利用对流许可尺度集合预报系统，针对2015年4月28日夜间移动到江苏南部和上海地区，伴随短时强降水和冰雹的一次强对流过程，使用初始多源融合分析场对集合预报结果影响进行了分析。结合上海南汇双偏振雷达基数据观测，对12~14 h预报时效的反射率因子、差分反射率及冰雹集合预报结果进行了定性和定量的评估，分析了改进初始水物质分布，同时增加小尺度信息对于模式预报结果的影响。主要结果为：（1）对反射率因子预报的评估显示，初始场调整了水物质分布且增加了小尺度信息的试验（以下简称ADAS试验），对降水的范围、分布特征及评分都有明显改进；（2）由于差分反射率在较小的距离内变化剧烈，对其准确预报难度较大，ADAS试验虽然预报强度偏强，但整体的位置和强度与实况更为接近，特别在大粒子预报方面具有更高的技巧，能够对微物理过程相关特征更好地进行描述；（3）使用地面人工观测和双偏振雷达观测对冰雹概率预报评估的结果显示，ADAS试验预报的高概率降雹区与观测落区接近，对冰雹落区预报具有一定的指示意义。通过多源融合分析调整初始水物质分布并增加小尺度信息的集合预报试验改善了较长预报时效的强降水和冰雹概率预报，具有更高的可信度，双偏振变量预报具有区分强降水与冰雹的优势，通过与观测的对比可以更好地评估模式对微物理过程描述的准确性。

选取2015—2017年4—6月发生在广东地区的20个暖区暴雨个例，利用GFS 0.5°×0.5°预报场资料，分析了集合动力因子在华南暖区暴雨中的分布特征。研究结果表明：（1）在广东省的四类主要暖区暴雨中，锋前低槽暴雨中各集合动力因子和累积降水的相关性最高，其次是西南急流暴雨，而回流暴雨中的相关性最差。锋前低槽暴雨与回流暴雨有共同的相关性较好的集合动力因子，高空槽和副热带急流暴雨与西南急流暴雨也有共同的相关性较好的集合动力因子。（2）选取各类暖区暴雨中对降水表征最好的集合动力因子分别构建了3个量级的权重指数（量级分别为10-3、10-1和102），发现各量级的权重指数随着降水量级的增大而增大，说明权重指数对分析判断不同量级的降水具有很好的指示作用。（3）采用各量级权重指数的中位数作为判断降水等级的阈值，并利用3个量级的权重指数可以综合判断降水的强度等级，这为降水的量级预报提供了一个客观化指标。这些结果进一步提高了集合动力因子在华南暖区暴雨预报中的实际应用能力。

利用常规观测、加密自动站、NCEP/NCAR(1°×1°)再分析及WRF数值模拟资料，诊断分析了2016年6月27—28日重庆南部大暴雨天气的纬向雨带及湿对称不稳定特征，结果表明：（1）纬向雨带形成并发展于低空湿对称不稳定区，纬向雨带形成前，湿对称不稳定逐渐增强，纬向雨带形成后，湿对称不稳定缓慢释放，湿对称不稳定的持续释放促进了纬向雨带的持续发展。（2）纬向锋生效应的增强，引起低空湿位涡水平分量MPV2的负值增长，为湿对称不稳定的增强及维持提供了有利条件，可能是此次暴雨过程中纬向雨带生成及持续发展的重要机制。

应用高空、地面等常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、京津冀降水量资料，对2000—2013年河北省69次副热带高压(以下简称副高)外围降水个例进行了综合分析，结果表明：（1）69个副高外围降水个例雨量统计表明，暴雨和大暴雨发生频次自西北向东南明显增加，有三个区域较易出现暴雨和大暴雨：燕山南麓的唐山和秦皇岛、太行山东麓的邢台、河北平原东部的沧州和衡水。河北北部的坝上高原和保定西北部山区出现暴雨的概率较低。（2）按照副高型态，将69个副高外围暴雨过程分为三类，分别给出了每类的代表环流型和降水分布特征，并对这三种类型的环流背景场和物理量场进行了合成分析，给出了不同类型的环流特征和物理量特征。（3）统计了多个物理量及气象要素的平均值和极端值，统计结果可作为该类暴雨过程的量级、强度及极端性预报的重要参考指标。（4）在预报副高外围降水过程时，除了关注高空槽和副高的位置、强度、型态外，更要关注中低层及地面辐合系统。强降水多发生在584或586 dagpm等高线外围、低层700和850 hPa的低涡和切变线及地面倒槽或低压附近。

