为定量化描述水库人工增雨需求，以浙江兰溪芝堰水库为研究对象，基于降水、径流和水位历史观测数据，采用实际概率分布阈值法确定逐月不同等级水库水位指标（Water Level Index， WLI）百分位阈值，通过熵权法联合表征气象干旱的标准化降水指数（Standardized Precipitation Index， SPI）和表征水文干旱的标准化径流指数（Standardized Streamflow Index， SSI）构建水库整体干旱指数（Drought Index， DI），综合WLI和DI构建水库人工增雨需求指数（Demand Level Index， DLI）等级，研究WLI、DI和DLI时间特征，结合水库历史记录分析DLI的适用性，结果表明：（1）确定的逐月不同等级WLI百分位阈值能够精细化表征水库在一年内不同时期的缺水程度。（2）1990—2019年气象干旱无明显变化，水文干旱程度加大，其中春季变旱趋势最明显。（3）气象（水文）干旱在夏秋季发生总频率为33.9%（35.0%），高于冬春两季的30.0%（28.3%）。重、特旱在春季的发生频率最高，气象和水文干旱发生频率分别为11.2%和10.0%。水文干旱与气象干旱的时滞性不明显，水文干旱平均历时和平均烈度均高于气象干旱，具有更高的危害性。（4）不同等级的DLI年际分布与WLI较为相近，季节分布与DI分布相似。与2004年之前相比，2004年之后增雨需求出现更为频繁，持续存在时间更长。增雨需求在夏季占比最高，为40.0%，但高度、强烈增雨需求在春季占比最高，为14.4%。（5）构建的DLI等级可以较好地表征水库实际需求，当DLI等级大于等于4持续多个月时，水库可能会出现用水紧张并应采取相关紧急措施。

我国自主研发的GRAPES-REPS（Global/Regional Assimilation and Prediction System-Regional Ensemble Prediction System）于2014年投入业务运行，为加深对该系统降水集合预报能力的认识，便于更好应用降水概率预报，本文以2017年5月中旬至6月下旬我国南方地区3次持续性降水过程为例，采用统计检验和个例分析相结合，评估该系统在72 h内不同预报时效的各量级24 h降水预报性能。结果表明：（1）GRAPES-REPS集合平均预报对小雨、中雨有较明显优势，但随着降水量级增大优势逐渐下降，对暴雨预报已不具有优势。其中，小雨预报范围接近观测，中雨（暴雨）有空报（漏报）倾向，大雨在较长预报时效上有空报倾向。（2）采用MRF边界层参数化方案和KF-eta积云对流参数化方案组合方案的控制预报成员和2个扰动预报成员为集合最优成员，其TS评分普遍高于采用其他组合方案的集合成员。（3）整体上集合成员降水预报离散度不足，尤其0~24 h预报时效，Talagrand分布呈U型，对小（大）量级降水预报概率偏大（小）；随着预报时效增加，集合成员预报离散度显著增大，Talagrand分布逐渐接近理想概率分布。（4）集合预报在不同时效对各量级降水概率预报均具有参考价值，大雨、暴雨的概率预报效果优于小雨、中雨。（5）集合预报整体上能够较好把握典型暴雨日降水空间分布形态，对中央气象台漏报的广东中南部暖区暴雨有一定的概率预报能力。

利用2021年春季影响北京的3次沙尘（暴）天气过程（3月15日、28日和4月15日）中激光雷达、激光云高仪和云雷达3种遥感探测设备的探测数据，北京4个国家气象站能见度观测及北京市生态环境监测中心PM₁₀监测数据，综合分析3种遥感探测设备对沙尘监测的特点及优劣，以期提高沙尘天气预报预警技术。结果表明：激光雷达的消光系数和退偏振比可以较准确地区分沙尘气溶胶和大气污染物，在边界层和对流层中下层沙尘表现为高消光系数（>0.30 km^-1）和高退偏振比（>10%）；云高仪的近地面后向散射系数、云底高度与PM₁₀质量浓度、能见度变化有较好的对应关系，也能通过近地面后向散射系数的陡增和云底高度的下降来判断沙尘沉降；云雷达能探测到边界层（0~2 km）内的沙尘和对流层中上层（6~10 km）的沙尘云，且能探测垂直速度。综合来看，激光雷达是3类遥感探测设备中唯一能够区分沙尘和大气污染物的设备；云高仪在近地面层对沙尘的监测效果较好，且能够判断沙尘的持续时间；云雷达的探测距离最远且能探测垂直速度。

