基于1981—2020年西藏38个气象站点逐小时降水量资料，采用线性倾向估计、Pearson相关系数、Mann-Kendall突变检验等方法，分析近40年西藏昼夜降水量和夜降水率时空变化特征。结果表明：西藏多年平均的年昼降水量总体上自东向西减少，年夜降水量由东南向西北递减，夜降水量大于昼降水量；雅鲁藏布江中游是西藏夜降水率的中心地带；春季昼夜降水量与海拔高度相关性最显著，夏秋两季和全年的昼夜降水量与经度相关系数最大；夜降水率，在冬季是高纬地区大于低纬地区，而在夏秋两季则是高海拔地区小于低海拔地区。近40年，西藏73.7%的站年昼夜降水量均趋于增加，57.9%的站年夜降水率呈减少趋势，63.2%的站夜降水量变化趋势大于昼降水量；西藏平均年昼夜降水量均呈增加趋势且夜降水量增速大于昼降水量，主要表现在春夏两季；因冬春秋三季夜降水率均减小，导致年夜降水率趋于减小。从年代际变化来看，近40年中，20世纪80年代是年昼夜降水量最少的年代，最大值分别出现在21世纪10年代和20世纪90年代；夜降水率则在20世纪80年代最高、21世纪10年代最低。Mann-Kendall突变检验显示，西藏仅有春季昼夜降水量、冬季夜降水量分别在20世纪90年代末和21世纪初发生了气候突变，前者增多，后者变少；2004年、2011年和2009年分别是冬季、春季和年夜降水率的突变时间。

冰雹灾害是新疆地区主要灾害性天气之一，具有地域性强、次数多、灾情重等特点，开展新疆不同地区冰雹云微物理特征研究具有重要意义。利用2015—2021年新疆地区强对流天气过程及对应NPP/VIIRS卫星资料，采用卫星云微物理反演技术，定量分析了冰雹云和深对流云微物理特征，对比研究了南北疆冰雹云微物理参量差异。结果表明：冰雹云晶化温度（-34.0℃）较深对流云（-30.5℃）更低，深对流云顶高度更高，冰雹云顶存在砧状结构。北疆地区冰雹多发在6—7月，南疆集中在5—7月发生，降雹时刻主要分布在15:00—20:00，南疆冰雹出现在凌晨和上午的占比较北疆多；北疆和南疆降雹持续时间均值集中在12.60 min和12.27 min，冰雹最大直径均值分别为13.53 mm和12.80 mm，北疆冰雹云顶更高、降雹持续时间较长，冰雹直径更大，冻结温度比南疆更低。北疆和南疆冰雹云底温度和云底高度均值分别为5.15℃、1.96 km和4.85℃、2.19 km，北疆云底温度比南疆暖，云底高度比南疆低；云底平均上升速度南疆（2.07 m·s-1）是北疆（1.84 m·s-1）的1.13倍，北疆冰雹云平均厚度（8.90 km）比南疆（8.79 km）大1.25%；受人类活动和工业污染等因素影响，北疆冰雹云底云凝结核数浓度均值（396 个·cm-3）比以农业为主的南疆地区（240 个·cm-3）多65%，冰雹云底最大过饱和度均值分别为0.55%和0.85%。受强上升气流影响，云粒子增长时间短，各个增长带发展缓慢，无雨胚形成带。有针对性地提前在云中低层播撒吸湿性核，促使云底尽早形成暖云降水或提高冰晶繁生能力，在低于-5℃层附近过量播撒AgI冰核，争食云中过冷水，可达到增雨防雹的目的。

使用深圳市求雨坛X波段相控阵雷达数据，与深圳市竹子林雨滴谱仪数据和深圳市求雨坛S波段雷达数据进行了定量对比，分析X波段相控阵雷达反射率的观测质量。结果表明，整体而言X波段相控阵雷达反射率与雨滴谱仪计算得到的反射率及S波段雷达反射率均较为一致，相关系数均超过0.75，相对平均误差接近于0，不存在明显偏差，且在不同强度降水时段表现较为稳定。但X波段雷达反射率在不同强度下偏差情况不一致，小于 25 dBz时，X波段相控阵雷达反射率偏强，大于25 dBz时，X波段相控阵雷达反射率偏弱，且偏弱程度随反射率强度增加逐渐加大，在反射率超过50 dBz时，平均偏弱强度可达8~10 dB。

