利用FY-4B反演云顶温度和自动气象站气温得到星地温度差，联合云雷达观测云顶高度，计算星地垂直温度平均递减率（SG-VMTR），并与探空温度廓线拟合得到的垂直温度递减率（γ）进行对比分析。同时将SG-VMTR应用在邻近的其他卫星像元，实现了云雷达周边区域卫星云顶高度的融合反演，并对反演结果进行验证分析。结果表明，同站点的SG-VMTR与γ接近且具有较为一致的变化趋势，相互邻近云雷达站点的SG-VMTR变化趋势和统计特征近似，在一定程度上可替代使用；融合后卫星反演云顶高度与云雷达观测云顶高度相关系数为0.90，融合后较融合前均方根误差减小了720 m，偏差降低至-17.7 m。本研究为后续开发星地融合面上云顶高度产品提供了参考。

利用风云四号A星（FY-4A）云反演产品和浙江省地面雨滴谱数据，统计分析了2020—2022年浙江夏季降水特征及其与卫星云参数的关系。根据设定的降水强度阈值划分不同降水等级，发现浙江夏季降水以中雨出现频率最高，暴雨多出现在浙南山地，并且该地区对流云降水的出现频率也最高。降水特征同卫星云参数的关系表现为:云类型（CLT）为水云和卷云时小雨的出现频率最高，为过冷水云和混合云时对应的降水主要集中在中到大雨，为冰云时大雨特别是暴雨的出现频率最高，多层云则具有与水云近似的降水特征；平均降水强度随云顶温度（CTT）的降低、云光学厚度（COT）的增大而增大，但本文统计的云有效粒子半径（CER）与降水强度的相关性则不如前两者显著。双参数组合（CTT和COT），降水强度呈现规律性梯度变化并且对COT的变化有更高的敏感性，在低CTT、高COT情况下更易产生强降水；三个参数组合（进一步引入CER），则能反映云滴碰并效率对降水微物理过程的影响，从而更准确地判识降水。对流云降水较层状云降水具有CTT更低且COT更大的特点，但层状云降水中也时常伴有对流过程。

针对2016年6月29日至7月1日一次由青藏高原东移云团造成的长江中游强降水过程，基于卫星观测资料和通用辐射传输模式（CRTM），对WRF模式模拟的三种云微物理方案进行评估。结果显示：与高分辨率卫星融合降水相比，三种方案均很好地模拟了降水的发生、发展与成熟阶段，其中Morrison模拟效果最好。然而三种方案在固态水凝物的模拟方面具有较大的不确定性，与葵花8亮温数据和ERA5云量相比，三种方案低估了中低云云量，高估了高云云量。通过与卫星反演云产品对比发现，三种方案因模拟的云水和云冰总含量偏小、云有效半径偏大造成在雨区模拟的下行短波辐射偏小。与GPS大气可降水量相比，WRF模式模拟所用初始场水汽在降水区域偏低。模拟极端降水的误差是热力、动力和云物理综合作用的结果，本文结果为极端降水模拟评估与改进提供了借鉴。

基于3 km和10 km水平分辨率的CMA区域集合预报模式（以下分别简称为CMA-REPS 3 km、CMA-REPS 10 km），对浙江暖季近地面温度、风速和降水预报性能进行统计检验与分析。结果表明：两种区域集合预报模式均能有效把握近地面要素的日变化特征，但温度预报存在冷暖偏差，风速预报普遍偏高，普遍高估午后至清晨的降水。相较于CMA-REPS 10 km，CMA-REPS 3 km可有效降低近地面温度和风速的预报误差，连续等级概率评分最高下降了23.1%，降水相对作用特征面积提升幅度最高达19%；CMA-REPS 3 km的强降水邻域空间检验分数技巧评分更高并且对近地面要素日变化特征预报更准确，但在预报中前期集合离散度更小。在复杂地形下，CMA-REPS 3 km在丘陵和山地对温度和风速的概率预报误差以及风速离散度-技巧关系改进明显，在平原和盆地地区对温度离散度-技巧关系改进明显，在地形陡峭区域对强降水有更好的集合离散度并对雨带的发展预报更好。故CMA-REPS 3 km 在复杂地形下具有较强的近地面要素预报能力。研究结果为客观评价不同地形下两种区域集合预报模式及其后续改进方法提供依据。