近年来宁夏依托独特的自然资源，大力发展星空旅游产业，而星空旅游受气象条件影响很大。本文利用宁夏25个气象站常规气象观测数据、欧洲中期天气预报中心再分析资料及美国国家海洋和大气管理局卫星辐射亮度资料，从云量、光污染、能见度、视宁度、人体舒适度5个方面，构建宁夏星空旅游气候资源适宜度综合评估模型，对不同季节星空旅游气候适宜度开展评估。结果表明：宁夏大部地区一年四季都适宜或非常适宜星空旅游，而市（县、区）城区适宜度相对较低；夏季非常适宜星空旅游的区域最大，大部位于川区，秋、冬季次之，春季最小。

青藏高原作为生态脆弱区，大气颗粒物的质量浓度是生态安全的一项重要指标，研究其时间变化和影响因子的对该地区的环境和生态保护具有重要意义。利用2015—2020年海南州共和县气象局地面气象资料及海南州生态环境局监测点PM₁₀质量浓度资料，分析共和盆地PM₁₀质量浓度变化特征及其与气象因子的关系。结果表明，共和盆地年、春季、冬季PM₁₀平均质量浓度下降趋势显著，夏季与秋季下降趋势不显著，平均月际分布呈双峰型。春季受偏东南风和偏西北风主导风向上的污染物水平输送的共同影响，PM₁₀质量浓度居高不下，冬季受西风影响，PM₁₀质量浓度次之，夏秋季盆地盛行东南风，污染物水平输送减弱，PM₁₀质量浓度较低；月平均PM₁₀质量浓度与月平均风速呈显著正相关，尤其春季更明显。冷空气活动是共和盆地PM₁₀重污染过程的主要原因。共和盆地重污染过程气团路径主要有西南路径和西方路径。

针对弱环境场下局地对流性降水难于准确预报问题，本文以长江下游地区两次局地对流性降水过程为例，通过调整WRF模式中两类边界层参数化方案（YSU和ACM2）的湍流垂直混合强度，探究改善降水预报准确度的一种可行途径。结果表明：在模式默认的垂直混合强度下，YSU方案模拟的对流发展较缓，对流触发时间略晚；ACM2方案则由于垂直混合过强，模拟的对流弱于YSU方案，对流触发时间晚于观测1~2 h。无论是YSU还是ACM2方案，减弱边界层内垂直混合强度能够更准确模拟对流触发及其发展演变。不同垂直混合主要通过影响边界层内位温、水汽混合比、风的垂直分布和能量输送来影响对流过程模拟：减弱垂直混合后，对流前期边界层内更湿冷，风速和垂直风切变增大，同时对流有效位能（Convective Available Potential Energy， CAPE）增加，这些因素利于更早触发对流，模拟的对流强度也更强。

为深入认识冷涡影响下不同类型强对流天气发生条件的差异，利用高空、地面气象观测资料，多普勒天气雷达和风廓线雷达资料，以及欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）第五代大气再分析资料ERA5，对2016年6月13日和2018年6月13日山东两次同受冷涡影响但分别以短时强降水为主和风雹天气为主的不同类型强对流天气过程（分别简称“过程I”、“过程II”）进行了对比分析。结果表明：（1）以短时强降水为主的过程I，降水效率高，在其发展阶段回波质心高度低，成熟阶段形成强降水超级单体，最强降水出现在中气旋附近；以风雹天气为主的过程II，雷暴大风强度具有极端性，对流风暴发展深厚，60 dBZ以上强回波发展至-20 ℃层高度之上并持续，是产生大冰雹的重要原因。两次过程的强风均出现在弓形回波反射率因子核心前部和超级单体后侧下沉气流区。（2）过程I不稳定条件中等，西南气流配合湿区使低层增湿，950~850 hPa形成近饱和层并增厚，干层位于500 hPa以上，构成上干下湿层结，对流在地面辐合线和地面湿舌顶端叠加处触发；过程II热力和动力不稳定强，中空急流与800~600 hPa的显著干层为雷暴大风和冰雹的形成提供了有利条件，触发抬升系统是暖锋，比过程I更深厚。环境条件的差异决定了两次过程天气类型的差异。

