下击暴流指对流单体强下沉气流引发的地面或地面附近的爆发性辐散出流，单个下击暴流会导致千米尺度地面强阵风，而下击暴流簇可导致较大范围间断性地面灾害性强阵风，其形成机制亦不限于强下沉气流辐散。文章回顾了下击暴流的界定，然后分为孤立风暴产生的下击暴流和中尺度对流系统内嵌的下击暴流两种情况进行讨论，内容包括对流大风和下击暴流产生的物理机理、风暴结构特征以及基于多普勒天气雷达的预警技术。在上述回顾基础上，对下击暴流形成机理及监测预警难点进行了讨论，提出了与下击暴流相关的亟需研究的问题。

基于融化层识别算法（melting layer detection algorithm，MLDA）原理，利用2020年7—8月济南、青岛两部S波段双偏振多普勒雷达体扫数据，进行融化层高度信息识别试验，根据试验结果在MLDA算法中引入径向连续性检验、增加扫描仰角范围与调整判别融化层出现的距离库总数阈值的改进措施，与改进前的MLDA算法进行了对比分析，得到以下结论：MLDA对融化层顶高度有一定识别效果，识别的融化层顶高度的平均绝对误差较大，融化层底高度过低；加入径向连续性检验（简称MLDA-R1）后，识别的融化层顶高度的平均绝对误差明显减小，融化层底对应温度与融化层厚度分布在合理区间，但是遗漏识别的试验数明显增加；在MLDA-R1基础上，扫描区域增加了3.3°仰角（简称MLDA-R2）并调整了判别融化层出现的距离库总数阈值（简称MLDA-R3），融化层遗漏识别的试验数明显减少，同时提高了对融化层高度信息的识别效果；一些降水回波与非降水回波混合的区域会被错误识别为融化层区域，影响MLDA算法对融化层的识别效果，仍需进一步改进。总体来看，改进后的MLDA更适用于我国S波段双偏多普勒振雷达，对雷达水凝物相态分类与定量降水估测等气象现代化业务有一定支撑作用。

为减小天气雷达反演降水场与地面实际降水的偏差，提出了利用贴近地面的微波链路对天气雷达降水场实施校准的方法，包括变分校准法、卡尔曼滤波校准法、平均校准法和克里金校准法。为验证校准效果，在两次不同类型的实际降水过程中，利用两条微波链路，对 S波段天气雷达反演的降水场进行了校准，校准结果与地面雨量计实测值进行了比较，结果表明：四种校准方法均取得了一定的校准效果，改善了降水过程Ⅰ中强降水的低估问题和过程Ⅱ中弱降水的高估问题。校准后的雨强分布与雨量计测值的一致性得到提升，统计误差明显降低，改善程度由高至低依次为平均误差、均方根误差、平均绝对误差。综合各种校准方法在两次降水过程中的表现，克里金校准法的效果相对较好，变分校准法和平均校准法的效果优于卡尔曼滤波校准法。对平均误差和均方根误差改善幅度最大的是克里金校准法，对平均绝对误差改善幅度最大的为变分校准法。平均校准法和卡尔曼滤波校准法得到的校准因子为某一时次的区域平均校准因子，而克里金校准法和变分校准法能够得到随时间和空间位置变化的校准因子场。研究结果表明微波链路是校准雷达降水场的有效手段。

利用Vaisala CL51 激光云高仪对厦门地区2016年1月1日至2020年12月31日5年的云探测数据,采用时间占比算法计算出云分数，并对云层、云高以及云分数分布规律进行统计分析。结果表明：中国东南沿海云层结构以单层云为主（占比43.59%），双层云为辅（占比16.42%），三层以上云出现的概率相对较低（占比5.25%）。观测期间以中低云为主，与其他季节相比，夏季的云分布密度的集中度较小，存在较大云底间距。高云更可能出现在18时至次日06时的时段内，夏季尤为显著，表现出明显的日变化特征。