为分析IAP-LACS三参数云微物理方案对浙江海雾模拟的影响，选取了WRF模式中两种双参数云微物理方案（Morrison05和Thompson08）作为对比，针对2021年4月浙江沿海的一次高浓度、大范围、高影响的海雾过程开展数值模拟和对比分析，并采用Stoelinga-Warner（SW99）算法和美国国家海洋和大气管理局预报系统实验室FSL算法进行能见度诊断。结果表明，三种方案均能够模拟出本次海雾过程的发生，但是在海雾强度和范围等方面存在差异，IAP-LACS方案对海雾分布范围与强度的模拟效果最优，TS评分最高，FSL算法在海雾范围的模拟优于SW99算法，但在强度模拟方面不如SW99算法。IAP-LACS方案可更好地模拟出舟山群岛和台州—温州沿海的低层云水含量大值区域，并对4月1日22:00（北京时，下同）至2日00:00三山大闸沿海云水含量的量级与增长过程模拟更优，IAP-LACS方案对低层云水含量模拟的改进是提高本次海雾预报效果的关键。相较于其他两种方案，IAP-LACS方案具有可输出云滴数浓度的优势，基于云滴数浓度和云水含量的能见度诊断方案，其模拟结果在海雾范围和强度上均与实况更为接近。

2021年12月17日（简称1217过程）和24—26日（简称1225过程）山东半岛相继出现两次渤海海效应降雪，其中1225过程冷空气更强、持续时间更长，但降雪强度和总降雪量不及1217过程。利用海上锚定浮标站、S波段多普勒天气雷达、常规高空探空和地面自动气象站观测资料及ERA5再分析资料对两次过程的热力和动力特征进行对比，结果表明：1225过程气温差（海面温度和850 hPa气温之差）最大为28℃，大于1217过程（24℃），但 1225过程低层冷平流呈阶段性减弱且各阶段强度均弱于1217过程，从而影响其低层热力条件发展。 1217过程冷平流中心最高发展至700～500 hPa，而1225过程仅达到875～750 hPa，逆温层在冷平流中心上方发展，影响逆温层下条件不稳定层发展厚度，从而影响浅对流云垂直发展厚度，最终影响降雪强度。 1225过程降雪第二阶段渤海及上游地区主导风向偏西分量较大，因而低层暖舌、中尺度切变线和强降雪回波带纬向分量偏大，且主体位于海上，导致山东半岛降雪不明显。冷平流是影响海效应降雪热力结构的关键物理因子，其通过诱生低层暖舌间接制约中尺度切变线发生和发展，抬升和组织降雪回波对降雪动力结构产生影响。预报中需动态分析冷平流阶段性、三维空间结构及低层强度演变，具体应关注海气温差、边界层绝对水汽含量、逆温层高度及条件不稳定层厚度和主导风向等，研判低层暖舌和切变线位置、走向和强度等中尺度特征。

为了对S波段双偏振天气雷达的旁瓣回波进行量化研究，基于2021—2025年湖南长沙、郴州、常德、湘西、怀化共5部 SAD型多普勒双偏振天气雷达的平面位置显示（PPI）图像资料，人工筛选445个旁瓣回波样本，提取其水平反射率因子（ZH），差分反射率因子（ZDR），相关系数（CC）和差分传播相移率（KDP）等4类产品数值构建数值矩阵，统计分析旁瓣回波的空间分布特征和各类产品平均数值特征。结果表明：旁瓣回波在雷达极坐标系中呈东西均匀、南少北多分布，出现频数最高的区域集中在雷达静锥区至100 km范围和3.0~4.0 km融化层高度；旁瓣回波在PPI图像上集中出现在强回波中心径向距离±6 km、方位角4°~40°范围内，最高频数位于与强回波中心相同径向距离、侧向12°~13°方位角的位置；75%的旁瓣回波ZH≤8.0 dBz、ZDR≤0.56 dB、CC≤0.92，其中ZH出现在0~5 dBz、ZDR出现在0~1 dB、CC出现在0.9~1.0的频数分别为最高；虽然旁瓣回波的雷达双偏振参量低值特征显著，但在方位角跨度≥30°的旁瓣回波样本中，有26.0%的样本末端存在ZDR≥5 dB 的特征。研究结果有助于提升旁瓣回波的识别效率，为未来实现旁瓣回波自动识别技术奠定基础。

