回顾中央气象台全球中期数值天气预报业务系统的发展历程,重点回顾和综述中央气象台建立全球预报业务以来的科学技术进步，概括了引进的谱模式系列在本地化、业务应用及发展过程中取得的成就，着重介绍在自主发展GRAPES_GFS全球中期预报系统的不同阶段取得的科技成果。

定量降水预报（QPF）是中央气象台最传统且最核心的天气预报业务，随着经济社会的快速发展对降水预报精细化程度需求越来越高，提升降水预报的精细化水平成为中央气象台面临和需要解决的首要问题之一。目前中央气象台制作和发布空间分辨率5 km，未来3天逐1 h时间间隔、未来10天逐3 h时间间隔的网格化定量降水预报产品，并发布雨、雨夹雪、冻雨和雪降水相态及新增积雪深度的精细化预报产品。本文围绕精细化降水预报技术这一关键环节，回顾了中央气象台在数值模式精细化降水预报、时空精细化降水预报技术、降水相态和新增积雪精细化预报技术以及精细化检验评估技术等方面的进展，并思考目前精细化降水预报业务技术发展存在的问题及未来的发展，以期为中央气象台和全国精细化QPF技术的发展提供重要参考。

近年来，国家级水文气象预报业务已经取得了明显进展，但与国外先进水平相比还有一定的差距。总结了近十年来国内外水文气象预报业务现状和技术进展，目前国家级的技术支撑状况和所面临的挑战，并提出未来发展计划。目前，水文气象预报技术主要是以基于统计学的致灾阈值模型和分布式水文模型等为主，结合大数据分析与人工智能的气象—水文—地质耦合预报模式将在水文气象预报中发挥重要作用。流域天—空—地基监测、水文气象灾害机理研究和多尺度分析是水文气象预报的重要基础；基于无缝隙精细化智能网格降水的水文气象预报技术及水文集合预报模式是水文气象预报的发展方向。

回顾了自“八五”科技攻关以来国家气象中心台风数值预报业务系统的发展历程，包括我国第一代区域模式台风数值预报系统、全球谱模式台风数值预报系统以及中国气象局自主发展的GRAPES全球模式及区域台风数值预报系统。比较不同时期台风数值预报系统的关键技术特征和预报性能，重点介绍GRAPES区域台风模式的主要技术成果，并对国家级台风数值预报系统未来5年的发展进行展望。

近十年来，伴随农业气象灾害监测评估理论的发展，数值模拟技术、遥感监测技术和现代信息技术的综合应用，以及智能网格气象要素预报在农业气象灾害监测预报业务中的落地，促进了农业气象灾害预报评估业务的精细化、动态化和定量化水平，为农业防灾减损、稳产增产发挥了重要作用。介绍了近十年来定量化农业气象灾害评估技术以及动态化、精细化农业气象灾害预报技术的主要研发成果以及在业务服务中的应用，并展望未来发展，以期为农业气象灾害预报评估业务的进一步发展提供借鉴和参考。

粤港澳大湾区正在组建X波段双偏振相控阵雷达（XPAR）网，以提高观测精度并增强低空观测的能力。为了解决X波段雷达的雨滴衰减问题，以适应观测和组网的要求，引入自适应约束算法，针对降水目标造成的衰减加以本地化研究。评估结果表明，强降水个例反射率因子的订正幅度达6 dB，差分反射率因子的负值也得到有效约束。经过质量控制后，相邻XPAR的空间和强度分布具有更高的一致性。与S波段雷达资料对比，订正前XPAR的强度偏弱，订正后增强至S波段雷达相当强度，局部更强，准确性明显提高。差分反射率因子也得到一定程度的订正，订正后与反射率因子的散点分布更集中，相关系数提高。由此可见，此算法较好地解决了X波段相控阵雷达的雨区衰减问题，为粤港澳大湾区X波段相控阵雷达网资料推广应用和产品开发提供前期数据质量保障。