降水时空分布的非均匀性，易导致旱涝灾害的形成。全球变暖背景下降水时空分布格局变化有显著的区域性差异，探讨区域降水的非均匀性特征，对粮食安全、防汛抗旱有重要意义。本文基于1951—2020年黑龙江夏季逐日降水量观测资料，对比筛选常用的降水集中期和集中度计算方法，结合相关分析、趋势分析、小波分析等方法，探究黑龙江夏季降水非均匀性特征及其影响因素。结果表明：气候态上，黑龙江夏季降水集中期西南部偏早、东北部偏晚，最早在松嫩平原腹地（7月6—20日），最晚在三江平原腹地（8月10—25日）；夏季降水集中度西部大而中北部、西北部和东南缘小，最小在小兴安岭与三江平原过渡地带，最大在松嫩平原腹地。集中期偏早，集中度易偏大，在强降水早发区夏季降水易前期偏多、后期偏少。黑龙江夏季降水集中期和集中度年际尺度振荡明显，以2.0~4.0 a周期为主，整体无显著变化趋势。夏季降水集中期和集中度受前期、同期大气环流和海温影响明显，整体上夏季降水集中期与5月北美区极涡面积指数显著正相关，而与5月850 hPa西太平洋信风指数和8月斯堪的纳维亚遥相关型指数显著负相关；夏季降水集中度与夏季850 hPa中太平洋信风指数显著正相关，而与6月北非—北大西洋—北美副高脊线位置指数、7月东部型ENSO指数显著负相关，但不同气候指数显著相关区域存在差异。

大气降水是内蒙古干旱半干旱区荒漠草原土壤水分的主要补给来源，也是不同时空尺度上各种生物过程的重要驱动因子。土壤水分对降水响应过程的研究，对于调控地表覆被、科学恢复植被及促进大气降水向土壤水的有效转化具有重要价值。基于荒漠草原站点2012—2020年日降水量与2016—2020年4月下旬至10月下旬逐时降水量及0~50 cm各层土壤水分观测数据，研究降水分布格局及土壤水分对独立降水事件的响应过程。结果表明，研究区小于5.0 mm的降水事件占主导，属于典型的干旱半干旱区降水脉动事件，0~10 cm、>10~20 cm、>20~30 cm、>30~40 cm和>40~50 cm各层土壤水分响应的降水量阈值分别为3.2、9.2、14.3、16.7和25.3 mm。小雨级别独立降水事件能引起0~10 cm土壤水分响应的概率为36.0%，中雨级别独立降水事件能引起0~10 cm、>10~20 cm、>20~30 cm各层土壤水分响应的概率分别为100%、39.5%和7.0%，大雨及以上级别的独立降水事件可以引起0~50 cm各层土壤水分响应，随着土壤深度增加，土壤水分响应强度与概率呈递减态势。降水量、有效降水强度分别与0~40 cm各层土壤水分滞后时间存在显著的负相关关系，降水量与各层土壤水分增量存在极显著正相关关系。降水量与0~20 cm各层土壤水分增量符合多项式函数关系，与>20~50 cm各层土壤水分增量符合线性函数关系。