针对体扫模式VCP21D在5°仰角以下垂直方向上采样较少及附近有探测空隙的问题，借鉴WSR-88D的体扫模式，建立VCP12D、VCP212D、VCP215D、VCP35D 4种新体扫模式，并利用营口双偏振天气雷达进行业务试验，结果表明：4种新体扫模式灵敏度和数据质量与现在业务模式VCP21D基本一致，地物抑制能力相当，满足业务运行指标，可以在业务中应用。强对流探测模式VCP12D和VCP212D较VCP11D增加了低层的垂直分辨率，可以获得距离雷达100 km之外更为详细的探测数据，同时扫描时间从5 min缩短到4 min，对于发展较快的强对流风暴探测效果更好。非强对流降水模式VCP215D较VCP21D增加6层探测仰角，可以获得更为连续的垂直探测产品，可以更为完整和精细地表现回波结构特征和风暴顶高度，探测时间与VCP21D相当，优越性明显。晴空模式VCP35D较VCP31D探测到的数据范围略小，但时空分辨率更高，探测优越性明显。新体扫模式提升了最大不模糊速度，VCP12D、VCP212D、VCP215D高层（10°以上）提升到33.36 m·s-1，VCP212D、VCP215D低层（0.5°~1.3°）提升到28.47 m·s-1，VCP35D整层提升到26.38 m·s-1。

利用石家庄新乐S波段双偏振多普勒天气雷达探测资料和常规气象观测资料，以及区域自动气象站观测资料，对2020年6月25日造成河北中部大冰雹的长生命史超级单体风暴双偏振参量结构演变特征进行了分析。结果表明：超级单体风暴产生在强热力不稳定和强的垂直风切变环境下。冰雹增长过程中超级单体风暴低层强回波中心大冰雹与强降水共存，反射率因子超过65 dBz，对应较小的差分反射率因子（ZDR）和相关系数（CC），超级单体风暴左侧前后强回波区为弱降雨和少量融化的小冰雹，反射率因子在50～55 dBz，ZDR、CC和差分传播相移率（KDP）较大。超级单体风暴中层的ZDR柱、CC低值区、KDP柱位于有界弱回波区左右两侧，左侧CC低值区位于强回波中心，由于存在混合相态且结构差异较大，CC更小；右侧KDP柱更强，位于有界弱回波区内。高层狭窄的ZDR柱位于强回波中心右侧边缘，CC低值区位于强回波中心。在中高层有界弱回波区和强回波中心区域存在强的上升气流。在大冰雹下落过程中，ZDR洞扩展到最低仰角且宽度加大，这可作为大冰雹即将落地的判据。低层ZDR弧加强表明低层旋转加强。虽然强回波中心对应的CC低值区、ZDR柱高度迅速下降且强度明显减弱，但一直存在，表明较强上升气流一直存在，因此超级单体能够长时间维持。

以2017年6月16日发生在广东省的一次中尺度对流过程为例，利用WRF模式对中尺度对流系统进行模拟，分析了联合同化闪电和地面常规观测资料较单独同化其中一种资料的改进作用。闪电资料通过WRF-FDDA系统以15 min作为一个闪电累积窗口被连续同化入模式中，地面常规观测资料通过WRFDA-3DVAR系统以1 h间隔循环同化入模式中。结果显示，相比于只同化地面常规观测资料，联合同化试验中闪电资料的引入提高了背景场中上升气流、冷池和阵风锋的准确度；相比于只同化闪电观测资料，地面常规观测资料的引入减小了更大范围的温度、水汽、风场的背景场误差，抑制了部分地区的虚假对流，即两种资料的联合同化整体上提高了对流系统的模拟准确度。预报技巧评分结果显示，联合同化对同化期和预报期的评分也有一定程度的提高。

