；春季降水量增加最明显，对ET增量贡献较大；不同排放情景下，气温是ET变化的主导驱动因子，降水起次要调控作用，水热因子驱动强度随排放增大而提升，夏季部分时段降水对ET的约束作用减弱，冬春季节ET对气温的响应更为敏感。

揭示广西桑树不同生育期干旱的时空演变规律，对指导抗旱栽培、保障产业安全具有现实意义。利用广西1961—2025年逐日气温和降水量数据，以标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index，SPEI）为干旱指标，采用线性趋势分析、小波分析和空间插值方法，分析广西桑树不同生育期内的干旱时空特征。结果表明：（1）1961—2025年广西桑树各生育期SPEI以年际波动为主，均无显著线性变化趋势，萌芽期和展叶期存在2~4 a显著短周期，旺长期存在3~4 a和7 a显著短周期，落叶休眠期存在3 a和5~6 a显著短周期，各生育期全局主周期均未通过0.05显著性检验，干旱演变以显著短周期为主。（2）轻旱是影响广西桑树各生育期生产的主要干旱类型，中、重、特旱发生频率逐级降低。萌芽期干旱频率全年最高，轻旱全区普遍高发，桂西北为轻旱核心高值区，中旱呈中部条带高值分布；展叶期轻旱高值区主要分布于桂东、桂西，中旱高发区转移至桂北、桂中、桂东南；旺长期桑树耗水最大，但干旱空间分布相对均匀，仅桂中、桂东区域易出现一定频率局部重旱；落叶休眠期轻旱高发区集中在桂东、桂中，中旱呈现西高东低明显空间格局。

厘清河西走廊及周边区域干旱时空分异规律，可为区域防旱减灾、绿洲农业可持续管理与稳固生态屏障提供科学依据。将河西走廊及周边区域划分为河西西北部、河西东部及祁连山区3个子区域，利用1961—2020年17个气象站点逐月观测资料，以标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index，SPEI）为干旱指标，采用Mann-Kendall突变检验、游程理论及空间插值等方法，分析研究区气候波动特征与干旱时空演变规律。结果表明：（1）河西走廊及周边区域气候总体呈暖湿化趋势，增温速率由高至低依次为河西东部、祁连山区、河西西北部，增温速率分别为0.42、0.38、0.32 ℃·（10 a）^-1；祁连山区降水量以9.1 mm·（10 a）^-1速率显著增多（p<0.05），其余地区降水仅呈微弱上升趋势。（2）多时间尺度干旱过程分析显示：河西西北部干旱为短期响应型，祁连山区与河西东部为累积响应型；研究区干旱强度呈“轻旱普及、中旱扩张、特旱显现”的演变特征，21世纪以来中旱、特旱发生频次显著上升。（3）干旱等级空间分异显著：河西西北部长期以轻旱为主，干旱态势相对稳定；河西东部与祁连山区重旱、特旱发生频率明显增多；祁连山区干旱特征由频次增多转向强度增强，水源涵养功能遭受威胁。

2022年盛夏四川盆地南部（简称川南）遭遇了自1961年有完整气象记录以来最严重的高温干旱事件，给当地农业生产特别是再生稻产业造成严重影响。为揭示此次极端高温干旱的区域性特征及其对再生稻生产的潜在影响，基于川南地区22个国家气象观测站数据，分析2022年盛夏高温时空演变特征与极端性；利用气象干旱综合指数（Meteorological Drought Composite Index，MCI）分析干旱时空动态变化，量化高温干旱复合胁迫日数；进一步结合欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料，从大气环流异常和陆气反馈效应探究极端性高温的成因。结果表明：（1）2022年盛夏川南平均气温为31.9 ℃，较常年偏高4.6 ℃，为历史同期最高值；区域平均降水量仅101.4 mm，较常年偏少69%，为历史同期最低值。（2）本次高温事件分为两轮过程，第一轮持续12 d，第二轮持续35 d，均覆盖全区域；超过40 ℃的高温日数为6~31 d，合江最长达31 d；18个站点日最高气温突破历史极值，叙永达44.3 ℃；单日高温持续时长显著增加，部分站点最长维持20 h。干旱自7月上旬开始，8月下旬达到顶峰，隆昌旱情最重，重、特旱分别持续53、10 d；第二轮高温期间复合胁迫日数（高温≥35 ℃且中旱及以上日数）平均为20 d，隆昌、古蔺等站超过33 d，东部与北部地区为再生稻复合胁迫高风险区。（3）西太平洋副热带高压面积指数距平为1990年以来最高（0.15×10⁵ km²），川南受持续下沉气流控制，晴空辐射增强；土壤湿度距平降至最低（-0.08 m³·m^-3），地表感热通量距平升至最高为12.15 W·m^-2，形成高温与干旱的正反馈机制，使高温、干旱同步加剧。