基于多通道微波辐射计数据与呼和浩特站逐小时降水数据分析 2017、2018年4—9月内蒙古中部干旱和半干旱区35个降水日积分水汽含量、积分液态水含量月变化特征，进一步分析层状云稳定性降水和积状云对流性降水中液态水含量、水汽含量的垂直分布特征和积分液态水含量、积分水汽含量的相位特征。结果表明，降水日积分水汽含量和积分液态水含量具有明显的季节变化特征，两者均在夏季和初秋较大。降水发生前积分水汽含量与积分液态水含量有明显跃增，这种变化在对流性降水中更明显，且超过80%的样本显示积分水汽含量与积分液态水含量存在反相位变化。对流性降水水汽含量主要分布在0~6 km高度，且随高度递减，而液态水含量随高度先增加后减小；稳定性降水水汽含量和液态水含量的垂直分布与对流性降水一致，但两者均小于对流性降水。基于积分水汽含量与积分液态水含量的降水发生判断条件对指导当地人工增雨作业、缓解旱情有实际应用价值。

构建适宜的气象干旱指标是开展干旱监测和干旱评价业务服务的基础。基于1997—2021年四川省155个国家气象站逐日平均气温和降水，以及各县（市、区）农作物播种面积资料，通过改进气象干旱综合指数（Meteorological Drought Composite Index， MCI）中的季节调节系数，形成改进的气象干旱综合指数（Modified Meteorological Drought Composite Index， MCI_m）；再结合历年干旱受灾面积、有效灌溉面积修订区域性干旱过程识别方法，并识别出四川省历年区域性干旱过程51次，然后再利用经验正交函数（Empirical Orthogonal Function，EOF）、旋转经验正交函数（Rotated Empirical Orthogonal Function）、Morlet小波分析法，分析区域性干旱过程时空分布特征。结果表明：1997—2021年四川省发生区域性干旱过程的持续日数呈现出“先变短再增长再变短”，平均影响范围呈现出“先减小再增大再减小”，平均强度和综合强度呈现出“先减弱再增强再减弱”的变化趋势。平均年干旱过程累积日数总体呈现盆地多于盆周山区、盆周山区多于川西高原和攀西地区的特征。年累积MCI_m距平EOF分解空间型存在全区一致特征，同时也存在南北反位相特征。四川省可划分为6个区域性干旱气候区，2009—2015年各区年累积MCI_m周期变化比2001—2008年更明显。改进后的区域性干旱过程识别方法识别出的干旱过程与干旱灾情更为吻合，更能准确反映四川省干旱发生的实际状况。

马铃薯是继水稻、小麦和玉米之后的第四大主粮作物，对保障国家粮食安全有重要意义，为探索黄土高原半干旱区马铃薯（Solanum tuberosum L.）产量、叶片光合生理及干物质积累对水分胁迫的响应特征，以马铃薯主栽品种“新大坪”为试验材料，于2021年进行土壤水分胁迫试验，在块茎膨大关键期（8月）控制土壤水分，设置田间持水量的40%±5%（中度水分胁迫，T1处理）、55%±5%（轻度水分胁迫，T2处理），以田间持水量的75%±5%（充分供水处理，T3）为对照进行分析。结果表明：水分胁迫条件下，马铃薯单株最大块茎重、块茎重和产量均下降，块茎个数减少，屑薯重和屑薯个数显著增加（P<0.05），T1和T2处理产量较T3分别下降30%和13%；叶片净光合速率（Net Photosynthetic Rate，P_n）、气孔导度（Conductance to H₂O，G_s）、胞间CO₂浓度（Intercellular CO₂ Concentration，C_i）显著下降，其中气孔导度（G_s）降幅最大（59%），T1处理水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）较T3提高31%；在弱光区，中度和轻度水分胁迫对P_n影响不显著（P>0.05），在光强大于等于300 μmol·m^-2·s^-1时，处理间差异增大，T1、T2处理P_n较T3平均下降42%和32%；受水分胁迫影响，最大净光合速率（P_nmax）、光补偿点（Light Compensation Point，LCP）和暗呼吸速率（R_d）显著下降（P<0.05），轻度水分胁迫光饱和点（Light Saturation Point，LSP）最高，为893.32 μmol·m^-2·s^-1，中度水分胁迫叶片可利用的光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation，PAR）区间缩小，对强光的利用能力下降；水分胁迫导致根、茎、叶、叶柄干物重下降，其中中度水分胁迫叶柄降幅最大（63%），叶片次之（57%），根最小（53%）。该研究可为黄土高原半干旱区马铃薯干旱灾损评估和土壤水分的高效利用提供理论依据。