基于2018—2020年11月至次年4月金沙江下游峡谷区139次干季偏北大风天气个例开展大风天气环流形势的分析，并参考LambJenkinson方法建立客观判识条件，并对判识条件进行检验和修正。获得以下结论：选择水电站15次典型偏北大风天气，通过对环流形势特征分析，将影响大风的高空环流概括为：南支槽型、高原槽型和横槽型。15次个例中南支槽型和高原槽型均出现了6次，横槽型出现了3次。基于LambJenkinson方法的环流特征参数分析，确定了干季大风环流客观判识的关键区和初步判识条件。南支槽型和高原槽型判识条件为关键区地转风纬向分量u>10 dagpm/10°(经度)，且与经向分量v的差(u-v)>10 dagpm/10°（经度），同时地转涡度ξ>0 dagpm/10°；横槽型判识条件为关键区u<20 dagpm/10°（经度），且要求ξ>u。另选取2021年干季14次大风个例检验以上环流判识条件，发现有11次准确识别出环流类型。根据未识别出环流类型的原因，对u和u-v的阈值进行修正，结果表明修正后的判识条件准确可行。最终建立的环流形势客观判识方法可为白鹤滩水电站大风预警提供参考。

利用国家气象观测站资料对2021年3月11日夜间至12日白天河南省一次大范围强浓雾天气过程进行研究，重点分析了这次强浓雾过程的时间特征、爆发性增强特征及其成因。研究结果表明：这次强浓雾过程具有爆发性增强特征，统计40个典型强浓雾站点的爆发性增强作用时间在30 min以内，平均仅为9.5 min。雾前降水造成的高湿环境和夜间晴空辐射降温为强浓雾过程提供了重要的触发和加强条件；近地面大范围微风甚至静风是这次强浓雾过程爆发的另一个有利条件，近地面暖平流输送也是这次强浓雾过程爆发性发展和维持的重要原因。根据能见度变化划分了两种强浓雾爆发性增强类型，即跳跃爆发型和直接爆发型。风在两种类型中起到不同作用：在跳跃爆发型中，风会造成一定的湍流扩散，使得能见度剧烈波动；而在直接爆发型中，在风的作用下有暖平流输送，有利于强浓雾的发展和维持。

2024年春季（3—5月）我国平均降水量为163 mm，为1961年以来历史同期第六多，4—5月东部地区旱涝灾害并重，华南和江南大部降水较常年同期偏多，尤其是华南大部降水偏多5成以上，多次暴雨过程造成部分地区发生洪涝；而黄淮、江淮北部降水显著偏少，春季后期干旱迅速发展。春季“华南涝、黄淮旱”的形成与东亚大气环流关键系统异常及其季节内阶段性变化密切相关。4月异常偏强、偏南的西北太平洋副热带高压和低层850 hPa偏强的西北太平洋反气旋为华南和江南提供了有利的水汽输送条件，导致南方地区发生多次强降水过程；而黄淮干旱主要受4—5月持续偏强的朝鲜半岛日本海高压（小笠原高压）和偏南的西北太平洋副热带高压共同影响。此外，春季El Ni〖AKn~D〗o衰减和热带印度洋海温异常偏暖有助于激发异常偏强的西北太平洋反气旋，是我国南方强降水发生的重要海洋外强迫背景。

2024年7月北半球极涡呈绕极分布，较常年同期偏强；西北太平洋副热带高压较常年同期强度偏强，位置偏西、偏北。全国平均降水量为139.9 mm，较常年同期偏多15%，为1961年以来历史同期第三多，有33个国家级气象观测站日降水量达到或突破历史极值；出现7次区域性暴雨天气过程，受台风格美及其残余环流影响，24—28日台湾、福建东北部、广东东部、湖南东部和南部等地局地先后出现特大暴雨。月内有2个台风生成，较常年同期偏少。全国平均气温为23.2℃，较常年同期偏高1.0℃，为1961年以来历史同期最高，浙江大部、江苏南部、江西西北部、湖南中部等地月平均气温较常年同期偏高2~4℃；出现持续性高温过程，南方共有53个国家级气象观测站日最高气温达到或超过历史极值；高温日数较常年同期明显偏多，江南局地高温日数超过25 d。

