伴随全球气候变暖，极端降水事件明显增多，造成的灾害损失日益增加。青藏高原作为全球气候变化敏感区域，开展该区域极端降水事件时空变化特征研究有助于提升高原气候预测和防灾减灾能力。利用1961—2017年青藏高原中东部68个气象站逐日降水观测数据，通过百分位阈值法和线性倾向估计法，结合极端降水指数，分析该区域极端降水时空分布及变化趋势，探讨不同等级降水对总降水量的贡献。结果表明：青藏高原中东部地区各极端降水指数总体均由东南向西北递减，东南部是总降水和极端降水高值区，但该区域对整体降水量增加的影响较小。近57 a来，各极端降水指数整体均呈增加趋势，总降水量及其强度、强降水量、1日最大降水量和连续5 d最大降水量增加趋势显著，强降水量气候倾向率大于特强降水量，且强降水量占比明显增大，而特强降水量占比略有减小，表明强降水量增加对总降水量的贡献更大。强降水量和强降水、中雨日数与总降水量及其强度的变化趋势空间分布基本一致，区域东北部为显著增加区，中雨、强降水日数及雨量的增加导致高原中东部总降水量和极端降水量增加。
三峡库区地处长江流域腹地，是典型的气象灾害频发区和生态环境脆弱区，夏季小时强降水（Hourly Heavy Rainfall，HHR）因突发性强、预测难度大等极易致灾。利用中国气象局国家气象信息中心提供的逐小时降水量观测资料，分析1992—2021年三峡库区夏季HHR和强降水事件（Heavy Rainfall Event，HRE）的精细化时空分布特征。结果表明，三峡库区夏季HHR局地性强、强度大，其降水量对夏季总降水量贡献大，且主要源于降水频次的贡献，库区东南部是高值中心。近30 a来，三峡库区夏季HHR降水量呈不显著增加趋势；HHR的降水量和频次日变化均呈双峰型，峰值分别出现在清晨和下午，且日峰值时间位相与地形相关。三峡库区夏季HRE以短历时（1~6 h）为主，其降水量多为20~60 mm，而长历时（>12 h）发生少，其降水量多为60~100 mm。短历时HRE多开始于下午，其最大小时降水量也多发生于下午，而中历时（7~12 h）和长历时HRE多开始于夜间，二者的最大小时降水量均多发生于清晨。
气象要素特征的定点精细化分析和预报评估对重大体育赛事气象保障有重要意义。利用国家气象信息中心三源融合降水分析产品和欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）ERA5再分析资料，分析第十四届全国运动会（简称“十四运”）西安、延安、安康关键场馆的气象要素特征，并检验ECMWF、中国气象局中尺度数值预报系统（China Meteorological Administration Mesoscale Model，CMA-MESO）预报产品和国家气象中心网格指导预报产品（SCMOC）对3个关键场馆降水、气温和风的预报表现。主要结论如下：（1）十四运历史同期3个关键场馆发生降水的概率较高，开、闭幕日举行地西安场馆历史上出现降水的概率分别为46%和44%，平均降水量分别为24.6、9.8 mm，且降水量和降水概率峰值多出现在午后至傍晚。（2）十四运历史同期3个场馆夜间气温相对较低，白天快速升温，日平均气温大多为12~18 ℃，适宜赛事活动;3个场馆盛行偏东风或偏南风，西安、安康场馆风速小，适宜赛事活动，而延安场馆出现4级以上风的频次较高，对赛事有不利影响。（3）整体而言，十四运历史同期SCMOC在3个场馆的晴雨预报准确率最高，但降水频次预报较实况明显偏低，有漏报的风险;SCMOC对阻塞型和两槽一脊型降水过程的晴雨预报有明显优势，而ECMWF对低涡底部型降水过程预报表现较好，且TS值最稳定。ECMWF的气温预报准确率优于SCMOC和CMA-MESO，而SCMOC的风速预报具有绝对优势。（4）十四运期间3种产品的预报性能差异与历史同期基本一致，但整体预报评分高于历史同期。