利用北京国家综合气象探测试验基地超大城市观测试验建设的地基垂直遥感设备(激光气溶胶雷达、微波辐射计及风廓线雷达)，使用2021年5—8月的观测资料，根据不同设备的探测优势以及边界层的日变化规律，利用激光气溶胶雷达、微波辐射计、风廓线雷达观测资料进行联合反演，得到全天候大气边界层高度。并将联合反演所得的边界层高度与探空资料计算及ERA5再分析资料提供的全天候大气边界层高度进行比较，发现：联合反演边界层高度与ERA5数据提供的大气边界层高度有较好的一致性；激光气溶胶雷达适用于白天对流边界层的观测，微波辐射计适用于夜间稳定边界层的观测，使用微波辐射计与风廓线雷达联合反演大气边界层高度可以改善弱降雨时单设备的反演结果；联合反演的大气边界层高度结果与单设备反演大气边界层高度均符合大气边界层的日变化规律；得到的联合反演边界层高度与探空数据计算得到的大气边界层高度差值的标准偏差为62 m，相较于ERA5数据提供的一定范围内大气边界层高度均值，联合反演边界层高度能更精准地反映更小范围内的大气边界层高度。

通过雷达外推及高分辨率数值模式预报相互订正融合，建立了时效6 h的长三角地区短时临近融合定量降水预报产品。采用一种主流的融合方案，并在外推、模式订正和融合方案上进行改进，完成了基于长三角地区11部雷达反射率组网和数值预报资料的COTREC外推扩展,基于韦伯变换的数值预报强度修正和基于目标识别匹配的位相修正,基于回波尺度和预报时效的动态权重系数调整和基于实况降水的动态ZR关系选择等技术开发。结果表明融合方法能够延长外推预报时效，订正数值模式预报的强度及位置误差，预报效果总体优于两者。

2017年6月22日华南沿海经历了一次罕见的极端降雨事件（24 h最大累计雨量562.5 mm），刷新了当地多项历史雨量纪录。使用NCEP/NCAR再分析数据和多源观测数据，分析了这次降雨过程的天气背景、天气尺度触发和维持机制、中尺度环流的演变及雷达特征等。结果表明：这次极端降雨发生在暖湿偏南气流中，双低空急流相互配合产生的上升运动是此次暴雨主要的天气尺度触发机制，其中边界层急流的建立也为雨区提供了有利不稳定能量和水汽条件，整个降雨过程随着双低空急流结构配合的减弱而结束。降雨形成较弱的冷池出流边界在锦江南侧和岗美东南侧原地少动，并不断激发新生对流，使得对流云团在锦江和岗美地区准静止，从而产生极端累计降雨量。〖JP2〗整个降雨过程中对流结构表现出低质心的结构特点，对流成熟阶段锦江和岗美地区近地面平均雨滴粒径较为接近，锦江降雨效率高于岗美主要体现在更加密集的雨滴数量上。

针对2009—2019年天津地区70次冰雹天气过程时空特征进行统计分析，并利用美国国家环境预报中心全球模式业务系统分析资料（NCEP FNL）和地面气象观测数据构建融合探空序列，对比分析不同月份、不同天气型和不同大小冰雹的环境条件差异，给出相应的环境参数指标。结果表明：天津降雹主要出现在4—9月，其中6月冰雹和大冰雹发生日数分别占49.4%、60.0%，12—20时冰雹和大冰雹发生概率分别占74.8%、100%。冰雹发生前对流有效位能（CAPE）、抬升指数（LI）、垂直风切变（SHR）、湿球0℃层高度（HWBZ）、大气可降水量（TPW）均存在明显的月变化特征，但总指数（TT）和强天气威胁指数（SWEAT）作为预报判据时其月变化并不明显，4月和9月大多数冰雹天气发生在“低能强切变”条件下，7月和8月则多发生在“中高能弱切变”条件下。此外，不同月份HWBZ平均比干球0℃层高度（HDBZ）偏低0.4～0.9 km，除了7月和8月极少数冰雹HWBZ位于4.0～4.2 km范围，其余冰雹天气过程均发生在低于3.9 km的环境条件下，5月和9月均低于3.5 km。高空冷涡型、西北气流型环境物理量阈值差异并不显著，但两者与西来槽型阈值差异明显。高空冷涡型、西北气流型冰雹通常发生在SHR>12 m·s-1、HWBZ<3.6 km、TPW>27 kg·m-2的环境条件下，西来槽型冰雹多发生在SHR>9 m·s-1、HWBZ<3.9 km、TPW>36 kg·m-2的环境条件下。冰雹大小与HWBZ、SHR关系密切，以6月为例，非大冰雹一般发生在HWBZ<3.9 km、SHR>9 m·s-1的环境条件下，而大冰雹则均发生在HWBZ<3.5 km、SHR>11 m·s-1的环境条件下。