基于1981—2020年西藏38个气象站点逐小时降水量资料，采用线性倾向估计、Pearson相关系数、Mann-Kendall突变检验等方法，分析近40年西藏昼夜降水量和夜降水率时空变化特征。结果表明：西藏多年平均的年昼降水量总体上自东向西减少，年夜降水量由东南向西北递减，夜降水量大于昼降水量；雅鲁藏布江中游是西藏夜降水率的中心地带；春季昼夜降水量与海拔高度相关性最显著，夏秋两季和全年的昼夜降水量与经度相关系数最大；夜降水率，在冬季是高纬地区大于低纬地区，而在夏秋两季则是高海拔地区小于低海拔地区。近40年，西藏73.7%的站年昼夜降水量均趋于增加，57.9%的站年夜降水率呈减少趋势，63.2%的站夜降水量变化趋势大于昼降水量；西藏平均年昼夜降水量均呈增加趋势且夜降水量增速大于昼降水量，主要表现在春夏两季；因冬春秋三季夜降水率均减小，导致年夜降水率趋于减小。从年代际变化来看，近40年中，20世纪80年代是年昼夜降水量最少的年代，最大值分别出现在21世纪10年代和20世纪90年代；夜降水率则在20世纪80年代最高、21世纪10年代最低。Mann-Kendall突变检验显示，西藏仅有春季昼夜降水量、冬季夜降水量分别在20世纪90年代末和21世纪初发生了气候突变，前者增多，后者变少；2004年、2011年和2009年分别是冬季、春季和年夜降水率的突变时间。

冰雹灾害是新疆地区主要灾害性天气之一，具有地域性强、次数多、灾情重等特点，开展新疆不同地区冰雹云微物理特征研究具有重要意义。利用2015—2021年新疆地区强对流天气过程及对应NPP/VIIRS卫星资料，采用卫星云微物理反演技术，定量分析了冰雹云和深对流云微物理特征，对比研究了南北疆冰雹云微物理参量差异。结果表明：冰雹云晶化温度（-34.0℃）较深对流云（-30.5℃）更低，深对流云顶高度更高，冰雹云顶存在砧状结构。北疆地区冰雹多发在6—7月，南疆集中在5—7月发生，降雹时刻主要分布在15:00—20:00，南疆冰雹出现在凌晨和上午的占比较北疆多；北疆和南疆降雹持续时间均值集中在12.60 min和12.27 min，冰雹最大直径均值分别为13.53 mm和12.80 mm，北疆冰雹云顶更高、降雹持续时间较长，冰雹直径更大，冻结温度比南疆更低。北疆和南疆冰雹云底温度和云底高度均值分别为5.15℃、1.96 km和4.85℃、2.19 km，北疆云底温度比南疆暖，云底高度比南疆低；云底平均上升速度南疆（2.07 m·s-1）是北疆（1.84 m·s-1）的1.13倍，北疆冰雹云平均厚度（8.90 km）比南疆（8.79 km）大1.25%；受人类活动和工业污染等因素影响，北疆冰雹云底云凝结核数浓度均值（396 个·cm-3）比以农业为主的南疆地区（240 个·cm-3）多65%，冰雹云底最大过饱和度均值分别为0.55%和0.85%。受强上升气流影响，云粒子增长时间短，各个增长带发展缓慢，无雨胚形成带。有针对性地提前在云中低层播撒吸湿性核，促使云底尽早形成暖云降水或提高冰晶繁生能力，在低于-5℃层附近过量播撒AgI冰核，争食云中过冷水，可达到增雨防雹的目的。

使用深圳市求雨坛X波段相控阵雷达数据，与深圳市竹子林雨滴谱仪数据和深圳市求雨坛S波段雷达数据进行了定量对比，分析X波段相控阵雷达反射率的观测质量。结果表明，整体而言X波段相控阵雷达反射率与雨滴谱仪计算得到的反射率及S波段雷达反射率均较为一致，相关系数均超过0.75，相对平均误差接近于0，不存在明显偏差，且在不同强度降水时段表现较为稳定。但X波段雷达反射率在不同强度下偏差情况不一致，小于 25 dBz时，X波段相控阵雷达反射率偏强，大于25 dBz时，X波段相控阵雷达反射率偏弱，且偏弱程度随反射率强度增加逐渐加大，在反射率超过50 dBz时，平均偏弱强度可达8~10 dB。