基于激光测风雷达数据，采用风廓线幂律（WPE）方法，计算了不同地面风力条件下50~500 m高度范围内的风廓线指数，并通过50个观测高度超过40 m的气象站数据进行验证。结果表明，由激光测风雷达反演的风廓线指数存在系统性高估问题，且误差大小与观测区域的建筑物密度和高度特征密切相关。针对这一问题，引入百米级网格建筑物密度和平均高度参数，构建了多因子驱动的风廓线指数动态修正算法，改进了传统方法依赖单一粗糙度参数的局限性。修正后，91.7%的风力计算误差被控制在1级范围内，其中50.1%达到零误差。基于此，进一步开发了面向城市复杂建筑物环境的近地层高空风场三维重构模型，其具备100 m水平分辨率和50~500 m垂直覆盖范围，实现每5 min实时监测和最长168 h的预报输出，为城市高空作业安全提供了低成本、高精度的风灾防控技术路径，具有业务推广潜力和工程应用价值。

基于1991—2024年全国一季稻和双季稻主产区水稻发育期和气象要素观测资料，结合水稻主要农业气象灾害指标构建灾害强度指数和危险性指数，解析全国水稻主产区高温热害、低温冷害、干旱及高温干旱复合灾害时空变化特点。结果表明：1991—2024年，一季稻高温热害强度以每10年0.65的速率增加，尤其是2010年后显著增加，2022年强度最强；2017年起，早稻高温热害增强趋势明显；东北地区水稻障碍型冷害强度呈减弱趋势，2023—2024年少有发生；晚稻寒露风强度2017—2022年较高，2023—2024年有所减弱。水稻干旱强度年际波动大，一季稻和晚稻2022年最强，二者受旱站点占比较早稻高。一季稻高温干旱复合灾害强度明显强于早稻。灾害高危险性分布显示：一季稻高温热害集中在四川东北部、重庆中部、湖北东部和湖南西部，早稻高温热害在浙江中部、江西中部、湖南东部和福建中部；东北地区水稻障碍型冷害在黑龙江东北部和吉林东部，晚稻寒露风在安徽南部、江苏南部和浙江；一季稻干旱在东北地区西部和长江流域北部，早稻干旱在广东南部和海南，晚稻干旱在湖北东部、江西中北部和湖南中东部；一季稻高温干旱复合灾害在四川东北部、重庆中北部、湖北东北部和湖南西部，早稻高温干旱复合灾害在浙江北部和湖南东南部。重点区域灾害研究结果对指导此类区域开展分灾种防灾减灾具有参考价值。

2026年5月，北半球极涡呈单极型分布，强度较常年同期略偏强。中高纬环流从冬季三波型转换为夏季四波型，欧亚地区上旬呈“两槽一脊”形势，中旬转为“一槽两脊”，下旬调整为“两槽两脊”型。西太平洋副热带高压较常年同期偏强、偏西。5月全国平均气温为17.2℃，较常年同期偏高0.7℃，为1961年以来同期第7高。全国平均降水量为77.0 mm，较常年同期偏多10%。月内共出现4次区域性暴雨过程和8次强对流过程，南方强降水极端性突出，广东恩平、湖北荆州等6个国家级气象观测站日降水量突破历史极值。31日，东北地区出现大范围混合型雷暴大风强对流过程，黑龙江绥化极大风速达44.3 m·s-1，吉林出现龙卷。此外，月内出现2次沙尘天气过程，25—29日江南、华南、西南地区东部等地出现2026年首轮高温天气过程。