中国气象局是全球大集合预报系统数据交换中心之一，自2010年以来，欧洲中期天气预报中心（ECMWF）和美国国家环境预报中心（NCEP）等国外全球集合预报（GEFS）先后进入国家气象中心（NMC）实时业务，多模式的应用促进了我国热带气旋预报业务的进步。利用2010—2019年ECMWF和NCEP两家主要的国外集合模式资料，从分强度、分移速、分月份、分海域、是否登陆、是否转向等方面开展了两家模式在热带气旋路径预报中的性能评估和系统性偏差分析。结果表明，两家模式集合平均的预报误差总体都呈下降趋势，并都存在一定的系统性偏差，但偏差方向几乎相反，ECMWF集合预报易偏向实况西南向，NCEP集合预报易偏向东北向，且后者数值更大。目前ECMWF集合预报性能要优于NCEP集合预报，特别是对于弱热带气旋和登陆热带气旋等情形优势更大。预报中当两家模式分歧较大的时候，性能评估和偏差分析结果也可为主观订正提供参考依据。

应用面向降水过程的时空检验方法，评估了中国气象局广东快速更新同化数值预报系统（CMA-GD）、上海数值预报系统（CMA-SH9）和中尺度天气数值预报系统（CMA-MESO）的海南岛暖季（2019—2020年的4—9月）非台风降水日小时降水预报效果，结果表明：三家模式均能捕捉不同流场条件下的降水空间分布形态及降水日变化特征，但CMA-GD和CMA-SH9的降水频率和强度总体偏多偏强，其中CMA-GD降水频率偏多近10%，CMA-SH9平均小时雨强偏强近4 mm·h-1，CMA-MESO雨强在5 mm·h-1以上的降水多分布在西南部和中部山区，与实况空间分布差异较大。三家模式降水预报最易开始和降水峰值时间平均偏早1～3 h，而降水最易结束时间偏晚1～3 h；模式的大气层高层露点温度和不稳定能量预报值偏大，不稳定能量出现时间偏早，近地层逆温层特征预报失真，降水预报的开始时间倾向于提前、降水持续时间偏长。三家模式的昼间海南岛北部沿海的海陆风辐合带预报偏强，其中CMA-SH9尤为明显，与该模式降水强度明显偏强特征相一致；CMA-GD的夜间南部沿海的海陆风辐合带预报位置偏西，与该模式西南部沿海降水频次预报偏多相对应；CMA-MESO的海南岛西南部和中部山区的风速辐合预报偏强，其降水预报强度也相应偏强。

2022年11月大气环流的主要特征是：北半球极涡呈偶极型，东亚大槽偏弱，南支槽偏弱，副热带高压偏强。11月，全国平均降水为26.9 mm，比常年同期（20.2 mm）偏多33.2%；全国平均气温为4.8℃，较常年同期（3.3℃）偏高1.5℃。月内气温冷暖起伏较大，前中期冷空气活动偏弱，大部地区气温偏高，降水偏少；后期受强冷空气、活跃南支槽影响，气温大幅降低，降水显著增多。月内出现了1次全国型寒潮过程，影响范围广、降温幅度大，以及2次大范围持续性雾霾天气过程。