针对体扫模式VCP21D在5°仰角以下垂直方向上采样较少及附近有探测空隙的问题，借鉴WSR-88D的体扫模式，建立VCP12D、VCP212D、VCP215D、VCP35D 4种新体扫模式，并利用营口双偏振天气雷达进行业务试验，结果表明：4种新体扫模式灵敏度和数据质量与现在业务模式VCP21D基本一致，地物抑制能力相当，满足业务运行指标，可以在业务中应用。强对流探测模式VCP12D和VCP212D较VCP11D增加了低层的垂直分辨率，可以获得距离雷达100 km之外更为详细的探测数据，同时扫描时间从5 min缩短到4 min，对于发展较快的强对流风暴探测效果更好。非强对流降水模式VCP215D较VCP21D增加6层探测仰角，可以获得更为连续的垂直探测产品，可以更为完整和精细地表现回波结构特征和风暴顶高度，探测时间与VCP21D相当，优越性明显。晴空模式VCP35D较VCP31D探测到的数据范围略小，但时空分辨率更高，探测优越性明显。新体扫模式提升了最大不模糊速度，VCP12D、VCP212D、VCP215D高层（10°以上）提升到33.36 m·s-1，VCP212D、VCP215D低层（0.5°~1.3°）提升到28.47 m·s-1，VCP35D整层提升到26.38 m·s-1。

利用石家庄新乐S波段双偏振多普勒天气雷达探测资料和常规气象观测资料，以及区域自动气象站观测资料，对2020年6月25日造成河北中部大冰雹的长生命史超级单体风暴双偏振参量结构演变特征进行了分析。结果表明：超级单体风暴产生在强热力不稳定和强的垂直风切变环境下。冰雹增长过程中超级单体风暴低层强回波中心大冰雹与强降水共存，反射率因子超过65 dBz，对应较小的差分反射率因子（ZDR）和相关系数（CC），超级单体风暴左侧前后强回波区为弱降雨和少量融化的小冰雹，反射率因子在50～55 dBz，ZDR、CC和差分传播相移率（KDP）较大。超级单体风暴中层的ZDR柱、CC低值区、KDP柱位于有界弱回波区左右两侧，左侧CC低值区位于强回波中心，由于存在混合相态且结构差异较大，CC更小；右侧KDP柱更强，位于有界弱回波区内。高层狭窄的ZDR柱位于强回波中心右侧边缘，CC低值区位于强回波中心。在中高层有界弱回波区和强回波中心区域存在强的上升气流。在大冰雹下落过程中，ZDR洞扩展到最低仰角且宽度加大，这可作为大冰雹即将落地的判据。低层ZDR弧加强表明低层旋转加强。虽然强回波中心对应的CC低值区、ZDR柱高度迅速下降且强度明显减弱，但一直存在，表明较强上升气流一直存在，因此超级单体能够长时间维持。

以2017年6月16日发生在广东省的一次中尺度对流过程为例，利用WRF模式对中尺度对流系统进行模拟，分析了联合同化闪电和地面常规观测资料较单独同化其中一种资料的改进作用。闪电资料通过WRF-FDDA系统以15 min作为一个闪电累积窗口被连续同化入模式中，地面常规观测资料通过WRFDA-3DVAR系统以1 h间隔循环同化入模式中。结果显示，相比于只同化地面常规观测资料，联合同化试验中闪电资料的引入提高了背景场中上升气流、冷池和阵风锋的准确度；相比于只同化闪电观测资料，地面常规观测资料的引入减小了更大范围的温度、水汽、风场的背景场误差，抑制了部分地区的虚假对流，即两种资料的联合同化整体上提高了对流系统的模拟准确度。预报技巧评分结果显示，联合同化对同化期和预报期的评分也有一定程度的提高。