基于青海高原50个地面气象观测站点1980—2018年的观测数据，结合欧洲中心ERAInterim再分析资料，利用线性倾向估计、皮尔逊相关分析以及概率密度分布等方法，揭示青海高原降雹频次、大小、持续时间的时空分布特征，以及海拔高度、特殊层高度和气温变化对冰雹分布特征的影响。结果表明：近39年来，青海高原年降雹次数总体表现为显著减少趋势，进入21世纪后减少尤为明显，6—7月冰雹高发且减少速率为年内最快，平均单次降雹持续时间亦呈显著减少趋势，20世纪90年代中后期开始，较大冰雹发生概率明显增大；空间分布上，南部高海拔地区为冰雹高发区，降雹持续时间也较长，大冰雹落区主要在冰雹次数较少的东部低海拔地区；直径介于3～5 mm以及持续时长在2～3 min左右的降雹频率最高；较低的0℃和-20℃ 层高度有利于冰雹生成并且延长降雹持续时间，较高的0℃和-20℃层高度对支撑空中冰雹的碰并增长具有重要作用；降雹频次和降雹持续时间显著减少不仅与0℃和-20℃层高度上升有关，还与平均气温显著升高、气温日较差减小密切相关。

提出一种基于观测数据获取率、获取准时率、质量控制正确率和模式一致率的综合名单控制方法，使用2019年全国120个探空站测风数据对该方法进行验证，并对观测数据质量进行分析。结果显示：名单控制可以有效检查出观测数据存在问题的站点，名单站点观测数据相对于模式数据存在明显的系统性偏差，偏差和均方根误差相对于全国平均值都显著偏大。探空测风数据质量较好，四季风向、风速观测数据和模式数据较为一致，偏差分别在±1°和±1.5 m·s-1内；秋季风向一致性较好；夏季和冬季风速一致性低于春季和秋季；风向一致性春季和夏季随气压减小先减小后增大，秋季和冬季则相反；风速一致性随气压减小基本呈三峰型变化。

2019年8月9日20时至13日20时，受西风槽和台风利奇马的共同影响，山东省出现了大范围的强降水，其中心在章丘站。利用多源资料研究台风雨带强降水的微物理结构特征，分析了强降水过程中章丘站的分钟降水量、雨滴谱、双偏振多普勒雷达、风廓线雷达等资料。分析发现：本次降水过程开始阶段，存在明显的冷云降水机制。降水过程中雨滴的尺度谱随时间存在明显变化。降水较强时段，雨滴谱较宽，呈现出明显的双峰结构，直径大于1 mm的雨滴数序列与分钟降水量序列相关系数达到0.956 〖KG-*5〗8；降水减弱时段，谱宽逐渐变窄，呈现出明显的单峰结构，直径大于1 mm的雨滴数变少。雷达回波高度较高时段，直径大于1 mm的雨滴数比例增大，谱宽较大，并出现多峰分布。强的湿湍流团可以形成差分反射率因子大值区，它既不对应于强对流，也不对应于地面大雨滴，是由上升和下沉气流引起的湿湍团变形以及其他原因综合导致的。降水较强时段，在风廓线时间剖面0.9~1.4 km高度，出现一个风向和风速突变的薄层结构；对应该薄层，分钟雨量最强，直径大于1 mm 雨滴数的比例明显偏大。分析结果为了解台风强降水的滴谱特征和微物理结构提供了参考依据。

利用四川省158个气象站2016—2019年逐小时2 m气温、相对湿度、地面气压、能见度等观测数据，通过SMARTS模式计算并积分得到逐月晴天太阳总辐射，建立晴天太阳总辐射随海拔高度的变化关系，将该关系应用到1990—2019年太阳总辐射空间插值订正中，并对订正效果进行验证，结果表明：晴天太阳总辐射随海拔高度呈对数增加，海拔越高晴天太阳总辐射随高度增幅越小；辐射订正方面，海拔较低、地势平坦的四川盆地地区订正幅度最小，高海拔的川西高原订正幅度居中，高低海拔过渡地带订正幅度最大；交叉验证结果表明，用来验证的7个辐射站年平均绝对误差由182.77 kW·h·m-2减少到145.48 kW·h·m-2，相对误差由13.41%减少到10.24%，冬半年订正效果好于夏半年。通过订正可有效提高复杂地形下太阳总辐射插值效果，减小插值误差。