土壤温度反映土壤的热状态，对地表能量交换起重要作用，是影响土壤水热再分配的关键性因素。高寒山区水热传输复杂且特殊，准确模拟土壤温度对于研究高寒山区水循环过程有重要意义。CLM 5.0 （Community Land Model 5.0）是CLM模式的最新版本，是目前国际上最先进的陆面过程模式之一。本文基于黑河流域上游9个典型观测站实测数据，对CLM 5.0的土壤温度模拟性能进行评估。结果表明：（1）CLM 5.0可以很好地模拟土壤温度在高寒山区的年内变化和年际变化，但模拟值相较实测值普遍存在低估。（2）CLM 5.0对土壤温度的模拟性能在高寒草甸略高于草地，土壤浅层优于深层。（3）CLM 5.0模拟的土壤温度在生长季和非生长季均呈现低估，且非生长季低估更明显;在冻结期和非冻结期均为低估，且冻结期低估更明显。（4）非生长季土壤温度的明显低估主要是冻结期土壤温度的明显低估引起，CLM 5.0中土壤冰的模拟偏差是主要原因。以上结论可为陆面过程模式CLM 5.0在高寒山区的应用及改进提供科学依据。
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。
研究秦淮河流域气象水文要素变化特征及径流变化归因对该流域水旱灾害防御工作具有重要指导意义。利用秦淮河流域气象水文观测数据和遥感资料，采用β-z-h三参数综合指示法、联合突变检测法等分析该流域气象水文序列时空变化趋势、变异点和变异度，采用弹性系数法定量评估气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明：（1）秦淮河流域年平均气温和年径流深呈显著增加趋势，且未来仍将保持显著增长趋势；年降水量和参考作物蒸散量呈不显著增加趋势，且未来仍将维持微弱上升；年平均相对湿度呈显著减少趋势，且未来仍将维持显著减少。年降水量未发生变异，年平均相对湿度在2004年发生巨变异，年平均气温在1994年发生强变异，年参考作物蒸散量在2003年发生中变异，年径流深在2002年发生弱变异。（2）基准期（1981—2002年）和变化期（2003—2019年）秦淮河流域径流深与降水量呈显著正相关，与参考作物蒸散量、下垫面指数呈负相关；变化期较基准期参考作物蒸散量和下垫面指数弹性系数增大，而降水量弹性系数减小，下垫面指数的变化对径流增加贡献量较大（91.20%），表明人类活动引起的下垫面变化是径流增加的主要因素，起正贡献作用。秦淮河流域城市发展应充分考虑土地利用和覆被变化的水文效应，一方面保护滞蓄能力较强的耕地和林地，另一方面关注气候变化带来的防洪压力。
在全球增暖背景下，我国干旱灾害的严重程度、持续时间和影响范围均呈增加趋势。气象干旱是干旱灾害发生的前提，厘清气象干旱形成原因，对提高干旱预警能力、制定干旱灾害应对策略和防御措施有重要科学意义。本文较为全面地梳理了我国气象干旱成因的研究进展。首先，考虑干旱的成因具有区域差异性，分别总结了我国西北、华北、东北、华东、华南及西南6个区域的干旱成因；考虑干旱的时间持续性，基于季节干旱、两季连旱和三季连旱，分别从冷暖空气、位势高度场、海温场异常等方面归纳各区域不同持续时间气象干旱形成的主要影响因子。其次，提出了目前我国气象干旱成因研究面临的科学问题和未来研究方向。鉴于已有的干旱成因研究多以对单一影响因子研究为主，即便考虑了干旱形成的多个影响因子，但仍然相对缺乏对多因子间协同作用的定量分析，因此未来需要关注不同影响因子对气象干旱形成的贡献率及彼此间协同作用的定量关系。
利用FY-2G静止卫星数据反演的云宏微观特征参量(简称“云参量”)，对2018—2020年青海全省及3个子研究区云参量时空分布特征进行分析。结果表明：云顶高度(cloud top height， CTH)、云顶温度(cloud top temperature， CTT)、过冷层厚度(overcooled layer depth， OLD)、云光学厚度(cloud optical depth， COD)、云粒子有效半径(effective radius， ER)及液水路径(liquid water path， LWP) 6个云参量全省区域年平均值分别为3.8 km、-9.7 ℃、2.0 km、7.1、7.1 μm及63.7 g∙m-2。