强对流天气的精准预报依然具有极大难度和挑战性。为了提高强天气监测预报服务能力，“灾害性天气资料同化与临近预报系统开发”研究共开展了以下工作：研发了新的中气旋和龙卷涡旋特征识别算法，并在十几个龙卷风实例中成功地识别出龙卷涡旋特征；从多普勒天气雷达体扫数据中提取了诸多参数（超过20个），开展分类强对流天气（下击暴流、龙卷、冰雹和短时强降水）自动识别预警技术研究。快速更新循环预报系统可以有效地提高模式初值的质量，非常适合于短时天气预报应用。为进一步提高强雷暴预报的精度，提出了一种新的基于雷达反演水汽的“伪水汽”同化方法，以更好地初始化对流尺度的数值天气模式。旨在克服目前中尺度数值模式在对流尺度定量降水短时预报方面的不足，弥补基于“外推”的临近预报技术在2 h以上定量降水预报能力快速下降的缺陷而研发的融合技术具有提高短时临近降水预报能力的潜力。

下击暴流是对流风暴最常发生的天气现象，预报其初始爆发是强对流风暴预报中最具挑战性的内容之一。提出一种综合使用雷达和探空观测资料的下击暴流临近预报算法。在对雷达基数据进行地物杂波抑制和径向速度退模糊以及对探空资料进行处理得到0℃、-20℃和最小相当位温高度的基础上，该算法首先进行风暴单体识别追踪和冰雹指数的计算；然后进行中层径向辐合特征和中气旋识别，并使之与识别的风暴单体相关联；最后提取诸多风暴单体的雷达特征量，经批量下击暴流和非下击暴流个例统计分析后挑选出下击暴流的雷达先兆因子9个作为模糊逻辑法的输入，建立下击暴流临近预报方程。使用2015年6月1日发生在湖北监利导致“东方之星”客轮倾覆的下击暴流个例对该算法进行了测试，结果表明从20:41—21:21共有8个体扫时次预报了引起沉船事件的那个风暴单体将会产生下击暴流，首次预报时间比客轮侧翻时间21:28 早47 min。使用2019年6—8月发生在湖北省的所有雷暴大风个例对下击暴流临近预报算法进行了效果评估,结果表明该算法预报下击暴流的击中率为86.4%，平均预报时效为39 min。按回波形态分类评估，则飑线类、线状对流类（飑线除外）和非线状对流类风暴的下击暴流临近预报击中率分别为93.2%、90.5%和75.6%。该算法模块已集成到中国气象局武汉暴雨研究所研发的分类强对流天气自动识别预警系统中，并于2019年开始投入业务运行。

针对2020年5月4日发生在江南的一次飑线过程，在逐15 min快速更新循环同化预报系统中，探讨了利用3DVAR方法同化雷达径向风、反射率和反演观测对短时降水、大风和冰雹等灾害天气的预报影响，同时研究了不同冷启动时刻对降水预报的影响。结果表明：冷启动时刻同化反演水汽和云内温度观测，观测强回波区的水汽和降水回波区内位温增量为正。随着循环次数的增加，背景场中虚假对流区的水汽减弱，对流被抑制；正的温度增量主要集中在观测回波大于背景模拟回波区，其增幅明显减小。相对于只同化雷达资料试验，同化“伪观测”资料能明显改善0~3 h内的雷达组合反射率和降水预报， 2~5 km上升螺旋度路径与大风、冰雹灾害位置更接近；对0~6 h的1 h累计降水量在1、5和10 mm等级的FSS评分改善明显，随着循环同化次数增多，改进效果先明显增加，6~8 h左右改进效果达到顶峰，随后FSS评分相对雷达同化试验有所下降。在12时（世界时）更新背景场后，相对于05时冷启动明显提高降水FSS评分，且同化“伪观测”资料的积极贡献预报时效更长。