利用FY-4B反演云顶温度和自动气象站气温得到星地温度差，联合云雷达观测云顶高度，计算星地垂直温度平均递减率（SG-VMTR），并与探空温度廓线拟合得到的垂直温度递减率（γ）进行对比分析。同时将SG-VMTR应用在邻近的其他卫星像元，实现了云雷达周边区域卫星云顶高度的融合反演，并对反演结果进行验证分析。结果表明，同站点的SG-VMTR与γ接近且具有较为一致的变化趋势，相互邻近云雷达站点的SG-VMTR变化趋势和统计特征近似，在一定程度上可替代使用；融合后卫星反演云顶高度与云雷达观测云顶高度相关系数为0.90，融合后较融合前均方根误差减小了720 m，偏差降低至-17.7 m。本研究为后续开发星地融合面上云顶高度产品提供了参考。

利用风云四号A星（FY-4A）云反演产品和浙江省地面雨滴谱数据，统计分析了2020—2022年浙江夏季降水特征及其与卫星云参数的关系。根据设定的降水强度阈值划分不同降水等级，发现浙江夏季降水以中雨出现频率最高，暴雨多出现在浙南山地，并且该地区对流云降水的出现频率也最高。降水特征同卫星云参数的关系表现为:云类型（CLT）为水云和卷云时小雨的出现频率最高，为过冷水云和混合云时对应的降水主要集中在中到大雨，为冰云时大雨特别是暴雨的出现频率最高，多层云则具有与水云近似的降水特征；平均降水强度随云顶温度（CTT）的降低、云光学厚度（COT）的增大而增大，但本文统计的云有效粒子半径（CER）与降水强度的相关性则不如前两者显著。双参数组合（CTT和COT），降水强度呈现规律性梯度变化并且对COT的变化有更高的敏感性，在低CTT、高COT情况下更易产生强降水；三个参数组合（进一步引入CER），则能反映云滴碰并效率对降水微物理过程的影响，从而更准确地判识降水。对流云降水较层状云降水具有CTT更低且COT更大的特点，但层状云降水中也时常伴有对流过程。

针对2016年6月29日至7月1日一次由青藏高原东移云团造成的长江中游强降水过程，基于卫星观测资料和通用辐射传输模式（CRTM），对WRF模式模拟的三种云微物理方案进行评估。结果显示：与高分辨率卫星融合降水相比，三种方案均很好地模拟了降水的发生、发展与成熟阶段，其中Morrison模拟效果最好。然而三种方案在固态水凝物的模拟方面具有较大的不确定性，与葵花8亮温数据和ERA5云量相比，三种方案低估了中低云云量，高估了高云云量。通过与卫星反演云产品对比发现，三种方案因模拟的云水和云冰总含量偏小、云有效半径偏大造成在雨区模拟的下行短波辐射偏小。与GPS大气可降水量相比，WRF模式模拟所用初始场水汽在降水区域偏低。模拟极端降水的误差是热力、动力和云物理综合作用的结果，本文结果为极端降水模拟评估与改进提供了借鉴。

基于3 km和10 km水平分辨率的CMA区域集合预报模式（以下分别简称为CMA-REPS 3 km、CMA-REPS 10 km），对浙江暖季近地面温度、风速和降水预报性能进行统计检验与分析。结果表明：两种区域集合预报模式均能有效把握近地面要素的日变化特征，但温度预报存在冷暖偏差，风速预报普遍偏高，普遍高估午后至清晨的降水。相较于CMA-REPS 10 km，CMA-REPS 3 km可有效降低近地面温度和风速的预报误差，连续等级概率评分最高下降了23.1%，降水相对作用特征面积提升幅度最高达19%；CMA-REPS 3 km的强降水邻域空间检验分数技巧评分更高并且对近地面要素日变化特征预报更准确，但在预报中前期集合离散度更小。在复杂地形下，CMA-REPS 3 km在丘陵和山地对温度和风速的概率预报误差以及风速离散度-技巧关系改进明显，在平原和盆地地区对温度离散度-技巧关系改进明显，在地形陡峭区域对强降水有更好的集合离散度并对雨带的发展预报更好。故CMA-REPS 3 km 在复杂地形下具有较强的近地面要素预报能力。研究结果为客观评价不同地形下两种区域集合预报模式及其后续改进方法提供依据。

