鉴于全球气候变化及极端天气事件日益增多，海上雷暴对航海及海上作业等产生的影响愈发严重。然而，由于对海上雷暴的特性和机理认识不足，加之海上观测资料匮乏，导致海上雷暴的监测与预报困难较大。针对上述问题，从气象预报视角全面概述了海上雷暴研究领域国内外最新进展，涵盖了海上雷暴观测手段与技术、活动特征以及形成机理等内容,梳理并探讨全球海上雷暴研究的现状、发展趋势及关键性问题。在回顾的基础上讨论了未来国内海上雷暴研究的发展方向，包括强化海上观测系统建设、构建海上雷暴数据集、深化海上雷暴形成机理研究、加强人工智能应用构建精确预测模型等。文章旨在梳理有关海上雷暴研究的理论成果，以期更好地服务于航海和海上作业的安全，减轻海上雷暴带来的不利影响。

利用全国2374个站点的逐日气温和降水资料、NCEP/NCAR大气环流再分析资料和Hadley中心的海温资料，研究了2024年2月华东和华中大范围低温雨雪冰冻灾害成因和可预报性。结果表明：2024年2月上旬和下旬这两次大范围低温雨雪冰冻天气过程，发生地区重叠度高，冰雪灾害严重；影响两次过程的副热带和中高纬环流系统配置较为一致，西北太平洋副热带高压（以下简称副高）稳定偏强和偏西，西伯利亚高压、南支槽和西北太平洋反气旋阶段性同步偏强，形成较强的协同作用，西伯利亚高压增强导致冷空气南下，副高、南支槽和西北太平洋反气旋同步增强则为华东和华中提供了充沛的水汽条件；2023年5月至2024年4月赤道中东太平洋地区发生了一次中等强度的El Nino事件，冬季热带印度洋和热带北大西洋海温异常偏暖，三大洋海温异常共同导致了副高持续偏强，也有利于西北太平洋反气旋的阶段性发展和增强，为2月的两次过程提供了充沛的水汽条件；次季节模式对两次过程的预报时效在1～2周左右，起报时间在2周以上时，目前模式无法准确预测欧亚中高纬环流系统的异常特征，导致对两次过程的预测能力较低。

利用2016年8月28日至9月2日在北京市宝联、朝阳、大兴站获得的逐3 h加密探空资料与逐1 h的地面自动气象站资料，基于WRF模式与WRFDA三维变分同化系统，分别进行仅同化加密探空资料（S-DA）、仅同化地面自动气象站资料（A-DA）以及同时同化以上两种资料（M-DA）的同化试验，研究三组资料同化方案对北京地区边界层数值模拟的改善影响。结果表明：垂直方向上，加密探空资料对于改善模拟结果起核心作用，可使边界层范围内温度、相对湿度、风速的均方根误差分别减少65%、61%、22%。地面自动气象站资料对垂直方向的模拟结果亦有贡献，但改善力度小、影响范围低。M-DA试验与S-DA试验结果相仿。水平方向上，地面自动气象站资料的改善作用主要体现在影响范围广，加密探空资料改善力度较强，然而影响范围小。M-DA试验综合两种资料的优势，可使模拟结果更接近观测结果。同化时效性方面，同化试验对边界层内热力状态的改善影响时间较长，对湿度状态与动力结构的改善影响时间较短，其中M-DA试验对热力状态的改善影响最多可延长至预报6 h，对湿度与动力结构的改善影响最多可延长至预报3 h。综上，同时同化加密探空与地面自动气象站资料要比单独同化任一资料的效果更好，两种资料在同化后可以相互补充各自的不足，能较强地改善模式的初始场，从而在一定程度上提高边界层模拟结果的准确度。

为研究弱垂直风切变环境下的下击暴流特征，基于SA型多普勒天气雷达、探空和地面（10 m）极大风资料以及静止气象卫星云图，筛选出江苏2019—2020年6—9月弱垂直风切变下381次下击暴流事件，并按尺度分为微下击暴流、宏下击暴流和下击暴流簇。统计结果表明：江苏地区6—9月64.9%的雷暴日伴随下击暴流，平均每个下击暴流日发生8次下击暴流事件；三类下击暴流占比分别为：微下击暴流21.7%、宏下击暴流47.6%、下击暴流簇30.7%，集中出现在15—16时（北京时）；基于雷达径向速度，下击暴流平均持续时间为25.4 min，平均强度（辐散速度对风速差值或低仰角极大风）为22 m·s-1，仅7个下击暴流样本达到致灾大风标准（低仰角径向速度达25 m·s-1或辐散速度对差值达40 m·s-1），下击暴流引发的地面气象站观测极大风均值为15.5 m·s-1，表明其致灾性不太强；下击暴流低仰角径向速度模态以辐散速度对型为主（73.3%），但多为非对称型，仅有6.1%的下击暴流为对称的辐散速度对结构，26.7%的下击暴流表现为低仰角强风。

地形复杂的四川地区，虽然雷暴大风发生频次较低，但造成的影响重大，现有的客观预报产品较少且时间分辨率低,为进一步提升四川复杂地形下雷暴大风预报准确率，综合考虑地形因子、模式物理量因子和时间因子，根据海拔高度将四川分为高海拔区和低海拔区，利用2018—2021年数据基于随机森林、自适应提升法、极端随机树三种机器学习方法分区构建雷暴大风预报模型，对2022年进行预报，获得逐3 h雷暴大风潜势预报，再利用气候背景将3 h预报时间降尺度到1 h，形成0～12 h逐小时雷暴大风预报，并检验预报效果。结果表明，逐3 h雷暴大风预报以自适应提升法效果最优，长时间检验和个例检验都表明，基于自适应提升法获得的0～12 h逐小时雷暴大风预报产品优于中央气象台产品，TS评分由0.0104提升至0.0595，空报率由0.988下降至0.808，业务应用价值较高。