利用黑龙江省80个站1961—2017年器测蒸发量观测资料及常规气象观测资料，采用线性倾向估计、累积距平、MannKendal突变分析、数理统计和Mexican hat小波分析等方法，分析了黑龙江省年和四季器测蒸发量的时空演变特征，并探讨了其与气候因子的关系。结果表明：黑龙江省年蒸发量的空间分布的地理特征明显，其值随纬度、经度、海拔高度的增加而递减，递减率分别为55.4 mm/°N、45.2 mm/°E、88.8 mm/(100 m)。1961—2017年，黑龙江省年蒸发量呈显著下降趋势，降幅达13.7 mm/(10 a)，存在8 a和24 a周期，全省下降趋势站点比例达70.0%，其中62.5%站点的下降趋势通过0.05的显著性水平检验，远超上升站点比例，总体存在“蒸发悖论”。季节间对照发现，春季蒸发量降幅较大且趋势极显著，存在24 a、准2 a 周期，有67个站点表现为下降趋势，其中44个站呈显著下降趋势（P<0.05）；夏季、秋季的降幅较小且变化不显著，均存在7 a周期；冬季则表现为小幅不显著的增加趋势，存在24、11、2 a周期，有23站冬季蒸发量呈显著上升趋势。突变检验发现，年、春季、冬季蒸发量存在明显的突变时间，夏季和冬季则无明显突变。年、季节蒸发量与平均温度、风速存在正相关关系，与相对湿度存在负相关关系。风速显著下降是导致年蒸发量显著减少的主导因素，风速显著下降及增湿明显的叠加作用，致使春季蒸发量的下降趋势更显著，而气候的暖干化使得冬季蒸发量呈较弱的上升趋势。

2021年3月大气环流呈双极型分布，中高纬环流为三波型，东亚大槽偏弱，西太平洋副热带高压强度与常年相当。3月全国平均气温为6.6℃，较常年同期（4.1℃）偏高2.5℃，为1961年以来同期第二高。全国降水量为27.8 mm，较常年同期（29.5 mm）偏少6%。本月有3次大范围沙尘天气过程，较常年偏强偏多，其中13—18日为近十年我国最强沙尘天气过程。强对流天气偏少，仅月底在长江流域发生一次强对流天气过程。月内冷空气偏弱，仅于15—17日发生一次中等强度冷空气过程。云南等地干旱持续，华南干旱开始发展。

回顾中央气象台全球中期数值天气预报业务系统的发展历程,重点回顾和综述中央气象台建立全球预报业务以来的科学技术进步，概括了引进的谱模式系列在本地化、业务应用及发展过程中取得的成就，着重介绍在自主发展GRAPES_GFS全球中期预报系统的不同阶段取得的科技成果。

定量降水预报（QPF）是中央气象台最传统且最核心的天气预报业务，随着经济社会的快速发展对降水预报精细化程度需求越来越高，提升降水预报的精细化水平成为中央气象台面临和需要解决的首要问题之一。目前中央气象台制作和发布空间分辨率5 km，未来3天逐1 h时间间隔、未来10天逐3 h时间间隔的网格化定量降水预报产品，并发布雨、雨夹雪、冻雨和雪降水相态及新增积雪深度的精细化预报产品。本文围绕精细化降水预报技术这一关键环节，回顾了中央气象台在数值模式精细化降水预报、时空精细化降水预报技术、降水相态和新增积雪精细化预报技术以及精细化检验评估技术等方面的进展，并思考目前精细化降水预报业务技术发展存在的问题及未来的发展，以期为中央气象台和全国精细化QPF技术的发展提供重要参考。

近年来，国家级水文气象预报业务已经取得了明显进展，但与国外先进水平相比还有一定的差距。总结了近十年来国内外水文气象预报业务现状和技术进展，目前国家级的技术支撑状况和所面临的挑战，并提出未来发展计划。目前，水文气象预报技术主要是以基于统计学的致灾阈值模型和分布式水文模型等为主，结合大数据分析与人工智能的气象—水文—地质耦合预报模式将在水文气象预报中发挥重要作用。流域天—空—地基监测、水文气象灾害机理研究和多尺度分析是水文气象预报的重要基础；基于无缝隙精细化智能网格降水的水文气象预报技术及水文集合预报模式是水文气象预报的发展方向。