基于WRF v3.9模式使用随机参数扰动MYNN边界层方案和RUC陆面过程方案参数对我国西南山地一次特大暴雨模拟,对比评估出山地暴雨集合预报中针对MYNN边界层、RUC陆面过程方案随机参数扰动的较优设置，主要结论如下：随机扰动MYNN边界层方案（SPPM）和RUC陆面过程方案（SPPR）参数试验，扰动的主要是地面和模式低层的变量，扰动能量从模式低层逐步向高层发展， 两者相比扰动边界层方案能获得更大的扰动能量; 较去空间相关尺度而言，SPPM方案对去时间相关参数的变化更敏感，而SPPR方案由于其扰动能量总体偏小，去空间和时间相关参数的变化对其集合预报性能影响相对较小；SPPM方案中去时间相关选择6 h，去空间尺度选择70 km可以获得较好的集合预报技巧，SPPR方案中相对而言去时间相关选择6 h，去空间尺度选择50 km可以获得较好的集合预报技巧。

为了研究随机物理倾向扰动（SPPT）方法在复杂地形条件下对对流尺度集合预报中的影响，针对SPPT随机扰动场的时间尺度、空间尺度和格点标准差三个参数进行敏感性试验，分析扰动变化规律，探讨其预报效果。结果表明：空间尺度90 km、时间尺度3 h和格点标准差0.525参数构造的SPPT随机扰动场结构对西部山地对流尺度集合预报整体效果较好，该试验不同层次高空要素（纬向风场、温度场和湿度场）和近地面要素（10 m风和2 m温度）的离散度增长较快，考虑预报误差的离散度/RMSE也好于其他试验。虽然最优配置试验的3 h累积降水的集合平均相对于其他参数试验没有明显在各个量级上都有提高，但在≥10 mm、≥25 mm和≥50 mm的降水等级的ETS评分接近或者高于控制试验，概率预报技巧较好。综合来看，空间尺度参数的选取比时间尺度对离散度的影响更加明显，增加扰动振幅对离散度的增加也起到积极的作用，同时可以提高不同量级降水的概率预报技巧。

利用中国气象局地面站降水资料、欧洲中心ERA5再分析资料、FY-4A相当黑体亮温资料，分析了造成贵州水城2019年7月23日山体滑坡的大暴雨成因。结果表明，最强降水是由TBB低于-82℃的对流云带造成的，影响本次强降水的天气系统主要为贵州西部750~700 hPa低槽及四川盆地北部冷锋。暴雨发生之前，四川盆地北部冷锋迫使盆地内高能气团向贵州西北部移动。随着水城县鸡场镇南侧偏南气流发展，为强降水发生提供充足的水汽条件，同时因暖湿气流的增强使得鸡场镇低层对流不稳定性增强。降水初期（22日20时）上升运动主要位于700 hPa以下，这与鸡场镇地面偏东气流遇到地形阻挡、沿地形爬坡产生的上升运动影响有关。随天气尺度气旋性环流扩展到贵州境内，降水只发生在气旋性环流内较狭窄的带中。通过Barnes带通滤波分析，天气尺度的气旋性流场内存在一些小尺度的气旋、反气旋系统，鸡场镇西侧有两个小气旋环流，它们北侧的强气流汇合带正好是降水发生区，鸡场镇此时还位于一个小尺度鞍形场区域中，明显有利于中低层气流汇合，叠加地形性上升运动，导致突发性暴雨发生，造成了山体滑坡的形成。

为了更好地应用闪电观测资料，在华中区域快速更新循环同化系统中引入适用于本地的闪电定位资料与代理回波特征的转换关系，并开展了相应的同化应用研究。针对2015年6月1日发生在湖北监利的一次强降水过程，开展了利用新、旧闪电-代理回波的对比同化试验，重点分析了引入新的闪电-代理回波转换关系对模式计算的雷达反射率、云微物理变量和降水预报的影响，并与直接同化雷达反射率进行对比。数值试验结果表明：新的闪电-代理回波关系较好地捕捉到强降水信号，通过调整初始时刻云水、雨水、云冰、云雪、霰等微物理量，尤其是提高了初始时刻雨水、云水的含量，达到调整降水预报的目的；对比降水结果可以得到在使用新的闪电-雷达回波关系后，能够有效降低漏报率，并且模式在短时间尺度可以响应出与实况更为接近的降水预报，提高短时临近预报准确率，取得了与直接同化雷达反射率相似的结果。