干旱是全球主要自然灾害之一，严重影响生态环境和农业生产。中国西南地区地形复杂、气候多变，干旱对植被生态系统威胁尤为突出。基于多时间尺度的标准化降水蒸散指数表征干旱过程，结合MODIS遥感影像提取的核归一化植被指数（Kernel Normalized Difference Vegetation Index，kNDVI）与增强型植被指数（Enhanced Vegetation Index，EVI）监测植被生长状况。其中，kNDVI通过核方法缓解了传统归一化植被指数在高覆盖度区域的饱和问题，提高了密集植被环境中的敏感性和抗噪声能力，与EVI共同提供更稳健的植被响应监测。通过像元尺度相关分析揭示干旱与植被响应关系，采用游程理论和多元线性回归方法，系统分析2001—2022年干旱事件的持续时间、严重度和强度特征，并评估植被变化趋势，进一步揭示干旱对植被的累积影响。结果表明：1）西南地区干旱存在显著空间差异，云南东北部与四川盆地干旱频发且严重，持续时间长、强度大；横断山地、若尔盖高原存在一定干旱风险，云贵高原、广西丘陵干旱风险较低。2）在时间尺度上，干旱影响特征不同：短期干旱影响广泛但持续时间短，严重度低；而中长期干旱则表现出更强的累积效应，持续时间和强度显著增加，对植被的影响更为持久。3）植被对干旱的响应存在时空异质性。kNDVI与EVI共同揭示，植被生长主要受中短期（3、6个月）干旱的累积效应主导，约50%的植被面积对该时间尺度的干旱最敏感；两种指数结论的高度一致增强了发现的稳健性，其局部敏感性差异则揭示了植被从短期生理胁迫到长期生物量累积的多路径响应机制。

干旱是黄土高原最主要的自然灾害之一，其时空演变对区域生态系统稳定、农业生产安全及黄河流域高质量发展具有关键影响。基于黄土高原218个气象站点1961—2020年逐日观测数据，利用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散发（Reference Crop Evapotranspiration，ET₀），结合降水量构建水分盈亏序列，计算30 d滑动累积的逐日标准化降水蒸散指数（SPEI-30），分析黄土高原近60 a干旱持续日数、频次及不同等级干旱的时空分布与变化趋势，引入随机森林回归模型量化各气象要素对干旱演变的相对贡献。结果表明：逐日SPEI-30能有效识别干旱发生和持续状态，适用于表征30 d尺度的短期干旱演变特征，可较好地反映黄土高原干旱的动态变化过程。黄土高原干旱持续日数及发生频次存在显著年代际波动与季节差异：1961—1980年与2001—2020年干旱持续日数整体偏长；1981—2000年干旱持续日数相对偏短；春、冬季干旱持续日数与频次呈下降趋势，夏、秋季则均呈上升趋势。影响干旱持续日数变化的气象要素存在显著季节分异特征：春、秋季干旱以降水量为主导驱动因素，贡献率分别为43%、42%；夏、冬季干旱则由ET₀主导，贡献率分别为36%、30%。