干旱是制约我国粮食产量和品质提升的主要农业气象灾害之一。土壤水分与矿质元素交互作用，共同影响冬小麦的生长发育及产量、品质，探究水分关键期冬小麦叶片矿质元素积累、产量和籽粒品质对不同程度干旱胁迫的响应，对科学施肥和干旱灾害防御具有现实意义。本文以冬小麦品种“齐麦2号”为试材，在水分关键期（拔节—扬花期）设计5个梯度的水分控制试验（T1处理为适宜水平，T2、T3、T4处理分别按照基准补水量75.0 mm的80%、50%、25%一次性补水，T5处理不补水），模拟研究水分关键期干旱胁迫对冬小麦叶片氮、磷、钾矿质元素积累和光合色素、光合参数以及产量和籽粒品质的影响。结果表明：水分控制期间至复水后，T1处理下冬小麦叶片全氮、全磷、光合色素含量及最大净光合速率（Maximum Net Photosynthetic Rate，P_nmax）、表观量子效率（Apparent Quantum Efficiency，AQE）、光饱和点（Light Saturation Point，LSP）均最高，受干旱胁迫影响，T2、T3、T4和T5处理下上述要素均显著降低，且干旱胁迫程度越重降低幅度越大，T5处理叶片全氮、全磷含量和叶绿素a、叶绿素a+b、类胡萝卜含量及P_nmax、AQE、LSP分别较T1处理降低1.68%、0.15%、0.90 mg·g^-1、1.05 mg·g^-1、0.21 mg·g^-1、64.6%、65.8%、31.2%，而叶片全钾含量、光补偿点（Light Compensation Point，LCP）则随干旱胁迫加剧而升高，T5处理分别较T1处理升高1.20%和84.0%；干旱胁迫还造成冬小麦穗粒数、成穗率、千粒重显著降低，T5处理理论产量和籽粒蛋白质含量分别较T1处理降低56.6%和30.1%，而籽粒淀粉含量较T1处理升高11.6%。

气候变化背景下，为探索黄土高原半干旱区春玉米光合生理过程对土壤水分、温度变化的响应机制，以春玉米为研究对象，于2017年在中国气象局定西干旱气象与生态环境试验基地进行盆栽水分控制试验，在春玉米七叶期设置对照处理（Control，简称“CK处理”，土壤水分为田间持水量的80%）和控水处理（Water Stress，简称“WS处理”，土壤水分为田间持水量的45%~50%）以及3个叶片温度梯度，分别为适宜温度25 ℃、高温35 ℃及极端高温40 ℃（CK处理对应CK-25、CK-35及CK-40；WS处理对应WS-25、WS-35及WS-40），分析春玉米叶片气体交换参数和水分利用效率对土壤水分、温度变化的响应特征。结果表明：在一定的光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation， PAR）范围内，春玉米叶片净光合速率（Net Photosynthetic Rate， P_n）随PAR的增加逐渐增大。水分供给不足时，随着PAR不断增加，WS处理春玉米叶片气孔限制因素向非气孔限制因素转变，光合作用出现明显的光抑制，WS-35处理叶片P_n最大，WS处理叶片P_n在PAR高值区明显小于CK处理，且不同温度梯度下叶片达到光饱和的PAR下降；与CK-40处理相比，WS-40处理春玉米叶片P_n随PAR增大显著减小（P<0.05），光合作用表现出明显的光抑制。水分供给充足时，蒸腾速率（Transpiration Rate， T_r）随温度升高而增大；水分供给不足时，WS-40处理春玉米叶片T_r、气孔限制（L_s）较CK-40处理显著降低（P<0.05），胞间CO₂浓度（C_i）显著增加（P<0.05）。WS-40处理春玉米T_r随着PAR的增大而减小，水分利用效率（Water Use Efficiency， WUE）较CK处理高。该研究可为气候变化背景下黄土高原半干旱区春玉米应对极端气候生理特征变化提供参考。