2019年在西北太平洋及南海共生成台风29个，比多年同期平均偏多2个，其中6个台风登陆我国，比多年平均偏少1个；台风整体强度偏弱，但全年最强台风夏浪极值强度达到68 m·s-1（17级以上）；登陆台风整体强度偏弱，但“利奇马”登陆强度强（52 m·s-1，超强台风级）、影响重；秋季台风生成数较常年明显偏多，尤其是11月生成台风数达到6个。2019年中央气象台台风路径预报平均误差与近5年（2014—2018年）的平均误差相比，在24~72 h的预报误差有所增大，而96~120 h的预报误差则明显减小，尤其是120 h的预报准确率创新高。与日、美官方预报相比，中国在24 h和96~120 h的预报水平处于领先地位，在48~72 h的预报误差比日本略高，但低于美国，与EC确定性模式相当。

2021年５月大气环流的主要特征是北半球极涡呈偶极型分布，强度偏强；中高纬完成了从冬季三波型向夏季四波型的转换，环流呈四波型，副热带高压较常年偏强，南海夏季风在第6候爆发。主要天气气候特征是全国平均气温为16.9℃，较常年同期偏高0.7℃；全国平均降水量为74.8 mm，较常年同期偏多8%。月内，我国共发生6次区域性暴雨天气过程。同时，多地伴随出现风雹天气，湖北武汉、江苏发生龙卷天气，造成经济损失和人员伤亡。此外，北方地区出现4次沙尘天气且影响范围广，为2002年以来同期最多；云南、四川干旱维持或发展，华南大部地区的旱情在月末得到缓解。

强对流天气的精准预报依然具有极大难度和挑战性。为了提高强天气监测预报服务能力，“灾害性天气资料同化与临近预报系统开发”研究共开展了以下工作：研发了新的中气旋和龙卷涡旋特征识别算法，并在十几个龙卷风实例中成功地识别出龙卷涡旋特征；从多普勒天气雷达体扫数据中提取了诸多参数（超过20个），开展分类强对流天气（下击暴流、龙卷、冰雹和短时强降水）自动识别预警技术研究。快速更新循环预报系统可以有效地提高模式初值的质量，非常适合于短时天气预报应用。为进一步提高强雷暴预报的精度，提出了一种新的基于雷达反演水汽的“伪水汽”同化方法，以更好地初始化对流尺度的数值天气模式。旨在克服目前中尺度数值模式在对流尺度定量降水短时预报方面的不足，弥补基于“外推”的临近预报技术在2 h以上定量降水预报能力快速下降的缺陷而研发的融合技术具有提高短时临近降水预报能力的潜力。

下击暴流是对流风暴最常发生的天气现象，预报其初始爆发是强对流风暴预报中最具挑战性的内容之一。提出一种综合使用雷达和探空观测资料的下击暴流临近预报算法。在对雷达基数据进行地物杂波抑制和径向速度退模糊以及对探空资料进行处理得到0℃、-20℃和最小相当位温高度的基础上，该算法首先进行风暴单体识别追踪和冰雹指数的计算；然后进行中层径向辐合特征和中气旋识别，并使之与识别的风暴单体相关联；最后提取诸多风暴单体的雷达特征量，经批量下击暴流和非下击暴流个例统计分析后挑选出下击暴流的雷达先兆因子9个作为模糊逻辑法的输入，建立下击暴流临近预报方程。使用2015年6月1日发生在湖北监利导致“东方之星”客轮倾覆的下击暴流个例对该算法进行了测试，结果表明从20:41—21:21共有8个体扫时次预报了引起沉船事件的那个风暴单体将会产生下击暴流，首次预报时间比客轮侧翻时间21:28 早47 min。使用2019年6—8月发生在湖北省的所有雷暴大风个例对下击暴流临近预报算法进行了效果评估,结果表明该算法预报下击暴流的击中率为86.4%，平均预报时效为39 min。按回波形态分类评估，则飑线类、线状对流类（飑线除外）和非线状对流类风暴的下击暴流临近预报击中率分别为93.2%、90.5%和75.6%。该算法模块已集成到中国气象局武汉暴雨研究所研发的分类强对流天气自动识别预警系统中，并于2019年开始投入业务运行。