为分析IAP-LACS三参数云微物理方案对浙江海雾模拟的影响，选取了WRF模式中两种双参数云微物理方案（Morrison05和Thompson08）作为对比，针对2021年4月浙江沿海的一次高浓度、大范围、高影响的海雾过程开展数值模拟和对比分析，并采用Stoelinga-Warner（SW99）算法和美国国家海洋和大气管理局预报系统实验室FSL算法进行能见度诊断。结果表明，三种方案均能够模拟出本次海雾过程的发生，但是在海雾强度和范围等方面存在差异，IAP-LACS方案对海雾分布范围与强度的模拟效果最优，TS评分最高，FSL算法在海雾范围的模拟优于SW99算法，但在强度模拟方面不如SW99算法。IAP-LACS方案可更好地模拟出舟山群岛和台州—温州沿海的低层云水含量大值区域，并对4月1日22:00（北京时，下同）至2日00:00三山大闸沿海云水含量的量级与增长过程模拟更优，IAP-LACS方案对低层云水含量模拟的改进是提高本次海雾预报效果的关键。相较于其他两种方案，IAP-LACS方案具有可输出云滴数浓度的优势，基于云滴数浓度和云水含量的能见度诊断方案，其模拟结果在海雾范围和强度上均与实况更为接近。

2021年12月17日（简称1217过程）和24—26日（简称1225过程）山东半岛相继出现两次渤海海效应降雪，其中1225过程冷空气更强、持续时间更长，但降雪强度和总降雪量不及1217过程。利用海上锚定浮标站、S波段多普勒天气雷达、常规高空探空和地面自动气象站观测资料及ERA5再分析资料对两次过程的热力和动力特征进行对比，结果表明：1225过程气温差（海面温度和850 hPa气温之差）最大为28℃，大于1217过程（24℃），但 1225过程低层冷平流呈阶段性减弱且各阶段强度均弱于1217过程，从而影响其低层热力条件发展。 1217过程冷平流中心最高发展至700～500 hPa，而1225过程仅达到875～750 hPa，逆温层在冷平流中心上方发展，影响逆温层下条件不稳定层发展厚度，从而影响浅对流云垂直发展厚度，最终影响降雪强度。 1225过程降雪第二阶段渤海及上游地区主导风向偏西分量较大，因而低层暖舌、中尺度切变线和强降雪回波带纬向分量偏大，且主体位于海上，导致山东半岛降雪不明显。冷平流是影响海效应降雪热力结构的关键物理因子，其通过诱生低层暖舌间接制约中尺度切变线发生和发展，抬升和组织降雪回波对降雪动力结构产生影响。预报中需动态分析冷平流阶段性、三维空间结构及低层强度演变，具体应关注海气温差、边界层绝对水汽含量、逆温层高度及条件不稳定层厚度和主导风向等，研判低层暖舌和切变线位置、走向和强度等中尺度特征。

为了对S波段双偏振天气雷达的旁瓣回波进行量化研究，基于2021—2025年湖南长沙、郴州、常德、湘西、怀化共5部 SAD型多普勒双偏振天气雷达的平面位置显示（PPI）图像资料，人工筛选445个旁瓣回波样本，提取其水平反射率因子（ZH），差分反射率因子（ZDR），相关系数（CC）和差分传播相移率（KDP）等4类产品数值构建数值矩阵，统计分析旁瓣回波的空间分布特征和各类产品平均数值特征。结果表明：旁瓣回波在雷达极坐标系中呈东西均匀、南少北多分布，出现频数最高的区域集中在雷达静锥区至100 km范围和3.0~4.0 km融化层高度；旁瓣回波在PPI图像上集中出现在强回波中心径向距离±6 km、方位角4°~40°范围内，最高频数位于与强回波中心相同径向距离、侧向12°~13°方位角的位置；75%的旁瓣回波ZH≤8.0 dBz、ZDR≤0.56 dB、CC≤0.92，其中ZH出现在0~5 dBz、ZDR出现在0~1 dB、CC出现在0.9~1.0的频数分别为最高；虽然旁瓣回波的雷达双偏振参量低值特征显著，但在方位角跨度≥30°的旁瓣回波样本中，有26.0%的样本末端存在ZDR≥5 dB 的特征。研究结果有助于提升旁瓣回波的识别效率，为未来实现旁瓣回波自动识别技术奠定基础。