全球变暖背景下，分析多种类型干旱时空演变特征及其对温度、降水的响应，对干旱风险评估及水资源管理具有重要意义。基于1982—2022年全球多源观测与再分析数据的自校正帕尔默干旱指数、标准化土壤湿度指数、标准化径流指数及标准化植被健康指数分别表征气象干旱、农业干旱、水文干旱和生态干旱，结合线性趋势分析及多元回归方法，揭示全球不同气候区多种类型干旱的长期趋势、变率以及温度与降水对其的贡献。结果表明：全球气象、水文和生态干旱呈显著加剧趋势，农业干旱呈现北半球缓解、南半球加剧特征；气象干旱变率显著减小但农业、水文干旱变率普遍增加。干旱区各干旱指数响应不一致，农业干旱呈缓解趋势，与气象、水文及生态干旱的加剧趋势相反，且气象与生态干旱变率增幅明显高于其他气候区；湿润区多类型干旱一致加剧，水文干旱加剧更显著。温度对多类型干旱的贡献均显著大于降水，升温加剧干旱，其中干旱区升温对气象、水文与生态干旱加剧的贡献尤为突出；降水量增加对气象、农业、水文干旱均具缓解作用。

为揭示城市复杂道路环境下的路面温度变化规律，针对天津城区立交桥、主干道、跨河桥三种典型道路6个代表性路段，开展冬季（2024年11月至2025年2月）路面温度观测，厘清了三种道路路面温度异质性特征与形成机理，基于增强特征集构建了Lasso、多项式和支持向量机路面温度预报模型。结果表明：受下垫面热力性质和局地微环境条件影响，立交桥、主干道、跨河桥路面温度特征差异显著，跨河桥因低热容结构及强通风散热条件，呈现最大的温度日较差、温度变率，温度极端性最强；立交桥结构热惯性大，温度变化最平缓；主干道受土壤路基储热与人为热的共同调节，夜间最低温度高于桥梁路面。模型构建结果显示，相比仅采用原始气象特征，融合周期特征与时滞特征可显著提升模型预报精度，采用增强特征的Lasso模型RMSE平均降低约18%，RMSE为1.04~1.61 ℃，MAE为0.74~1.33 ℃。Lasso、多项式和支持向量机模型均能有效刻画路面温度演变规律，而Lasso模型在保持预报精度的同时，兼具更优的可解释性与计算效率，应用价值更为突出。误差分析表明，Lasso模型白天预报误差高于夜间，表明模型对短波辐射驱动下的温度高频突变过程刻画能力不足；跨河桥温度极值预报误差相对更大，存在明显的“削峰填谷”现象，其成因与桥体热力特性以及模型以全局误差最小化为目标的训练机制有关。本研究明确了复杂城市道路路面温度的异质性规律及其物理成因，可为城市道路结冰风险的差异化预警与精准化管控提供科学依据。

针对美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）开发的第二代气候预报系统（Climate Forecast System Version 2，CFSv2）对西南地区次季节气温和降水预测存在较大系统偏差的问题，利用1999—2024年西南地区气象台观测资料和模式预测资料，采用非参数百分位映射法对模式日平均气温和降水量进行概率订正，并评估其在不同超前时效和不同时间尺度的预测结果。结果表明：模式能够较好模拟日平均气温近似正态分布特征，但普遍高估较小量级日平均气温和降水量发生概率，低估较大量级日平均气温概率。订正后，不同量级日平均气温和降水量的概率预测偏差得到有效改善，多年平均气温和降水量的空间分布误差及年际变化均方根误差显著降低，但对年际变化相关系数的提升有限。订正后，不同超前时效下日、候、旬和月尺度日平均气温预测技巧均有提高。对于日降水量，订正在日尺度上的效果存在一定不稳定性，但随着检验时间尺度增加，其预测技巧得到不同程度提升，并能够有效延长模式预测时效。