纬度相同的柴达木盆地、青海东北部除CTT外，其余云参量月变化大致呈双峰双谷分布，峰值基本出现在5、11月，谷值基本出现在8、9月及12、1月，三江源各云参量大致呈单峰分布，峰值基本在11月。各云参量年平均值空间分布均呈沿地形和山脉走向分布的特征，除CTT外，其余云参量高值区与高大山脉相对应、低值区与沙漠盆地及低海拔地区相对应，柴达木盆地在四季均存在一低值区，夏季低值区范围最大，三江源地区及青海祁连山区在春、冬季存在明显高值区。三江源地区OLD、COD及LWP在春季及秋季较大，青海东北部地区OLD、LWP在春季最大，而春、秋季则是进行以水源涵养、抗旱减灾等为目的的人工增雨作业的较佳时机。
基于WRF（weather research and forecasting）中尺度数值模式,对2018年7月10日六盘山区一次典型的暴雨天气过程进行模拟,分析此次过程的动力场、水汽场、云降水微物理结构的演变特征,通过改变模式初始场中六盘山地形高度进行敏感性试验,对六盘山地形影响该地区降水机制进行讨论。结果表明：蒙古冷涡底部冷空气和副热带高压西侧暖湿气流在六盘山区交汇配合低层700 hPa切变线辐合抬升导致此次暴雨过程;控制试验较好地模拟出雨带的分布范围、强降水中心位置及动力场结构特征,在降水发展和旺盛阶段,东南暖湿气流受地形强迫抬升和地形绕流共同影响,六盘山西坡和东坡均为上升气流,配合700 hPa切变线系统在六盘山山脊处上升气流汇聚加强,将云水带到负温层形成过冷水,云水、冰晶、雪和霰在0 ℃层至-40 ℃层之间共存,有利于冰相粒子碰冻增长和贝吉龙过程发生;地形敏感性试验发现改变地形对降水落区范围影响不大,而地形增高使六盘山区降水量级显著增大,尤其强降水更多集中在迎风坡一侧（山脉东侧）,地形强迫抬升作用使得上升气流和水汽的垂直输送进一步加强,云中冰相过程发展充分,过冷云水为雪和霰的增长提供有利条件,因此使得地面降水增多。
针对2016年湖北梅雨期3次(“6·19”、“7·5”和“7·19” )暴雨过程,首先对比了汉口站探空数据与汉口、咸宁两个风廓线雷达站水平风速、风向,发现“6·19”和“7·5”过程汉口风廓线雷达站3 km以下水平风速和探空数据较为接近,而3次过程中咸宁风廓线雷达站8 km以下水平风向、风速和汉口站探空数据基本吻合。在此基础上利用风廓线雷达资料并结合常规、加密自动气象站资料,对3次过程中水平风场、平均垂直速度及其变率、水平风速垂直切变、大气折射率结构常数($C_{n}^{2}$)等进行分析。结果表明:(1)降水开始前西南风速明显增大,中层干冷空气入侵和地面冷池形成的中尺度偏东气流是“6·19”过程50站出现大于等于17.2 m·s -1大风的主要原因,“7·5”和“7·19”过程西南急流长时间维持及1 km以下的偏东气流则是短时强降水持续时间较长的诱因;(2)梅雨期暴雨期间风廓线雷达观测的水平风速垂直切变、平均垂直速度及其变率随高度变化较小,较强上升运动区域主要集中在4 km高度以下;(3) $C_{n}^{2}$显示强降水发生前大气水汽含量有一增加过程,且整层水汽含量深厚,$C_{n}^{2}$大值区的消失对应降水结束。
利用青海省东部地区2018年7—9月、2019年4—9月、2020年4—7月FY-2G卫星反演的云特征参量及地面小时降水数据,分析了云顶高度、云顶温度、云光学厚度和云粒子有效半径4种云特征参量对降水频率及降水强度的指示性。结果表明:(1)单云特征参量中,云光学厚度对降水频率指示性最强。中雨、大雨频率分别随云顶温度下降、云顶高度及云光学厚度增加呈明显增加趋势,而小雨频率随之呈减小趋势。(2)双云特征参量(云光学厚度和云顶温度)对降水频率指示性优于单云特征参量,降水频率随云光学厚度增加及云顶温度下降而增大。当云光学厚度为21~30且云顶温度大于0 ℃时,小雨频率最大。云光学厚度大于40且云顶温度为-45~-31 ℃时,中雨频率最大。云光学厚度大于40且云顶温度小于-45 ℃时,大雨频率最大。(3)三云特征参量(云顶温度、云光学厚度和云粒子有效半径)对降水频率指示性优于单云特征参量,但比双云特征参量降水频率指示性弱。