回顾了自“八五”科技攻关以来国家气象中心台风数值预报业务系统的发展历程，包括我国第一代区域模式台风数值预报系统、全球谱模式台风数值预报系统以及中国气象局自主发展的GRAPES全球模式及区域台风数值预报系统。比较不同时期台风数值预报系统的关键技术特征和预报性能，重点介绍GRAPES区域台风模式的主要技术成果，并对国家级台风数值预报系统未来5年的发展进行展望。

近十年来，伴随农业气象灾害监测评估理论的发展，数值模拟技术、遥感监测技术和现代信息技术的综合应用，以及智能网格气象要素预报在农业气象灾害监测预报业务中的落地，促进了农业气象灾害预报评估业务的精细化、动态化和定量化水平，为农业防灾减损、稳产增产发挥了重要作用。介绍了近十年来定量化农业气象灾害评估技术以及动态化、精细化农业气象灾害预报技术的主要研发成果以及在业务服务中的应用，并展望未来发展，以期为农业气象灾害预报评估业务的进一步发展提供借鉴和参考。

粤港澳大湾区正在组建X波段双偏振相控阵雷达（XPAR）网，以提高观测精度并增强低空观测的能力。为了解决X波段雷达的雨滴衰减问题，以适应观测和组网的要求，引入自适应约束算法，针对降水目标造成的衰减加以本地化研究。评估结果表明，强降水个例反射率因子的订正幅度达6 dB，差分反射率因子的负值也得到有效约束。经过质量控制后，相邻XPAR的空间和强度分布具有更高的一致性。与S波段雷达资料对比，订正前XPAR的强度偏弱，订正后增强至S波段雷达相当强度，局部更强，准确性明显提高。差分反射率因子也得到一定程度的订正，订正后与反射率因子的散点分布更集中，相关系数提高。由此可见，此算法较好地解决了X波段相控阵雷达的雨区衰减问题，为粤港澳大湾区X波段相控阵雷达网资料推广应用和产品开发提供前期数据质量保障。

基于青海高原50个地面气象观测站点1980—2018年的观测数据，结合欧洲中心ERAInterim再分析资料，利用线性倾向估计、皮尔逊相关分析以及概率密度分布等方法，揭示青海高原降雹频次、大小、持续时间的时空分布特征，以及海拔高度、特殊层高度和气温变化对冰雹分布特征的影响。结果表明：近39年来，青海高原年降雹次数总体表现为显著减少趋势，进入21世纪后减少尤为明显，6—7月冰雹高发且减少速率为年内最快，平均单次降雹持续时间亦呈显著减少趋势，20世纪90年代中后期开始，较大冰雹发生概率明显增大；空间分布上，南部高海拔地区为冰雹高发区，降雹持续时间也较长，大冰雹落区主要在冰雹次数较少的东部低海拔地区；直径介于3～5 mm以及持续时长在2～3 min左右的降雹频率最高；较低的0℃和-20℃ 层高度有利于冰雹生成并且延长降雹持续时间，较高的0℃和-20℃层高度对支撑空中冰雹的碰并增长具有重要作用；降雹频次和降雹持续时间显著减少不仅与0℃和-20℃层高度上升有关，还与平均气温显著升高、气温日较差减小密切相关。

提出一种基于观测数据获取率、获取准时率、质量控制正确率和模式一致率的综合名单控制方法，使用2019年全国120个探空站测风数据对该方法进行验证，并对观测数据质量进行分析。结果显示：名单控制可以有效检查出观测数据存在问题的站点，名单站点观测数据相对于模式数据存在明显的系统性偏差，偏差和均方根误差相对于全国平均值都显著偏大。探空测风数据质量较好，四季风向、风速观测数据和模式数据较为一致，偏差分别在±1°和±1.5 m·s-1内；秋季风向一致性较好；夏季和冬季风速一致性低于春季和秋季；风向一致性春季和夏季随气压减小先减小后增大，秋季和冬季则相反；风速一致性随气压减小基本呈三峰型变化。