研究新疆复杂地形区大气加权平均温度（T_m）模型对提高干旱半干旱地区全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）反演大气可降水量（Precipitable Water Vapour，PWV）精度具有重要意义。基于新疆9个无线电探空站2021—2024年观测数据，按照地貌特征将研究区划分为山脉区、混合区和盆地区，采用最小二乘回归方法，引入地表气温、高程、年及半年周期项，以及地表气温与高程耦合的地形约束因子，构建了适用于不同地貌分区的大气加权平均温度模型（Terrain-Constrained Temperature Model，TC-TM）。结果表明，TC-TM在新疆地区的偏差、均方根误差和平均绝对误差平均值分别为-0.28、3.34、2.64 K，整体精度优于Bevis、GPT3_1和莫智翔模型；其中，地形约束因子的引入有效增强了模型对复杂地形区温度垂直结构差异的表征能力。在GNSS-PWV反演应用中，TC-TM对应的PWV反演RMSE和相对误差全区均值分别为0.15 mm和1.18%，均优于对比模型。基于地形约束的分区建模策略能够有效提高复杂地形区T_m估算精度及GNSS-PWV反演质量。

为探究中国南方沙尘事件的影响机制，本文选取2025年4月12—14日入侵湖南省的一次典型沙尘过程，利用欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料、风廓线雷达观测数据、空气质量监测数据和叠加地形资料的HYSPLIT后向轨迹分析模型（Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model），重点讨论了湖南地形对沙尘过程中污染物输送与滞留的作用。结果表明：（1）处于南方湿润区的湖南省可受远距离沙尘暴显著影响，此次源自蒙古国与南疆的沙尘沿西北路径南下，成为2000年以来首个覆盖全省的沙尘过程，污染物以外来粗颗粒沙尘为主。（2）湖南马蹄形地形的“通道—滞留”双模态效应是此次沙尘过程持续多日的重要原因，北部平原加速沙尘南下，周边山地阻挡气流使湘南污染长时间滞留，该效应在南方复杂地形区具有普遍性。（3）构建沙尘入侵湖南的概念模型，确定关键预报预警指标：西北及周边地区持续2 d以上的强沙尘暴，蒙古气旋与地面冷锋耦合，以及大范围5级以上偏北风；在此条件下，沙尘气溶胶通过偏西路径进行远距离输送，在48~72 h内影响湖南，并在风向转为偏南后迅速清除。

分析极端气候条件对植被生产力的影响机理，对区域适应和减缓气候变化影响具有重要意义。基于植被总初级生产力（Gross Primary Productivity，GPP）数据与同期极端气候指数，使用二维Copula联合分析、一元线性回归法和Pearson相关系数法等，分析极端气候指数对陕西不同区域、不同植被类型GPP的影响差异。结果表明：1）1981—2018年，全省97.9%的区域植被GPP呈增加趋势，固碳能力稳步提升，其中陕北地区植被GPP增长率最高；2）不同区域植被GPP对极端气候的空间响应存在明显差异，极端低温与极端干旱对陕北和关中地区植被GPP存在显著抑制作用，极端高温和极端降水对陕南地区植被GPP的促进效应突出；3）月尺度是极端气候影响植被生产力的关键时间窗口，其影响强度远高于年和生长季尺度；4）不同极端气候条件对森林、草地、农田GPP的影响呈现明显的植被特异性与季节动态性。

六盘山区积层混合云降水频发，明晰其云垂直结构特征及山地地形影响机制，对提升当地人工影响天气作业能力具有重要意义。本文选取20次积层混合云小雨过程及典型个例，基于Ka波段云雷达、X波段天气雷达、ERA5再分析及微波辐射计等多源资料，系统分析云宏观结构特征、回波强度分布及动力和水汽条件的空间差异。结果表明，六盘山站累计降水量和降水持续时间显著高于东坡大湾站与西坡隆德站，云垂直结构与降水变化在时间和空间上具有良好对应关系，并呈明显的地形分异特征。六盘山站云顶高度、云厚及回波强度均显著高于坡地站点。六盘山区积层混合云小雨过程中，云垂直结构同时具有层状云与对流云特征，在较稳定降水阶段，4~5 km处存在明显0 ℃层亮带结构，中低层（亮带下方）为主要降水贡献区，回波强度平均值为4.1~9.2 dBZ。降水高发阶段云层厚度显著增加，低层强回波区明显增强。典型降水个例分析表明，高低空环流耦合与副热带高压外围水汽输送为降水提供必要的动力和水汽条件，地形通过动力抬升及迎风坡效应调制云体垂直结构，其中东坡水汽供应及云液态水累积能力显著优于西坡，是造成降水空间差异的重要原因。