广发、频发的干旱事件已造成了严重的作物减产，深入解析玉米对干旱的响应过程及机制，对准确评估干旱影响进而合理指导玉米生产具有重要现实意义。基于锦州农业气象试验站已布设的干旱-复水联动试验平台（CK：自然降水处理；RD：2020年6月30日至8月10日控水，之后复水），监测净光合速率（Net Photosynthetic Rate， P_n）、蒸腾速率（Transpiration Rate， T_r）、日茎流量（Daily Stem Flow， DSF）、玉米产量构成要素等参数。结果表明，拔节期，与CK处理相比，RD处理控水初期P_n降低5.0%，T_r增加12.4%，但均不显著；灌浆期，当土壤含水量（Soil Water Content， SWC）降至40.0%后，RD处理下P_n、T_r及DSF显著降低，分别降低至CK处理水平的23.6%和6.9%和32.5%，灌浆期叶片光合产物大部分向果穗输送，耗水能力大于拔节期，干旱对P_n、T_r及DSF的抑制效应更为明显。乳熟期，RD处理进入复水阶段，P_n、T_r和DSF增加，分别恢复至CK处理水平的61.5%、75.0%和46.6%，说明控水期间降低的P_n、T_r和DSF无法在复水期间完全恢复。控水通过显著降低叶含水率（Leaf Water Ratio， LWR）、茎含水率（Stem Water Ratio， SWR）而显著降低P_n和T_r，其中LWR与P_n和T_r的相关系数分别为0.55和0.84；SWR与P_n和T_r的相关系数分别为0.59和0.67。拔节期至灌浆期连续控水可能导致光合器官活性下降，复水也未能使其恢复，最终导致作物减产，与CK处理相比，RD处理下穗长、穗粗、百粒重等产量结构要素显著降低，造成54.0%的减产率。

干旱是当今世界出现频率最高、持续时间最长、危害范围最广的重大气象灾害，对全球农业、生态、社会发展和国民经济等影响巨大而广泛。农业旱灾是影响农业生产的重要因素，农业生产关乎着国家粮食安全。我国是一个农业大国，同时也是一个旱灾频发的国家，深入了解农业干旱灾害的成因、影响特征、旱灾强度、严重程度以及作物致灾的生理过程和机理等是提升农业干旱灾害监测预测预警水平、减轻和防御灾害损失、提高国家粮食安全生产需要解决的重要科学问题。本文综合回顾了国内外不同程度的农业干旱及其对粮食生产影响的最新研究进展，从农作物形态、生理、细胞和分子水平等方面探究了干旱影响特征及机制，围绕粮食生产如何有效应对农业干旱问题，评述了当前农业干旱监测的主要指标、方法、预警系统等，针对农业可持续发展和干旱新特征，讨论了当前防旱减灾和农业干旱应对的现状，强调了适应与减缓并举的一系列干旱应对措施，在此基础上结合国家、区域和行业发展需求提出了今后应着重加强的重要科学问题、研究对策及学科发展展望。