下击暴流指对流单体强下沉气流引发的地面或地面附近的爆发性辐散出流，单个下击暴流会导致千米尺度地面强阵风，而下击暴流簇可导致较大范围间断性地面灾害性强阵风，其形成机制亦不限于强下沉气流辐散。文章回顾了下击暴流的界定，然后分为孤立风暴产生的下击暴流和中尺度对流系统内嵌的下击暴流两种情况进行讨论，内容包括对流大风和下击暴流产生的物理机理、风暴结构特征以及基于多普勒天气雷达的预警技术。在上述回顾基础上，对下击暴流形成机理及监测预警难点进行了讨论，提出了与下击暴流相关的亟需研究的问题。

基于融化层识别算法（melting layer detection algorithm，MLDA）原理，利用2020年7—8月济南、青岛两部S波段双偏振多普勒雷达体扫数据，进行融化层高度信息识别试验，根据试验结果在MLDA算法中引入径向连续性检验、增加扫描仰角范围与调整判别融化层出现的距离库总数阈值的改进措施，与改进前的MLDA算法进行了对比分析，得到以下结论：MLDA对融化层顶高度有一定识别效果，识别的融化层顶高度的平均绝对误差较大，融化层底高度过低；加入径向连续性检验（简称MLDA-R1）后，识别的融化层顶高度的平均绝对误差明显减小，融化层底对应温度与融化层厚度分布在合理区间，但是遗漏识别的试验数明显增加；在MLDA-R1基础上，扫描区域增加了3.3°仰角（简称MLDA-R2）并调整了判别融化层出现的距离库总数阈值（简称MLDA-R3），融化层遗漏识别的试验数明显减少，同时提高了对融化层高度信息的识别效果；一些降水回波与非降水回波混合的区域会被错误识别为融化层区域，影响MLDA算法对融化层的识别效果，仍需进一步改进。总体来看，改进后的MLDA更适用于我国S波段双偏多普勒振雷达，对雷达水凝物相态分类与定量降水估测等气象现代化业务有一定支撑作用。

为减小天气雷达反演降水场与地面实际降水的偏差，提出了利用贴近地面的微波链路对天气雷达降水场实施校准的方法，包括变分校准法、卡尔曼滤波校准法、平均校准法和克里金校准法。为验证校准效果，在两次不同类型的实际降水过程中，利用两条微波链路，对 S波段天气雷达反演的降水场进行了校准，校准结果与地面雨量计实测值进行了比较，结果表明：四种校准方法均取得了一定的校准效果，改善了降水过程Ⅰ中强降水的低估问题和过程Ⅱ中弱降水的高估问题。校准后的雨强分布与雨量计测值的一致性得到提升，统计误差明显降低，改善程度由高至低依次为平均误差、均方根误差、平均绝对误差。综合各种校准方法在两次降水过程中的表现，克里金校准法的效果相对较好，变分校准法和平均校准法的效果优于卡尔曼滤波校准法。对平均误差和均方根误差改善幅度最大的是克里金校准法，对平均绝对误差改善幅度最大的为变分校准法。平均校准法和卡尔曼滤波校准法得到的校准因子为某一时次的区域平均校准因子，而克里金校准法和变分校准法能够得到随时间和空间位置变化的校准因子场。研究结果表明微波链路是校准雷达降水场的有效手段。

利用Vaisala CL51 激光云高仪对厦门地区2016年1月1日至2020年12月31日5年的云探测数据,采用时间占比算法计算出云分数，并对云层、云高以及云分数分布规律进行统计分析。结果表明：中国东南沿海云层结构以单层云为主（占比43.59%），双层云为辅（占比16.42%），三层以上云出现的概率相对较低（占比5.25%）。观测期间以中低云为主，与其他季节相比，夏季的云分布密度的集中度较小，存在较大云底间距。高云更可能出现在18时至次日06时的时段内，夏季尤为显著，表现出明显的日变化特征。