针对2020年5月4日发生在江南的一次飑线过程，在逐15 min快速更新循环同化预报系统中，探讨了利用3DVAR方法同化雷达径向风、反射率和反演观测对短时降水、大风和冰雹等灾害天气的预报影响，同时研究了不同冷启动时刻对降水预报的影响。结果表明：冷启动时刻同化反演水汽和云内温度观测，观测强回波区的水汽和降水回波区内位温增量为正。随着循环次数的增加，背景场中虚假对流区的水汽减弱，对流被抑制；正的温度增量主要集中在观测回波大于背景模拟回波区，其增幅明显减小。相对于只同化雷达资料试验，同化“伪观测”资料能明显改善0~3 h内的雷达组合反射率和降水预报， 2~5 km上升螺旋度路径与大风、冰雹灾害位置更接近；对0~6 h的1 h累计降水量在1、5和10 mm等级的FSS评分改善明显，随着循环同化次数增多，改进效果先明显增加，6~8 h左右改进效果达到顶峰，随后FSS评分相对雷达同化试验有所下降。在12时（世界时）更新背景场后，相对于05时冷启动明显提高降水FSS评分，且同化“伪观测”资料的积极贡献预报时效更长。

基于WRF v3.9模式使用随机参数扰动MYNN边界层方案和RUC陆面过程方案参数对我国西南山地一次特大暴雨模拟,对比评估出山地暴雨集合预报中针对MYNN边界层、RUC陆面过程方案随机参数扰动的较优设置，主要结论如下：随机扰动MYNN边界层方案（SPPM）和RUC陆面过程方案（SPPR）参数试验，扰动的主要是地面和模式低层的变量，扰动能量从模式低层逐步向高层发展， 两者相比扰动边界层方案能获得更大的扰动能量; 较去空间相关尺度而言，SPPM方案对去时间相关参数的变化更敏感，而SPPR方案由于其扰动能量总体偏小，去空间和时间相关参数的变化对其集合预报性能影响相对较小；SPPM方案中去时间相关选择6 h，去空间尺度选择70 km可以获得较好的集合预报技巧，SPPR方案中相对而言去时间相关选择6 h，去空间尺度选择50 km可以获得较好的集合预报技巧。

为了研究随机物理倾向扰动（SPPT）方法在复杂地形条件下对对流尺度集合预报中的影响，针对SPPT随机扰动场的时间尺度、空间尺度和格点标准差三个参数进行敏感性试验，分析扰动变化规律，探讨其预报效果。结果表明：空间尺度90 km、时间尺度3 h和格点标准差0.525参数构造的SPPT随机扰动场结构对西部山地对流尺度集合预报整体效果较好，该试验不同层次高空要素（纬向风场、温度场和湿度场）和近地面要素（10 m风和2 m温度）的离散度增长较快，考虑预报误差的离散度/RMSE也好于其他试验。虽然最优配置试验的3 h累积降水的集合平均相对于其他参数试验没有明显在各个量级上都有提高，但在≥10 mm、≥25 mm和≥50 mm的降水等级的ETS评分接近或者高于控制试验，概率预报技巧较好。综合来看，空间尺度参数的选取比时间尺度对离散度的影响更加明显，增加扰动振幅对离散度的增加也起到积极的作用，同时可以提高不同量级降水的概率预报技巧。