2019年8月9日20时至13日20时，受西风槽和台风利奇马的共同影响，山东省出现了大范围的强降水，其中心在章丘站。利用多源资料研究台风雨带强降水的微物理结构特征，分析了强降水过程中章丘站的分钟降水量、雨滴谱、双偏振多普勒雷达、风廓线雷达等资料。分析发现：本次降水过程开始阶段，存在明显的冷云降水机制。降水过程中雨滴的尺度谱随时间存在明显变化。降水较强时段，雨滴谱较宽，呈现出明显的双峰结构，直径大于1 mm的雨滴数序列与分钟降水量序列相关系数达到0.956 〖KG-*5〗8；降水减弱时段，谱宽逐渐变窄，呈现出明显的单峰结构，直径大于1 mm的雨滴数变少。雷达回波高度较高时段，直径大于1 mm的雨滴数比例增大，谱宽较大，并出现多峰分布。强的湿湍流团可以形成差分反射率因子大值区，它既不对应于强对流，也不对应于地面大雨滴，是由上升和下沉气流引起的湿湍团变形以及其他原因综合导致的。降水较强时段，在风廓线时间剖面0.9~1.4 km高度，出现一个风向和风速突变的薄层结构；对应该薄层，分钟雨量最强，直径大于1 mm 雨滴数的比例明显偏大。分析结果为了解台风强降水的滴谱特征和微物理结构提供了参考依据。

利用四川省158个气象站2016—2019年逐小时2 m气温、相对湿度、地面气压、能见度等观测数据，通过SMARTS模式计算并积分得到逐月晴天太阳总辐射，建立晴天太阳总辐射随海拔高度的变化关系，将该关系应用到1990—2019年太阳总辐射空间插值订正中，并对订正效果进行验证，结果表明：晴天太阳总辐射随海拔高度呈对数增加，海拔越高晴天太阳总辐射随高度增幅越小；辐射订正方面，海拔较低、地势平坦的四川盆地地区订正幅度最小，高海拔的川西高原订正幅度居中，高低海拔过渡地带订正幅度最大；交叉验证结果表明，用来验证的7个辐射站年平均绝对误差由182.77 kW·h·m-2减少到145.48 kW·h·m-2，相对误差由13.41%减少到10.24%，冬半年订正效果好于夏半年。通过订正可有效提高复杂地形下太阳总辐射插值效果，减小插值误差。

利用黑龙江省80个站1961—2017年器测蒸发量观测资料及常规气象观测资料，采用线性倾向估计、累积距平、MannKendal突变分析、数理统计和Mexican hat小波分析等方法，分析了黑龙江省年和四季器测蒸发量的时空演变特征，并探讨了其与气候因子的关系。结果表明：黑龙江省年蒸发量的空间分布的地理特征明显，其值随纬度、经度、海拔高度的增加而递减，递减率分别为55.4 mm/°N、45.2 mm/°E、88.8 mm/(100 m)。1961—2017年，黑龙江省年蒸发量呈显著下降趋势，降幅达13.7 mm/(10 a)，存在8 a和24 a周期，全省下降趋势站点比例达70.0%，其中62.5%站点的下降趋势通过0.05的显著性水平检验，远超上升站点比例，总体存在“蒸发悖论”。季节间对照发现，春季蒸发量降幅较大且趋势极显著，存在24 a、准2 a 周期，有67个站点表现为下降趋势，其中44个站呈显著下降趋势（P<0.05）；夏季、秋季的降幅较小且变化不显著，均存在7 a周期；冬季则表现为小幅不显著的增加趋势，存在24、11、2 a周期，有23站冬季蒸发量呈显著上升趋势。突变检验发现，年、春季、冬季蒸发量存在明显的突变时间，夏季和冬季则无明显突变。年、季节蒸发量与平均温度、风速存在正相关关系，与相对湿度存在负相关关系。风速显著下降是导致年蒸发量显著减少的主导因素，风速显著下降及增湿明显的叠加作用，致使春季蒸发量的下降趋势更显著，而气候的暖干化使得冬季蒸发量呈较弱的上升趋势。

2021年3月大气环流呈双极型分布，中高纬环流为三波型，东亚大槽偏弱，西太平洋副热带高压强度与常年相当。3月全国平均气温为6.6℃，较常年同期（4.1℃）偏高2.5℃，为1961年以来同期第二高。全国降水量为27.8 mm，较常年同期（29.5 mm）偏少6%。本月有3次大范围沙尘天气过程，较常年偏强偏多，其中13—18日为近十年我国最强沙尘天气过程。强对流天气偏少，仅月底在长江流域发生一次强对流天气过程。月内冷空气偏弱，仅于15—17日发生一次中等强度冷空气过程。云南等地干旱持续，华南干旱开始发展。