利用北京国家综合气象探测试验基地超大城市观测试验建设的地基垂直遥感设备(激光气溶胶雷达、微波辐射计及风廓线雷达)，使用2021年5—8月的观测资料，根据不同设备的探测优势以及边界层的日变化规律，利用激光气溶胶雷达、微波辐射计、风廓线雷达观测资料进行联合反演，得到全天候大气边界层高度。并将联合反演所得的边界层高度与探空资料计算及ERA5再分析资料提供的全天候大气边界层高度进行比较，发现：联合反演边界层高度与ERA5数据提供的大气边界层高度有较好的一致性；激光气溶胶雷达适用于白天对流边界层的观测，微波辐射计适用于夜间稳定边界层的观测，使用微波辐射计与风廓线雷达联合反演大气边界层高度可以改善弱降雨时单设备的反演结果；联合反演的大气边界层高度结果与单设备反演大气边界层高度均符合大气边界层的日变化规律；得到的联合反演边界层高度与探空数据计算得到的大气边界层高度差值的标准偏差为62 m，相较于ERA5数据提供的一定范围内大气边界层高度均值，联合反演边界层高度能更精准地反映更小范围内的大气边界层高度。

通过雷达外推及高分辨率数值模式预报相互订正融合，建立了时效6 h的长三角地区短时临近融合定量降水预报产品。采用一种主流的融合方案，并在外推、模式订正和融合方案上进行改进，完成了基于长三角地区11部雷达反射率组网和数值预报资料的COTREC外推扩展,基于韦伯变换的数值预报强度修正和基于目标识别匹配的位相修正,基于回波尺度和预报时效的动态权重系数调整和基于实况降水的动态ZR关系选择等技术开发。结果表明融合方法能够延长外推预报时效，订正数值模式预报的强度及位置误差，预报效果总体优于两者。

2017年6月22日华南沿海经历了一次罕见的极端降雨事件（24 h最大累计雨量562.5 mm），刷新了当地多项历史雨量纪录。使用NCEP/NCAR再分析数据和多源观测数据，分析了这次降雨过程的天气背景、天气尺度触发和维持机制、中尺度环流的演变及雷达特征等。结果表明：这次极端降雨发生在暖湿偏南气流中，双低空急流相互配合产生的上升运动是此次暴雨主要的天气尺度触发机制，其中边界层急流的建立也为雨区提供了有利不稳定能量和水汽条件，整个降雨过程随着双低空急流结构配合的减弱而结束。降雨形成较弱的冷池出流边界在锦江南侧和岗美东南侧原地少动，并不断激发新生对流，使得对流云团在锦江和岗美地区准静止，从而产生极端累计降雨量。〖JP2〗整个降雨过程中对流结构表现出低质心的结构特点，对流成熟阶段锦江和岗美地区近地面平均雨滴粒径较为接近，锦江降雨效率高于岗美主要体现在更加密集的雨滴数量上。

针对2009—2019年天津地区70次冰雹天气过程时空特征进行统计分析，并利用美国国家环境预报中心全球模式业务系统分析资料（NCEP FNL）和地面气象观测数据构建融合探空序列，对比分析不同月份、不同天气型和不同大小冰雹的环境条件差异，给出相应的环境参数指标。结果表明：天津降雹主要出现在4—9月，其中6月冰雹和大冰雹发生日数分别占49.4%、60.0%，12—20时冰雹和大冰雹发生概率分别占74.8%、100%。冰雹发生前对流有效位能（CAPE）、抬升指数（LI）、垂直风切变（SHR）、湿球0℃层高度（HWBZ）、大气可降水量（TPW）均存在明显的月变化特征，但总指数（TT）和强天气威胁指数（SWEAT）作为预报判据时其月变化并不明显，4月和9月大多数冰雹天气发生在“低能强切变”条件下，7月和8月则多发生在“中高能弱切变”条件下。此外，不同月份HWBZ平均比干球0℃层高度（HDBZ）偏低0.4～0.9 km，除了7月和8月极少数冰雹HWBZ位于4.0～4.2 km范围，其余冰雹天气过程均发生在低于3.9 km的环境条件下，5月和9月均低于3.5 km。高空冷涡型、西北气流型环境物理量阈值差异并不显著，但两者与西来槽型阈值差异明显。高空冷涡型、西北气流型冰雹通常发生在SHR>12 m·s-1、HWBZ<3.6 km、TPW>27 kg·m-2的环境条件下，西来槽型冰雹多发生在SHR>9 m·s-1、HWBZ<3.9 km、TPW>36 kg·m-2的环境条件下。冰雹大小与HWBZ、SHR关系密切，以6月为例，非大冰雹一般发生在HWBZ<3.9 km、SHR>9 m·s-1的环境条件下，而大冰雹则均发生在HWBZ<3.5 km、SHR>11 m·s-1的环境条件下。