近年来，人工智能技术在图像识别领域取得了突破性进展，为探寻人工智能模型在武汉地区雷达回波临近预报中的应用价值，本文利用湖北武汉市2015—2020年雷达回波和降水量观测资料，对PredRNN++、MIM、CrevNet和PhyDNet 4种深度学习模型进行雷达回波临近预报训练，并基于2021年汛期雷达回波资料进行雷达回波临近预报。在此基础上，通过降水强度和降水面积指数筛选降水过程，并以均方误差（Mean Square Error， MSE）、结构相似性指数（Structural Similarity Index Measurement， SSIM）、命中率（Probability of Detection， POD）、空报率（False Alarm Rate， FAR）和临界成功指数（Critical Success Index， CSI）为指标，检验评估上述4种深度学习模型和光流法对2021年汛期武汉地区雷达回波的临近预报性能。结果表明：（1）整体来看，MIM模型的MSE最小、POD最高，MIM和PredRNN++模型的SSIM并列最高；所有深度学习模型的FAR均低于光流法，且PhyDNet模型的FAR最低；除CrevNet模型外，其余3种深度学习模型的CSI均高于光流法，且MIM模型的CSI最高。（2）预报的前12 min，光流法的CSI最高，而在18~120 min MIM模型的CSI最高，显示了深度学习模型长预报时效的优势。（3）随着回波强度增加，深度学习模型和光流法的POD和CSI均迅速降低，而FAR光流法与各模型则表现出不同的变化规律。（4）随着区域性降水强度增加，深度学习模型的预报能力均先降低后明显增强，而光流法对降水强度变化的敏感性较弱，故在强降水背景下深度学习模型的CSI较光流法增幅最大；对于局地一般对流性降水过程，所有深度学习模型和光流法的预报能力均大幅降低。（5）暴雨个例分析结果表明，深度学习模型不仅具备一定回波强度变化的预报能力，而且对回波运动的预报能力也明显高于光流法，展示了深度学习模型良好的应用前景。

基于四川地区1990—2019年的逐日2 m最高、最低温度站点实况数据，对气温转折天气过程进行统计和分析，在此基础上，应用LightGBM（Light Gradient Boosting Machine）算法及NCEP/NCAR（National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research）逐日再分析资料，构建气温转折天气过程变温订正模型。结果表明：（1）出现气温转折过程最多的区域是高原与盆地的边坡过渡区，最少的是盆地；（2）各区域的气温转折过程具有明显的季节差异，均表现为春季最多、冬季最少，且春季的气温转折过程明显多于其他3季；（3）在1990—2019年验证集中，LightGBM订正模型表现较好，准确率为78.64%，平均绝对误差为1.35 ℃。（4）在2020年的独立样本测试中，LightGBM订正模型的准确率为53.60%，平均绝对误差为2.19 ℃，整体订正效果优于ECMWF模式（European Centre for Medium-Range Weather Forecasting）、中央台城镇预报指导报（SCMOC）及四川省气象台数值预报客观释用城镇预报指导报（SPCO）的预报。

为深入认识对流尺度集合预报对川渝地区降水的预报性能，利用2020—2021年暖季（5—9月）川渝地区7 213个自动气象站逐日降水观测数据，综合评估对流尺度集合预报系统的控制预报（Control Forecast， CNTL）、集合平均（Ensemble Mean， MEAN）和概率匹配平均（Probability-matched Ensemble Mean， PM）对川渝地区降水的预报能力，并对比不同起报时次（08：00和20：00，北京时，下同）的预报差异。结果表明：（1）PM和MEAN的预报性能相对CNTL有所提高，MEAN对中雨和大雨量级降水预报具有指示意义，PM对大量级降水具有明显的预报优势。（2）模式预报的降水频率在小雨量级相比观测呈区域一致的正偏差，中雨及以上量级降水的预报正偏差集中在大巴山、华蓥山、武陵山脉等高海拔山区，预报负偏差主要位于四川盆地和丘陵区域，MEAN对小雨和中雨（大雨和暴雨）的预报正（负）偏差最明显。（3）08：00起报的36 h时效临界成功指数（Critical Success Index， CSI）和命中率（Probability of Detection， POD）整体高于20：00起报的48 h时效预报结果，但08：00起报的降水频率对高海拔山区的高估更明显。（4）PM和MEAN对四川盆地2021年9月4—7日强降水过程的降水落区预报优于CNTL，这是因为集合预报能够更好地把握天气系统的位置和形状特征。