新疆阿勒泰地区是我国寒潮活动高频区，寒潮天气对其冰雪经济造成严重威胁。基于1960—2023年该地区7个国家级气象站逐日最低气温资料，分析区域性寒潮频数、强度及其变化特征，并构建寒潮综合强度指数。结果表明：1）1960—2023年阿勒泰地区共发生区域性寒潮833次，年均13次；冬季（11月—次年3月）区域性寒潮占比达72.5%；区域性寒潮集中在9月下旬至次年3月中旬，占比为84.3%，其中2月中旬区域性特强寒潮占该时段区域性寒潮总数的52.9%，显示强寒潮活动在冬季中后期高度集中。2）区域性寒潮过程呈显著减少趋势[-0.5次·（10 a）^-1，P<0.05]，但1996—2023年区域性特强寒潮增多至每年平均4次，接近1961—1990年峰值，呈现“总量减少、极端性增强”的演变特征。3）寒潮强度具有明显季节分异：冬季以特强寒潮为主（占比40.4%），春、秋季则以一般寒潮为主；区域性特强寒潮最大24 h降温平均达10.9 ℃（极值为18.5 ℃），累计降温幅度平均为17.6 ℃（极值为30.1 ℃），冬季降温幅度明显高于春、秋季。4）冬季寒潮综合强度指数为0.38，明显高于春季（-0.97）和秋季（-1.06）；近30 a来区域性特强寒潮强度呈上升趋势，表明极端寒潮的强度近期进一步增加。5）冬季降水量距平与寒潮频数距平的同步性达84.1%（P<0.01），寒潮频数距平与寒潮综合强度距平的同步性达77.7%（P<0.01），表明冬季降雪偏多年往往寒潮过程偏多、强度偏强、致灾风险偏高。

为深入认识秦岭及周边地区夏季极端降水的环流特征和形成机制，本文基于2008—2025年地面气象站降水数据和欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料，应用谱聚类方法，将秦岭北部和南部（以34°N为界划分）的区域小时极端降水（Regional Hourly Extreme Precipitation，RHEP）分别归纳为3类和4类典型环流型，探讨夏季RHEP的主要环流特征及水汽、热力和动力条件。结果表明：1）各类环流型200 hPa均受南亚高压边缘附近辐散场影响，500 hPa及以下多表现为西太平洋副高控制下的暖湿气流输送与短波槽、切变线等共同作用；副高外围气流向秦岭及周边输送充沛水汽，并在极端降水区形成明显辐合；不同环流配置及其与复杂地形的抬升辐合效应共同强化垂直运动，是导致RHEP高发区空间分布不同的重要原因。2）各类环流型对流层低层副高外围表现为西南、偏南或东南风异常，部分类型伴随青藏高原东北侧偏北风异常，有利于冷暖气流交汇，从而促进RHEP发生。3）水汽诊断分析表明，阿拉伯海、孟加拉湾、南海、西太平洋以及东海等多源水汽在华南及华东汇合后向秦岭及周边地区输送；秦岭北部和南部区域各环流型以对流层中低层南边界水汽输入为主，部分类型还受东边界水汽输入影响。4）各类环流型RHEP频次最大值均位于特殊地形附近，普遍具有较低对流抑制能量（Convective Inhibition，CIN）和较大的K指数，表明大气不稳定明显，较弱的抬升机制即可触发对流发展。