中国气象局是全球大集合预报系统数据交换中心之一，自2010年以来，欧洲中期天气预报中心（ECMWF）和美国国家环境预报中心（NCEP）等国外全球集合预报（GEFS）先后进入国家气象中心（NMC）实时业务，多模式的应用促进了我国热带气旋预报业务的进步。利用2010—2019年ECMWF和NCEP两家主要的国外集合模式资料，从分强度、分移速、分月份、分海域、是否登陆、是否转向等方面开展了两家模式在热带气旋路径预报中的性能评估和系统性偏差分析。结果表明，两家模式集合平均的预报误差总体都呈下降趋势，并都存在一定的系统性偏差，但偏差方向几乎相反，ECMWF集合预报易偏向实况西南向，NCEP集合预报易偏向东北向，且后者数值更大。目前ECMWF集合预报性能要优于NCEP集合预报，特别是对于弱热带气旋和登陆热带气旋等情形优势更大。预报中当两家模式分歧较大的时候，性能评估和偏差分析结果也可为主观订正提供参考依据。

应用面向降水过程的时空检验方法，评估了中国气象局广东快速更新同化数值预报系统（CMA-GD）、上海数值预报系统（CMA-SH9）和中尺度天气数值预报系统（CMA-MESO）的海南岛暖季（2019—2020年的4—9月）非台风降水日小时降水预报效果，结果表明：三家模式均能捕捉不同流场条件下的降水空间分布形态及降水日变化特征，但CMA-GD和CMA-SH9的降水频率和强度总体偏多偏强，其中CMA-GD降水频率偏多近10%，CMA-SH9平均小时雨强偏强近4 mm·h-1，CMA-MESO雨强在5 mm·h-1以上的降水多分布在西南部和中部山区，与实况空间分布差异较大。三家模式降水预报最易开始和降水峰值时间平均偏早1～3 h，而降水最易结束时间偏晚1～3 h；模式的大气层高层露点温度和不稳定能量预报值偏大，不稳定能量出现时间偏早，近地层逆温层特征预报失真，降水预报的开始时间倾向于提前、降水持续时间偏长。三家模式的昼间海南岛北部沿海的海陆风辐合带预报偏强，其中CMA-SH9尤为明显，与该模式降水强度明显偏强特征相一致；CMA-GD的夜间南部沿海的海陆风辐合带预报位置偏西，与该模式西南部沿海降水频次预报偏多相对应；CMA-MESO的海南岛西南部和中部山区的风速辐合预报偏强，其降水预报强度也相应偏强。

2022年11月大气环流的主要特征是：北半球极涡呈偶极型，东亚大槽偏弱，南支槽偏弱，副热带高压偏强。11月，全国平均降水为26.9 mm，比常年同期（20.2 mm）偏多33.2%；全国平均气温为4.8℃，较常年同期（3.3℃）偏高1.5℃。月内气温冷暖起伏较大，前中期冷空气活动偏弱，大部地区气温偏高，降水偏少；后期受强冷空气、活跃南支槽影响，气温大幅降低，降水显著增多。月内出现了1次全国型寒潮过程，影响范围广、降温幅度大，以及2次大范围持续性雾霾天气过程。