利用玉树隆宝湿地的观测资料，分析了未冻结、冻结和冻结有积雪覆盖三种情况下动量通量和感热通量的日变化情况，计算了三种情况下动量总体输送系数、感热总体输送系数、动力学粗糙度和热力学粗糙度，分析了附加阻尼和粗糙度雷诺数的关系，并将三种附加阻尼的参数化方案进行了比较，结果表明：冻结状态下动量通量和感热通量的日变化幅度最大，冻结有积雪覆盖时，动量通量和感热通量的日变化幅度最小。动量总体输送系数CD和感热总体输送系数CH的值在冻结时最大，冻结有积雪覆盖时最小，动力学粗糙度和热力学粗糙度在冻结状况下最小，冻结有积雪覆盖时最大。未冻结、冻结和冻结有积雪覆盖状态下，三种附加阻尼kB-1参数化方案中，幂函数型方案较为合适。

基于安徽省81个气象站1961—2017年逐日降水数据及土壤墒情和干旱灾情资料，从诊断干旱日数年际变化、季节演变、空间分布、频率分布、典型干旱过程演变及与土壤墒情、干旱灾情的相关性等方面，研究6种时间尺度SPI在安徽省气象干旱监测效果。结果表明：不同时间尺度SPI在干旱监测中差异明显，6种时间尺度SPI对于干旱日数年际变化、不同等级干旱频率分布具有较好的监测效果，但对于干旱日数季节演变和空间差异性诊断与实况存在偏差；从典型干旱过程诊断来看，时间尺度越短，降水权重越大（例如SPI30、SPI60），SPI监测曲线对降水的响应越敏感，而SPI150、SPI180等时间尺度长的SPI对降水的响应又过于“迟钝”；从与土壤墒情的相关性来看，时间尺度短的SPI30与10 cm表层土壤墒情相关性最好，相关系数达0.91，时间尺度长的SPI180与50 cm深层土壤墒情相关性较好；在各时间尺度SPI与年降水量的负相关及与干旱灾情的正相关方面，相关系数随着时间尺度的增长均先增后减，时间尺度适中的SPI120相关性最好。总体来看，不同时间尺度SPI代表不同含义，针对不同时间尺度的气象干旱应采用不同时间尺度的SPI进行监测评估。

采用河南省2016—2017年100个日降水资料，对比分析雨滴谱反演回波与雷达回波的差异、雨滴谱反演降水强度与雨量计观测降水强度的差异；进行雨滴谱Gamma拟合，以探究河南省雨滴谱分布及降水云系类型；进行Z-I关系拟合，以探究河南省降水回波与降水强度的关系。结果表明：（1）雨滴谱反演回波、雷达观测回波的变化趋势具有较好一致性。而前者普遍小于后者，其可能原因：一是雷达通过最低仰角观测到的地面雨滴谱仪上方回波与地面雨滴谱仪之间存在一定高度差，二是雨滴下落时的蒸发、破碎过程，使到达地面的雨滴直径减小。（2）雨滴谱反演的降水强度与雨量计观测的降水强度相比，存在一定差异，但无显著偏大或偏小规律性特征。（3）对流云及层积混合云的雨滴谱宽大于层状云，中等尺度雨滴数密度较大。层状云的小水滴数密度较大。河南省大部分降水过程为雨滴谱较窄的层状云降水。（4）河南省降水回波与降水强度的拟合公式：Z=262I1.34，层状云拟合公式：Z=219I1.30，对流云拟合公式：Z=307I1.38。（5）雨滴数浓度较高月份为6—7月(1500个·m-3左右)，降水强度较高月份为8—10月(>60 mm·h-1)，雨滴最大直径较高月份为4—8月(4.3～4.8 mm)，雨滴平均直径较高月份为3—4月(3 mm左右)。雨滴数浓度、降水强度、最大直径、平均直径的月份特征变化无一致性。

