土壤温、湿度是陆面过程的重要参数，也是大气数值模式下边界条件的重要物理参量。由于土壤湿度的观测站点较少，土壤温湿度的空间资料较少，另外，土壤温湿度作为干旱预测的主要内容，需要知道未来时刻的土壤温湿度变化。因此，如何获得未来时刻土壤温湿度的时空变化具有重要意义。本文根据土壤湿度的记忆性特点，通过机器学习方法试图获得模式中土壤湿度的时空变化。采用卷积神经网络算法（Convolutional Neural Networks，CNN），考虑土壤温度对土壤湿度的影响，选取ERA5 0~7、7~28、28~100、100~289 cm深度层土壤温、湿度作为预测因子，对月、季尺度上土壤湿度变化进行预测。结果表明，本方法能提前6个月对土壤湿度进行可靠有效地预测；预测的浅层（0~28 cm）与深层（28~289 cm）土壤湿度平均偏差分别小于0.05、0.02 m³·m^-3；在湿润区，平均偏差基本在0.03 m³·m^-3以内，表现出较好的效果。本文的预测方法和结果，既可用于土壤干旱的预测，也可作为数值模式初边界场的形成。

利用SRTM资料建立天水雷达站周边地物分布,滤除雷达回波中的地物回波和其他杂波。在此基础上基于陇东南6次3类降水过程,进行Z-I关系参数本地化试验,最后比较庆阳西峰新一代天气雷达和天水雷达探测重合范围内的反射率因子。结果表明:SRTM资料可以很好地模拟地物回波的分布;雷达反射率因子相对于降水有一定超前;本地化的Z-I关系参数与其他地区有明显区别,A值偏小而b值偏大;天水新一代天气雷达可能存在系统性的回波强度偏低。

利用甘肃省1981—2018年81个国家气象观测站逐小时降水资料和NCEP再分析资料,重点分析甘肃省不同落区极端暴雨天气过程的气候与环流特征。结果表明:(1)甘肃极端暴雨天气过程主要发生在河东地区的陇南、天水、平凉、庆阳一带,强降水中心集中在陇南的康县、徽县;按照降水落区,可划分为陇东型、陇南型、陇东南型和分散型4类。(2)甘肃7—8月最易出现极端暴雨天气,8月中旬最多,陇南出现时间早于陇东,且暴雨的夜雨特征和对流性特征较为显著,陇南和陇东南暴雨的夜雨特征较陇东更为明显。(3)近38 a甘肃极端暴雨过程存在2.5、5、10 a尺度的周期,其中2.5 a的周期振荡最明显。(4)甘肃极端暴雨天气与副高密切相关,暴雨落区与副高位置关系显著,陇东型还与北部高压脊底部的偏东气流有关,分散型还与南海的热带低压有关,陇南型和陇东南型还取决于高原短波槽的强度及位置。

利用酒泉地区4 个测风塔( 2009 年10 月至2010 年9 月) 一年的近地层风场观测资料，对该地区近地层风场的月平均风速及方差、风场日变化特征、垂直变化、风向玫瑰、最大风速、风速威布尔分布、低空风切变等特征进行了分析。结果表明: 酒泉地区一年中近地层平均风速最大出现在夏季或春季，对应的风向最多为东风或西风方向，最小出现在冬季; 近地层平均风速具有上层风速夜晚大，白天小，中间存在一个日变化较小的转换层; 近地层平均风速廓线，不论冬夏底层风速均随高度的增高而增大，且夜晚比白天增大得快。近地层风垂直切变8 月份白天风速垂直切变较夜晚小，最靠近地面一层的风切变最大，存在一个风切变最小的中间层; 冬季表现出和夏季不一致的特征。夏季近地层主频风向东风方向占多数，冬季近地层主频风向为东、西风方向占多数，存在较大季节差异。

通过WRF 模式对西北地区1、4 月份风速的模拟，检验了大气数值模式的模拟性能和误差大小。结果表明，WRF 模式在风场模拟上具有较好的性能，在地面加热较强、增温较快、风速较大的4月份模拟效果要好于强风频发但风速较4 月份小的1 月份; 4 月份10 ～ 70 m 各高度上48 h 内的平均相对误差在10%以下，相关系数＞ 0． 80，通过99% 的置信度; 1 月份各高度48 h 的平均相对误差在20%以内，但二者呈负相关，相关系数绝对值＞ 0． 30，通过99% 的置信度; 在选取的2 个模拟时段内，在阵性大风出现的时段模拟值明显小于观测值。意味着风作为高层动量下传、低层地形和热力作用共同的产物，在西北地区植被稀疏、地形复杂的环境下，模式边界层的参数化是关键。

用茶卡站冻结日数与季风指数的相关简单说明高原冻融过程与东亚夏季风之间存在联系。作为个例，对沱沱河区域1998,1999年从冬到夏过渡季节的冻融过程与感、潜热变化及东亚夏季风建立之间的关系进行了初步分析。结果表明:从冬到夏的过渡季节中，青藏高原的冻融过程与高原加热存在着联系，土壤季节性冻融使得高原地表向大气的感、潜热输送随季节发生变化，青藏高原的加热作用对东亚夏季风的爆发时间和强度有重要影响。因此，高原地表过程中土壤冻融过程在东亚夏季风的爆发过程中扮演着重要角色。

干旱区的气候模拟有着很强特殊性。气候模式是研究和探讨干旱区形成物理机制的有效手段和工具。介绍了近年来国内外干旱气候数值模拟和试验的研究与进展，总结和评述了陆面过程中地表反照率、土壤湿度、植被状况的参数化和对气候的影响，讨论和阐述陆面过程在气候模拟中的重要性。对干旱区的气候和天气灾害的数值模式模拟研究作了一些评述，并对干旱区数值模拟的有关问题进行了讨论和展望。指出干旱区陆面过程的深入研究和十旱区陆面参数的标定，是改进干旱区气候模拟的重要途径。