国家气象信息中心基于多源观测数据，利用数据融合与同化技术研制的实况分析产品已通过业务准入评审并发布。为保证实况分析产品评估结果的客观性和真实性，对参与实况分析产品检验评估的数据源——地面站点资料的代表性进行研究。选取2020年5—8月四川省地面气象站点经度、纬度、坡度、坡向、数据可用性等10个降水影响指标，利用相关分析、主成分分析，在指标筛选基础上，通过确定各影响指标的权重，形成各地面站点的综合影响指标，并对其进行分级检验。结果表明：10个影响指标经过筛选保留5个指标，其权重从大到小依次为数据可用性、设备稳定性、坡度变率、地表粗糙度、海拔高度；四川盆地内站点综合影响指标值大部分在0.9以上，综合影响指标值较低的站点主要分布在四川省甘孜州、阿坝州和凉山州，这与上述区域地形复杂、站点代表性较差密切相关；通过综合影响指标的分级评估，将指标值在0.8以上的站点数据作为降水实况分析产品评估的“真值”数据源较合理。

为了探明气温与呼吸系统疾病住院人数的关系，合理实施辽宁省县域城市疾病预防预警，基于2016—2018年辽宁省北票市和西丰县两县域城市的逐日气象观测资料和呼吸系统疾病住院病例资料，分析当地呼吸系统疾病住院就诊人数的季节分布特征及其年龄分布特征。在此基础上，采用广义相加模型（Generalized Additive Model，GAM）和分布滞后非线性模型（the Distributed Lag Non-linear Model，DLNM）探究了气温对呼吸系统疾病住院人数的影响，并按性别、年龄分层建模，使用归因分值（Attributable Fraction，AF）量化了暴露在特定气温（极端低温、中度低温、中度高温、极端高温）范围内的患病风险。结果表明，两地呼吸系统疾病住院人数全年峰值出现在冬春季，患病人群以少儿和老年人群居多。北票市、西丰县人群的最适宜气温分别为26.2、22.2 ℃；气温对呼吸系统疾病患病的影响以低温滞后效应为主，高温存在即时效应但并不显著。北票市和西丰县分别有27.0%（95%置信区间为20.3%~32.9%）和29.0%（95%置信区间为22.1%~35.0%）的呼吸系统住院人数归因于气温，且患病风险主要以中度低温为主，北票市和西丰县患病归因于中度低温分别占25.9%（95%置信区间为19.5%~31.5%）和28.1%（95%置信区间为21.5%~33.9%）。就年龄分布而言，与成年组相比，少儿组和老年组中归因于中度低温的患病百分比均较高，此外老年组对极端低温也较敏感。就性别而言，女性比男性更容易受低温影响。辽宁省两县域城市的气温对不同人群的影响不同，气温对女性与老年居民造成的发病风险较大。

为了探究银川市大气边界层逆温特征和影响因素及其与冬季PM_2.5污染的关系，利用2015—2020年银川气象站探空、地面气象观测资料及银川市空气质量监测数据，在分析银川市大气边界层逆温及地面气象要素特征基础上，以冬季为研究时段，探讨逆温与地面气象要素对PM_2.5污染的影响。结果表明：（1）银川市清晨大气边界层较傍晚更易出现逆温，且逆温多为贴地逆温，贴地逆温较悬浮逆温强度大、厚度小；逆温频率和厚度冬季最大、夏季最小，逆温强度秋季最强、夏季最弱。（2）冬季晴天，地面平均风速1.0~1.5 m·s^-1、相对湿度30%~60%的气象条件下易出现逆温。（3）贴地逆温是影响冬季PM_2.5污染天气的主要气象因素之一，当逆温厚度超过596 m、强度超过1.4 ℃·（100 m）^-1时，易出现PM_2.5污染天气，且随着逆温厚度增大、强度增强，污染加重。（4）冬季PM_2.5污染天气下，清晨天空状况多为晴天，通常地面平均风速小于1.3 m·s^-1、相对湿度大于54%，且随着湿度增大污染加重。（5）边界层高度与PM_2.5质量浓度存在显著负相关，边界层高度越低，PM_2.5污染越重。