基于日本Himawari-8卫星的云产品，对中国中东部地区2017年夏季（6—8月）每日08—17时的降水资料进行了分析，重点讨论了云光学厚度(COD)、云顶粒子平均尺度(CPS)、云顶温度(CTT)三个云参数与降水的关系。试验表明，降水概率与云参数相关性较高，存在随着COD增加、CPS增加、CTT减小而增加的明显趋势。但是，单个云参数与降水强度相关性则较低；COD、CPS、CTT与小时降雨率的相关系数分别为0.2315、0.1823、-0.2235，均为弱相关。如果综合考虑联合两个或三个云参数形成小时降雨率分布矩阵，则降水过程能得到更为清晰的体现。2017年8月28日的个例表明，相比纯粹基于红外的算法，三参数方法可以明显提高小时降雨率的估计精度。

利用2013年以来建立的湖北省高速公路沿线的87个交通气象观测站每10分钟一次的气温及路面温度等实况资料，对各个高速路段的路面结冰频率随气温的变化规律进行了分析，发现均满足Logistic回归模型，但不同高速路段结冰对应的环境气温有差异。通过研究各个高速路段道路结冰的气温条件概率，计算得到湖北高速各个路段拐点气温，再结合路段降水情况，可以对湖北省高速公路结冰进行预警，从而为高速公路是否开展消冰措施、何时开展消冰措施提供建议。

利用1985—2014年中国台风灾情和社会经济资料，对中国年和月尺度的台风直接经济损失的时空变化规律进行分析，并采用信息扩散方法开展损失风险评估，为提高台风灾害风险管理能力提供参考。结果表明：全国年及7—9月各月的直接经济损失均呈增加趋势。直接经济损失的月际变化特征明显，8月致灾台风个数多、损失最严重；与1985—1994年相比，后两个10年年内变化幅度大，且9—10月损失大于6—7月。随着直接经济损失水平的增加，发生中、高风险的地区逐渐减少，年直接经济损失≥50亿、≥100亿元水平下，浙江风险概率为全国最高。在10年、20年、30年一遇三个风险水平下，浙江、广东、福建、广西年直接经济损失一直维持特重灾等级；20年、30年一遇风险水平下，北方地区的山东与辽宁年和8月、河北年台风直接经济损失也达特重等级，防台应对不容忽视。

城市阻碍效应是城市化影响降水形成过程的可能物理机制之一，在于其改变了风场、风场辐合，甚至改变了天气系统本身，进而改变了湿度平流，最终影响城市降水的落区、强度。风速越大，城市阻碍效应越明显。现有关于下垫面对台风降水影响研究主要着重分析地形及地表状况对台风降水落区及强度的影响，但对作为下垫面因子之一的城市对台风降水的影响作用考虑明显不够。全面系统回顾国内外有关城市阻碍效应对降水影响研究进展，以及下垫面对台风降水影响研究进展。上海是我国城市化程度最高的城市，同时平均每年受到2~3个台风影响。已有研究关注到了城市阻碍效应对上海局地台风降水影响作用,但是,对于表征台风降水的城市阻碍效应还存在明显不足。最后具体给出了未来有关城市阻碍效应在上海局地台风降水研究中的应用思考。

2019年8月，北半球极涡呈单极型分布，强度偏强；亚洲大陆中高纬为两槽一脊型；西北太平洋副热带高压明显偏北，大陆高压偏强。8月全国平均降水量为110.5 mm，较常年同期（105.3 mm）偏多5.0%；全国平均气温为21.6℃，较常年同期（20.8℃）偏高0.8℃。月内共出现了5次主要的区域性强降水过程，其中3次降水活动与台风有关。8月共有6个热带气旋（风力8级以上）在西北太平洋和南海海域活动，其中“韦帕”、“利奇马”、“白鹿”共3个台风登陆我国。月内，东北及四川等地遭受暴雨洪涝灾害；长江中下游气象干旱发展；南方出现大范围持续高温天气; 多省(区、市)遭受风雹袭击，部分地区受灾较重。

