2022年7月15日地处半干旱区的甘肃陇东出现一次特大暴雨过程，多站日雨量和小时雨量均突破历史极值。利用2022年7月14日20：00至15日20：00（北京时）逐分钟、逐小时降水观测数据，甘肃省庆阳市192个区域气象站建站以来日降水量、小时降水量资料，以及地面-卫星-雷达三源融合降水分析产品（CMA Multi-source Merged Precipitation Analysis System，CMPAS）10 min和1 h降水量数据，分析此次特大暴雨过程的降水特征及极端性。结果表明：这次特大暴雨过程具有累积降水量大、暴雨及以上量级降水落区集中、对流性降水强、降水中心稳定少动、短时强降水持续时间长等特征，其中累积降水量、降水强度和短时强降水持续时间的极端性明显。特大暴雨中心位于庆城县中北部的翟家河站，最大累积雨量达373.2 mm，是该站建站以来观测最大值，接近甘肃省所有国家站日降水量极值的2倍；最大小时雨量达84. 9 mm，位居庆阳市所有测站建站以来小时雨量第3位；短时强降水最长持续时间达6 h，是庆阳市所有测站建站以来最大值。分钟级降水量演变表明，强降水中心的降水强度具有脉动变化特征，降水位置在东、西、南、北方向存在摆动，但摆动幅度较小。

利用2008—2017年甘肃省河东地区自动气象观测站冰雹观测资料和灾情资料,对收集到的符合标准的河东地区75个冰雹个例进行中尺度诊断,按照主要影响系统分为3种冰雹天气类型,对3种冰雹天气型雷达产品的统计特征和雷达回波特征进行对比分析,并选取典型个例进一步分析验证。结果表明,在3种冰雹天气型下,多普勒雷达产品的最大反射率因子(Z_max)及其所在高度( H_{Z_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}})区别较小,Z_max均大于50 dBZ,对应 H_{Z_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}}也在2.0 km以上;回波顶高(ET)、核心区厚度(H)、45 dBZ以上质心高度(H_{45 dBZ})、风暴体大于等于30 dBZ所在最大高度(TOP)、垂直累积液态水含量(VIL)及垂直累积液态水含量密度(VILD)存在明显差异,西北气流型的H、H_{45 dBZ}、TOP和VIL较高,低槽型的ET和低涡型的VILD较低;3种冰雹天气型出现回波悬垂的频率均在61.0%以上,低槽型出现三体散射和旁瓣回波的频率分别为35.5%、48.4%,而出现有界弱回波区的频率为12.9%,西北气流型和低涡型出现有界弱回波区的频率均达38.5%;三体散射和旁瓣回波特征具有一定的预报时间提前量,提前量平均18 min,最大30 min。

基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的精细化数值预报产品、中国气象局下发的降水指导产品(TP_CMA)及甘肃省340个气象站点降水实况数据,利用泰森多边形与K-means空间聚类方法(spatial cluster and Tyson polygon,SCTP),对2017—2019年4—9月甘肃省340站降水资料进行客观分区。在此基础上,采用随机森林算法(random forest,RF),筛选出与降水相关的物理量因子构建模型,开展甘肃省短期定量降水客观预报订正试验,并进行预报效果检验。结果表明:(1)甘肃省4—9月降水客观分区依次为7、6、14、13、14和11个。(2)就晴雨预报而言,SCTP-RF订正产品对甘肃省汛期的晴雨预报能力较TP_CMA指导产品和ECMWF模式产品有一定提升,提升幅度分别为6.1%、4.2%;在空间上,SCTP-RF算法对甘肃省340站的晴雨预报均具有一定的订正能力,大部分站点晴雨预报准确率提升了5%,特别是河东地区。(3)在分级降水预报中,SCTP-RF订正产品对中雨和大雨的预报能力均优于TP_CMA指导产品和ECMWF模式产品,且全省大部的订正效果较好,特别是河东中部及陇东南地区,但在强降水过程中对小雨和暴雨的预报订正不稳定,尤其是陇东南地区的小雨。