为探究滇西北高原对流性暴雨的触发机制，利用多源探测资料对2024年6月24日云南丽江市一次典型对流性暴雨过程进行诊断。结果表明：（1）此次过程主要受500 hPa副热带高压和滇缅高压之间的辐合区与700 hPa切变线共同影响，配合冷空气南下形成不稳定层结，为强降水提供了充足的动力条件和有利的环流背景。（2）大暴雨天气过程由局地生成的β中尺度、γ中尺度对流单体产生，对应雷达反射率因子最大达59.5 dBZ，速度图上存在速度模糊、涡旋、弱中气旋等特征。（3）暴雨水汽来源于孟加拉湾和南海，在地形辐合抬升作用下，丽江中部至东南部存在强水汽辐合区，强水汽辐合区与切变线位置对应良好；西南急流输送暖湿气流并增强低层辐合，高层西北急流通过抽吸作用加强上升运动，冷空气入侵进一步促进对流维持，强水汽聚集配合低层辐合、高层辐散的动力抬升条件，是局地大暴雨发生的主要原因。（4）丽江市南北走向山脉与地面辐合线共同作用，通过地形抬升和气流辐合触发并加强对流，成为此次大暴雨过程中对流持续触发和维持的重要因素，偏东气流对强对流发生具有较好的指示意义。（5）积状云降水回波中负闪峰值超前强降水约40 min，而积层混合云降水回波中则出现降水峰值提前现象。

全球变暖背景下，徒骇-马颊河流域极端降水频发，易引发流域性洪水、城市内涝等灾害。针对2024年8月26日该流域极端降水过程，综合运用双偏振雷达、风廓线雷达、毫米波云雷达及雨滴谱等多源新型观测资料，分析其形成机制。结果表明：黄河气旋移动路径较为罕见且移速缓慢，导致强降水长时间持续；水汽源自东海及渤海湾，并在流域上空强烈辐合，为极端降水提供了异常高湿的环境条件；急流的建立及中层冷空气入侵进一步增强动力条件。双偏振雷达和雨滴谱清晰地揭示了极端降水微物理机制的演变特征：暖锋降水阶段，各粒径雨滴数浓度普遍较高，降水最强，小时雨量突破100.0 mm，过程最大分钟雨量达3.1 mm；冷锋降水期间，雨滴谱宽增大，中大粒子数量减少；气旋中心影响降水阶段，雨滴谱宽最广，但粒子数浓度最低，导致雨强最弱。云雷达观测显示，强上升运动促进云系发展，下沉运动及速度谱宽变化反映相态转换与碰并过程，与降水强度具有较好的对应关系。

在气候变暖背景下，极端气候事件的变化趋势备受关注。基于3种机器学习（随机森林、极端随机树和岭回归）模型评估其对中国区域极端气候指数[暖昼指数（TX90p）、冷夜指数（TN10p）、日最大降水量（RX1day）及5 d最大降水量（RX5day）]的模拟能力，并与传统全局偏差订正后的多模式集合方法对比，确定最优模型方案；进一步分析所选取的极端气候指数在不同排放情景（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5）下2024—2100年相对于基准期（1961—1990年）的空间分布及其变化趋势。结果表明：基于机器学习的极端气候指数模拟方案能够在不同程度上提升对极端气候事件的模拟能力，有效减小模拟偏差；2024—2100年中国地区极端暖事件在各排放情景下均显著上升，且高排放（SSP5-8.5）下增幅最大（相较基准期上升约52%），极端冷事件显著减少，且随排放增加减少更明显；空间分布上，TX90p在华北、长江中下游、四川盆地及华南部分地区增幅相对明显，而青藏高原及西北部分高海拔地区增幅相对较小；极端降水指数（RX1day、RX5day）在所有排放情景下均呈增加趋势，且高排放情景下增加最明显，其中RX5day的增强幅度整体高于RX1day；东北和华北地区在极端降水（特别RX5day）上的响应最强，对气候变暖的敏感性更高。