利用对流许可尺度集合预报系统，针对2015年4月28日夜间移动到江苏南部和上海地区，伴随短时强降水和冰雹的一次强对流过程，使用初始多源融合分析场对集合预报结果影响进行了分析。结合上海南汇双偏振雷达基数据观测，对12~14 h预报时效的反射率因子、差分反射率及冰雹集合预报结果进行了定性和定量的评估，分析了改进初始水物质分布，同时增加小尺度信息对于模式预报结果的影响。主要结果为：（1）对反射率因子预报的评估显示，初始场调整了水物质分布且增加了小尺度信息的试验（以下简称ADAS试验），对降水的范围、分布特征及评分都有明显改进；（2）由于差分反射率在较小的距离内变化剧烈，对其准确预报难度较大，ADAS试验虽然预报强度偏强，但整体的位置和强度与实况更为接近，特别在大粒子预报方面具有更高的技巧，能够对微物理过程相关特征更好地进行描述；（3）使用地面人工观测和双偏振雷达观测对冰雹概率预报评估的结果显示，ADAS试验预报的高概率降雹区与观测落区接近，对冰雹落区预报具有一定的指示意义。通过多源融合分析调整初始水物质分布并增加小尺度信息的集合预报试验改善了较长预报时效的强降水和冰雹概率预报，具有更高的可信度，双偏振变量预报具有区分强降水与冰雹的优势，通过与观测的对比可以更好地评估模式对微物理过程描述的准确性。

选取2015—2017年4—6月发生在广东地区的20个暖区暴雨个例，利用GFS 0.5°×0.5°预报场资料，分析了集合动力因子在华南暖区暴雨中的分布特征。研究结果表明：（1）在广东省的四类主要暖区暴雨中，锋前低槽暴雨中各集合动力因子和累积降水的相关性最高，其次是西南急流暴雨，而回流暴雨中的相关性最差。锋前低槽暴雨与回流暴雨有共同的相关性较好的集合动力因子，高空槽和副热带急流暴雨与西南急流暴雨也有共同的相关性较好的集合动力因子。（2）选取各类暖区暴雨中对降水表征最好的集合动力因子分别构建了3个量级的权重指数（量级分别为10-3、10-1和102），发现各量级的权重指数随着降水量级的增大而增大，说明权重指数对分析判断不同量级的降水具有很好的指示作用。（3）采用各量级权重指数的中位数作为判断降水等级的阈值，并利用3个量级的权重指数可以综合判断降水的强度等级，这为降水的量级预报提供了一个客观化指标。这些结果进一步提高了集合动力因子在华南暖区暴雨预报中的实际应用能力。

利用常规观测、加密自动站、NCEP/NCAR(1°×1°)再分析及WRF数值模拟资料，诊断分析了2016年6月27—28日重庆南部大暴雨天气的纬向雨带及湿对称不稳定特征，结果表明：（1）纬向雨带形成并发展于低空湿对称不稳定区，纬向雨带形成前，湿对称不稳定逐渐增强，纬向雨带形成后，湿对称不稳定缓慢释放，湿对称不稳定的持续释放促进了纬向雨带的持续发展。（2）纬向锋生效应的增强，引起低空湿位涡水平分量MPV2的负值增长，为湿对称不稳定的增强及维持提供了有利条件，可能是此次暴雨过程中纬向雨带生成及持续发展的重要机制。

应用高空、地面等常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、京津冀降水量资料，对2000—2013年河北省69次副热带高压(以下简称副高)外围降水个例进行了综合分析，结果表明：（1）69个副高外围降水个例雨量统计表明，暴雨和大暴雨发生频次自西北向东南明显增加，有三个区域较易出现暴雨和大暴雨：燕山南麓的唐山和秦皇岛、太行山东麓的邢台、河北平原东部的沧州和衡水。河北北部的坝上高原和保定西北部山区出现暴雨的概率较低。（2）按照副高型态，将69个副高外围暴雨过程分为三类，分别给出了每类的代表环流型和降水分布特征，并对这三种类型的环流背景场和物理量场进行了合成分析，给出了不同类型的环流特征和物理量特征。（3）统计了多个物理量及气象要素的平均值和极端值，统计结果可作为该类暴雨过程的量级、强度及极端性预报的重要参考指标。（4）在预报副高外围降水过程时，除了关注高空槽和副高的位置、强度、型态外，更要关注中低层及地面辐合系统。强降水多发生在584或586 dagpm等高线外围、低层700和850 hPa的低涡和切变线及地面倒槽或低压附近。