基于2018—2020年11月至次年4月金沙江下游峡谷区139次干季偏北大风天气个例开展大风天气环流形势的分析，并参考LambJenkinson方法建立客观判识条件，并对判识条件进行检验和修正。获得以下结论：选择水电站15次典型偏北大风天气，通过对环流形势特征分析，将影响大风的高空环流概括为：南支槽型、高原槽型和横槽型。15次个例中南支槽型和高原槽型均出现了6次，横槽型出现了3次。基于LambJenkinson方法的环流特征参数分析，确定了干季大风环流客观判识的关键区和初步判识条件。南支槽型和高原槽型判识条件为关键区地转风纬向分量u>10 dagpm/10°(经度)，且与经向分量v的差(u-v)>10 dagpm/10°（经度），同时地转涡度ξ>0 dagpm/10°；横槽型判识条件为关键区u<20 dagpm/10°（经度），且要求ξ>u。另选取2021年干季14次大风个例检验以上环流判识条件，发现有11次准确识别出环流类型。根据未识别出环流类型的原因，对u和u-v的阈值进行修正，结果表明修正后的判识条件准确可行。最终建立的环流形势客观判识方法可为白鹤滩水电站大风预警提供参考。

利用国家气象观测站资料对2021年3月11日夜间至12日白天河南省一次大范围强浓雾天气过程进行研究，重点分析了这次强浓雾过程的时间特征、爆发性增强特征及其成因。研究结果表明：这次强浓雾过程具有爆发性增强特征，统计40个典型强浓雾站点的爆发性增强作用时间在30 min以内，平均仅为9.5 min。雾前降水造成的高湿环境和夜间晴空辐射降温为强浓雾过程提供了重要的触发和加强条件；近地面大范围微风甚至静风是这次强浓雾过程爆发的另一个有利条件，近地面暖平流输送也是这次强浓雾过程爆发性发展和维持的重要原因。根据能见度变化划分了两种强浓雾爆发性增强类型，即跳跃爆发型和直接爆发型。风在两种类型中起到不同作用：在跳跃爆发型中，风会造成一定的湍流扩散，使得能见度剧烈波动；而在直接爆发型中，在风的作用下有暖平流输送，有利于强浓雾的发展和维持。

2024年春季（3—5月）我国平均降水量为163 mm，为1961年以来历史同期第六多，4—5月东部地区旱涝灾害并重，华南和江南大部降水较常年同期偏多，尤其是华南大部降水偏多5成以上，多次暴雨过程造成部分地区发生洪涝；而黄淮、江淮北部降水显著偏少，春季后期干旱迅速发展。春季“华南涝、黄淮旱”的形成与东亚大气环流关键系统异常及其季节内阶段性变化密切相关。4月异常偏强、偏南的西北太平洋副热带高压和低层850 hPa偏强的西北太平洋反气旋为华南和江南提供了有利的水汽输送条件，导致南方地区发生多次强降水过程；而黄淮干旱主要受4—5月持续偏强的朝鲜半岛日本海高压（小笠原高压）和偏南的西北太平洋副热带高压共同影响。此外，春季El Ni〖AKn~D〗o衰减和热带印度洋海温异常偏暖有助于激发异常偏强的西北太平洋反气旋，是我国南方强降水发生的重要海洋外强迫背景。

2024年7月北半球极涡呈绕极分布，较常年同期偏强；西北太平洋副热带高压较常年同期强度偏强，位置偏西、偏北。全国平均降水量为139.9 mm，较常年同期偏多15%，为1961年以来历史同期第三多，有33个国家级气象观测站日降水量达到或突破历史极值；出现7次区域性暴雨天气过程，受台风格美及其残余环流影响，24—28日台湾、福建东北部、广东东部、湖南东部和南部等地局地先后出现特大暴雨。月内有2个台风生成，较常年同期偏少。全国平均气温为23.2℃，较常年同期偏高1.0℃，为1961年以来历史同期最高，浙江大部、江苏南部、江西西北部、湖南中部等地月平均气温较常年同期偏高2~4℃；出现持续性高温过程，南方共有53个国家级气象观测站日最高气温达到或超过历史极值；高温日数较常年同期明显偏多，江南局地高温日数超过25 d。