利用中国气象局地面站降水资料、欧洲中心ERA5再分析资料、FY-4A相当黑体亮温资料，分析了造成贵州水城2019年7月23日山体滑坡的大暴雨成因。结果表明，最强降水是由TBB低于-82℃的对流云带造成的，影响本次强降水的天气系统主要为贵州西部750~700 hPa低槽及四川盆地北部冷锋。暴雨发生之前，四川盆地北部冷锋迫使盆地内高能气团向贵州西北部移动。随着水城县鸡场镇南侧偏南气流发展，为强降水发生提供充足的水汽条件，同时因暖湿气流的增强使得鸡场镇低层对流不稳定性增强。降水初期（22日20时）上升运动主要位于700 hPa以下，这与鸡场镇地面偏东气流遇到地形阻挡、沿地形爬坡产生的上升运动影响有关。随天气尺度气旋性环流扩展到贵州境内，降水只发生在气旋性环流内较狭窄的带中。通过Barnes带通滤波分析，天气尺度的气旋性流场内存在一些小尺度的气旋、反气旋系统，鸡场镇西侧有两个小气旋环流，它们北侧的强气流汇合带正好是降水发生区，鸡场镇此时还位于一个小尺度鞍形场区域中，明显有利于中低层气流汇合，叠加地形性上升运动，导致突发性暴雨发生，造成了山体滑坡的形成。

为了更好地应用闪电观测资料，在华中区域快速更新循环同化系统中引入适用于本地的闪电定位资料与代理回波特征的转换关系，并开展了相应的同化应用研究。针对2015年6月1日发生在湖北监利的一次强降水过程，开展了利用新、旧闪电-代理回波的对比同化试验，重点分析了引入新的闪电-代理回波转换关系对模式计算的雷达反射率、云微物理变量和降水预报的影响，并与直接同化雷达反射率进行对比。数值试验结果表明：新的闪电-代理回波关系较好地捕捉到强降水信号，通过调整初始时刻云水、雨水、云冰、云雪、霰等微物理量，尤其是提高了初始时刻雨水、云水的含量，达到调整降水预报的目的；对比降水结果可以得到在使用新的闪电-雷达回波关系后，能够有效降低漏报率，并且模式在短时间尺度可以响应出与实况更为接近的降水预报，提高短时临近预报准确率，取得了与直接同化雷达反射率相似的结果。

2019年在西北太平洋及南海共生成台风29个，比多年同期平均偏多2个，其中6个台风登陆我国，比多年平均偏少1个；台风整体强度偏弱，但全年最强台风夏浪极值强度达到68 m·s-1（17级以上）；登陆台风整体强度偏弱，但“利奇马”登陆强度强（52 m·s-1，超强台风级）、影响重；秋季台风生成数较常年明显偏多，尤其是11月生成台风数达到6个。2019年中央气象台台风路径预报平均误差与近5年（2014—2018年）的平均误差相比，在24~72 h的预报误差有所增大，而96~120 h的预报误差则明显减小，尤其是120 h的预报准确率创新高。与日、美官方预报相比，中国在24 h和96~120 h的预报水平处于领先地位，在48~72 h的预报误差比日本略高，但低于美国，与EC确定性模式相当。

2021年５月大气环流的主要特征是北半球极涡呈偶极型分布，强度偏强；中高纬完成了从冬季三波型向夏季四波型的转换，环流呈四波型，副热带高压较常年偏强，南海夏季风在第6候爆发。主要天气气候特征是全国平均气温为16.9℃，较常年同期偏高0.7℃；全国平均降水量为74.8 mm，较常年同期偏多8%。月内，我国共发生6次区域性暴雨天气过程。同时，多地伴随出现风雹天气，湖北武汉、江苏发生龙卷天气，造成经济损失和人员伤亡。此外，北方地区出现4次沙尘天气且影响范围广，为2002年以来同期最多；云南、四川干旱维持或发展，华南大部地区的旱情在月末得到缓解。