利用玉树隆宝湿地的观测资料，分析了未冻结、冻结和冻结有积雪覆盖三种情况下动量通量和感热通量的日变化情况，计算了三种情况下动量总体输送系数、感热总体输送系数、动力学粗糙度和热力学粗糙度，分析了附加阻尼和粗糙度雷诺数的关系，并将三种附加阻尼的参数化方案进行了比较，结果表明：冻结状态下动量通量和感热通量的日变化幅度最大，冻结有积雪覆盖时，动量通量和感热通量的日变化幅度最小。动量总体输送系数CD和感热总体输送系数CH的值在冻结时最大，冻结有积雪覆盖时最小，动力学粗糙度和热力学粗糙度在冻结状况下最小，冻结有积雪覆盖时最大。未冻结、冻结和冻结有积雪覆盖状态下，三种附加阻尼kB-1参数化方案中，幂函数型方案较为合适。

基于安徽省81个气象站1961—2017年逐日降水数据及土壤墒情和干旱灾情资料，从诊断干旱日数年际变化、季节演变、空间分布、频率分布、典型干旱过程演变及与土壤墒情、干旱灾情的相关性等方面，研究6种时间尺度SPI在安徽省气象干旱监测效果。结果表明：不同时间尺度SPI在干旱监测中差异明显，6种时间尺度SPI对于干旱日数年际变化、不同等级干旱频率分布具有较好的监测效果，但对于干旱日数季节演变和空间差异性诊断与实况存在偏差；从典型干旱过程诊断来看，时间尺度越短，降水权重越大（例如SPI30、SPI60），SPI监测曲线对降水的响应越敏感，而SPI150、SPI180等时间尺度长的SPI对降水的响应又过于“迟钝”；从与土壤墒情的相关性来看，时间尺度短的SPI30与10 cm表层土壤墒情相关性最好，相关系数达0.91，时间尺度长的SPI180与50 cm深层土壤墒情相关性较好；在各时间尺度SPI与年降水量的负相关及与干旱灾情的正相关方面，相关系数随着时间尺度的增长均先增后减，时间尺度适中的SPI120相关性最好。总体来看，不同时间尺度SPI代表不同含义，针对不同时间尺度的气象干旱应采用不同时间尺度的SPI进行监测评估。

采用河南省2016—2017年100个日降水资料，对比分析雨滴谱反演回波与雷达回波的差异、雨滴谱反演降水强度与雨量计观测降水强度的差异；进行雨滴谱Gamma拟合，以探究河南省雨滴谱分布及降水云系类型；进行Z-I关系拟合，以探究河南省降水回波与降水强度的关系。结果表明：（1）雨滴谱反演回波、雷达观测回波的变化趋势具有较好一致性。而前者普遍小于后者，其可能原因：一是雷达通过最低仰角观测到的地面雨滴谱仪上方回波与地面雨滴谱仪之间存在一定高度差，二是雨滴下落时的蒸发、破碎过程，使到达地面的雨滴直径减小。（2）雨滴谱反演的降水强度与雨量计观测的降水强度相比，存在一定差异，但无显著偏大或偏小规律性特征。（3）对流云及层积混合云的雨滴谱宽大于层状云，中等尺度雨滴数密度较大。层状云的小水滴数密度较大。河南省大部分降水过程为雨滴谱较窄的层状云降水。（4）河南省降水回波与降水强度的拟合公式：Z=262I1.34，层状云拟合公式：Z=219I1.30，对流云拟合公式：Z=307I1.38。（5）雨滴数浓度较高月份为6—7月(1500个·m-3左右)，降水强度较高月份为8—10月(>60 mm·h-1)，雨滴最大直径较高月份为4—8月(4.3～4.8 mm)，雨滴平均直径较高月份为3—4月(3 mm左右)。雨滴数浓度、降水强度、最大直径、平均直径的月份特征变化无一致性。