基于激光测风雷达数据，采用风廓线幂律（WPE）方法，计算了不同地面风力条件下50~500 m高度范围内的风廓线指数，并通过50个观测高度超过40 m的气象站数据进行验证。结果表明，由激光测风雷达反演的风廓线指数存在系统性高估问题，且误差大小与观测区域的建筑物密度和高度特征密切相关。针对这一问题，引入百米级网格建筑物密度和平均高度参数，构建了多因子驱动的风廓线指数动态修正算法，改进了传统方法依赖单一粗糙度参数的局限性。修正后，91.7%的风力计算误差被控制在1级范围内，其中50.1%达到零误差。基于此，进一步开发了面向城市复杂建筑物环境的近地层高空风场三维重构模型，其具备100 m水平分辨率和50~500 m垂直覆盖范围，实现每5 min实时监测和最长168 h的预报输出，为城市高空作业安全提供了低成本、高精度的风灾防控技术路径，具有业务推广潜力和工程应用价值。

基于1991—2024年全国一季稻和双季稻主产区水稻发育期和气象要素观测资料，结合水稻主要农业气象灾害指标构建灾害强度指数和危险性指数，解析全国水稻主产区高温热害、低温冷害、干旱及高温干旱复合灾害时空变化特点。结果表明：1991—2024年，一季稻高温热害强度以每10年0.65的速率增加，尤其是2010年后显著增加，2022年强度最强；2017年起，早稻高温热害增强趋势明显；东北地区水稻障碍型冷害强度呈减弱趋势，2023—2024年少有发生；晚稻寒露风强度2017—2022年较高，2023—2024年有所减弱。水稻干旱强度年际波动大，一季稻和晚稻2022年最强，二者受旱站点占比较早稻高。一季稻高温干旱复合灾害强度明显强于早稻。灾害高危险性分布显示：一季稻高温热害集中在四川东北部、重庆中部、湖北东部和湖南西部，早稻高温热害在浙江中部、江西中部、湖南东部和福建中部；东北地区水稻障碍型冷害在黑龙江东北部和吉林东部，晚稻寒露风在安徽南部、江苏南部和浙江；一季稻干旱在东北地区西部和长江流域北部，早稻干旱在广东南部和海南，晚稻干旱在湖北东部、江西中北部和湖南中东部；一季稻高温干旱复合灾害在四川东北部、重庆中北部、湖北东北部和湖南西部，早稻高温干旱复合灾害在浙江北部和湖南东南部。重点区域灾害研究结果对指导此类区域开展分灾种防灾减灾具有参考价值。

2026年5月，北半球极涡呈单极型分布，强度较常年同期略偏强。中高纬环流从冬季三波型转换为夏季四波型，欧亚地区上旬呈“两槽一脊”形势，中旬转为“一槽两脊”，下旬调整为“两槽两脊”型。西太平洋副热带高压较常年同期偏强、偏西。5月全国平均气温为17.2℃，较常年同期偏高0.7℃，为1961年以来同期第7高。全国平均降水量为77.0 mm，较常年同期偏多10%。月内共出现4次区域性暴雨过程和8次强对流过程，南方强降水极端性突出，广东恩平、湖北荆州等6个国家级气象观测站日降水量突破历史极值。31日，东北地区出现大范围混合型雷暴大风强对流过程，黑龙江绥化极大风速达44.3 m·s-1，吉林出现龙卷。此外，月内出现2次沙尘天气过程，25—29日江南、华南、西南地区东部等地出现2026年首轮高温天气过程。