基于日本Himawari-8卫星的云产品，对中国中东部地区2017年夏季（6—8月）每日08—17时的降水资料进行了分析，重点讨论了云光学厚度(COD)、云顶粒子平均尺度(CPS)、云顶温度(CTT)三个云参数与降水的关系。试验表明，降水概率与云参数相关性较高，存在随着COD增加、CPS增加、CTT减小而增加的明显趋势。但是，单个云参数与降水强度相关性则较低；COD、CPS、CTT与小时降雨率的相关系数分别为0.2315、0.1823、-0.2235，均为弱相关。如果综合考虑联合两个或三个云参数形成小时降雨率分布矩阵，则降水过程能得到更为清晰的体现。2017年8月28日的个例表明，相比纯粹基于红外的算法，三参数方法可以明显提高小时降雨率的估计精度。

利用2013年以来建立的湖北省高速公路沿线的87个交通气象观测站每10分钟一次的气温及路面温度等实况资料，对各个高速路段的路面结冰频率随气温的变化规律进行了分析，发现均满足Logistic回归模型，但不同高速路段结冰对应的环境气温有差异。通过研究各个高速路段道路结冰的气温条件概率，计算得到湖北高速各个路段拐点气温，再结合路段降水情况，可以对湖北省高速公路结冰进行预警，从而为高速公路是否开展消冰措施、何时开展消冰措施提供建议。

利用1985—2014年中国台风灾情和社会经济资料，对中国年和月尺度的台风直接经济损失的时空变化规律进行分析，并采用信息扩散方法开展损失风险评估，为提高台风灾害风险管理能力提供参考。结果表明：全国年及7—9月各月的直接经济损失均呈增加趋势。直接经济损失的月际变化特征明显，8月致灾台风个数多、损失最严重；与1985—1994年相比，后两个10年年内变化幅度大，且9—10月损失大于6—7月。随着直接经济损失水平的增加，发生中、高风险的地区逐渐减少，年直接经济损失≥50亿、≥100亿元水平下，浙江风险概率为全国最高。在10年、20年、30年一遇三个风险水平下，浙江、广东、福建、广西年直接经济损失一直维持特重灾等级；20年、30年一遇风险水平下，北方地区的山东与辽宁年和8月、河北年台风直接经济损失也达特重等级，防台应对不容忽视。

城市阻碍效应是城市化影响降水形成过程的可能物理机制之一，在于其改变了风场、风场辐合，甚至改变了天气系统本身，进而改变了湿度平流，最终影响城市降水的落区、强度。风速越大，城市阻碍效应越明显。现有关于下垫面对台风降水影响研究主要着重分析地形及地表状况对台风降水落区及强度的影响，但对作为下垫面因子之一的城市对台风降水的影响作用考虑明显不够。全面系统回顾国内外有关城市阻碍效应对降水影响研究进展，以及下垫面对台风降水影响研究进展。上海是我国城市化程度最高的城市，同时平均每年受到2~3个台风影响。已有研究关注到了城市阻碍效应对上海局地台风降水影响作用,但是,对于表征台风降水的城市阻碍效应还存在明显不足。最后具体给出了未来有关城市阻碍效应在上海局地台风降水研究中的应用思考。

2019年8月，北半球极涡呈单极型分布，强度偏强；亚洲大陆中高纬为两槽一脊型；西北太平洋副热带高压明显偏北，大陆高压偏强。8月全国平均降水量为110.5 mm，较常年同期（105.3 mm）偏多5.0%；全国平均气温为21.6℃，较常年同期（20.8℃）偏高0.8℃。月内共出现了5次主要的区域性强降水过程，其中3次降水活动与台风有关。8月共有6个热带气旋（风力8级以上）在西北太平洋和南海海域活动，其中“韦帕”、“利奇马”、“白鹿”共3个台风登陆我国。月内，东北及四川等地遭受暴雨洪涝灾害；长江中下游气象干旱发展；南方出现大范围持续高温天气; 多省(区、市)遭受风雹袭击，部分地区受灾较重。