为提升秋季冰雹监测预警能力，基于双偏振雷达和风云四号A星(FY-4A)资料，对2023年11月湖南一次罕见的秋季强冰雹过程进行分析，探讨其预警特征。研究发现：(1)强冰雹由超级单体风暴产生，在降雹阶段，强回波中心(水平反射率因子ZH≥65 dBz)底部接近地面，相关系数(CC)＜0.9，差分传播相移率(KDP)为空洞，差分反射率因子(ZDR)为-3~0 dB，对应直径≥5 cm的大冰雹降落，与实况吻合。(2)ZDR柱上升和下降可表征上升气流的加强和减弱，ZDR结合CC有助于识别三体散射(TBSS)和旁瓣特征。强回波面积和质心高度对超级单体风暴不同发展阶段有很好的指示作用，结合监测可使冰雹预警提前量达12 min以上。此次过程超级单体造成的TBSS长度达到罕见的73 km，TBSS的出现、风暴顶辐散呈明显减弱趋势较降雹时间提前17 min以上。(3)冰雹、雷暴大风发生区域与冰雹云黑体亮温(TBB)、云顶温度(CTT)、云顶高度(CTH)、云顶气压(CTP)梯度大值区对应较好。结合雷达分析冰雹云发展过程发现，可将TBB≤-58℃，CTT≤-56℃，CTH≥13 km，CTP≤180 hPa且TBB≤-52℃面积持续增大作为FY-4A卫星秋季冰雹云特征参量的监测预警指标。(4)TBB最大递减率发生时间较降雹时间提前11 min以上。13.3 μm和10.8 μm通道亮温差对冰雹云的发展和减弱反应最为敏感，6.5 μm 和10.8 μm通道亮温差则在单站对流监测指标中对冰雹过境前后较其他亮温差反应敏感。

利用加密小球探空、野外地面加密观测站、ERA5再分析资料、临河新一代天气雷达等资料，对2022年7—8月内蒙古黄河河套地区由河套灌区与库布奇沙漠地表差异形成的边界层辐合线(BLCL）及其在对流触发中的作用进行了详细分析。结果表明：河套BLCL是由地表差异、边界层大气环流、复杂地形共同影响所形成，主要发生在河套灌区东南部的库布奇沙漠地区，长度在100～200 km，为浅薄系统，垂直厚度约为1000～1100 m。BLCL日变化明显，在12:00—17:00为高发时段，占80%。7—8月BLCL形成概率高达60%，且有39%的BLCL会触发对流。BLCL形成的预报指标为：河套灌区杭锦后旗较库布奇沙漠哈百来更的2 m气温低2.5℃以上、露点温度高6℃以上、相对湿度高20%以上；河套套内库布奇沙漠和毛乌素沙地区域为持续强劲的偏南风，地面10 m风速大值中心大于4 m·s-1；海平面气压场西低东高，黄河“几”字弯为等压线密集带，气压梯度达3～4 hPa·100 km-1。BLCL的形成对对流触发具有重要意义，表现为对流触发、加强、组织等作用，在不同的环境条件和天气系统叠加配置下会触发局地对流、有组织强对流，导致河套地区暴雨等天气。河套BLCL在这一特定地区的生成和对流触发作用，与河套地区降水自西向东急剧增多的分布特征关系密切。

选取北方三个试验区域(北京和天津、陕西和甘肃、青海)，使用交通气象站观测资料、中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS V2.0）地表温度产品、中国逐小时降水实时融合实况分析产品（CMPAS）和FY-4A反演地表辐射产品，研究路面温度的变化特征及其与环境气象因子之间的关系。基于线性回归、随机森林、深度神经网络方法，分季节、分时段构建路面温度实况模型，开展模型效果检验，探讨不同方法、不同数据组合的效果以及模型的空间泛化能力。结果表明：路面温度与道路环境气象因子显著相关，但表现出明显的区域、季节和时段差异；基于不同方法构建的路面温度实况模型结果差异不大，均能较好地再现夏季路面高温和冬季路面低温的逐日变化，冬季平均误差明显低于夏季。应用卫星产品可显著提升夏季路面高温实况模型效果；模型具有较好的空间适应性，与本站模型相比，路面温度误差均表现出不同程度的增加，其中北京和天津地区误差增加幅度最小。

2024年夏季，中国降水偏多、气温偏高。全国平均气温22.3℃，为1961年以来历史同期第一，高温天气过程偏早、范围广、极端性强；降水空间分布上呈“东多西少”分布，东北南部、内蒙古中部、华北东部、华东北部、华中北部和西南部、西北地区东部等地降水较常年同期偏多5成至1倍。夏季台风生成个数和登陆个数均偏少。2023年5月开始的中等强度El Nin〗o事件在2024年5月结束并向冷海温发展，2023/2024年冬季以来，热带印度洋和北大西洋海温均为历史同期最暖，热带三大洋的异常海温分布有利于夏季西太平洋副热带高压增强，将充沛的太平洋和印度洋水汽输送到中国东部，使得东部季风区降水大范围偏多，强降水过程多。

2024年10月大气环流主要特征是北半球极涡呈多极型分布，北半球中高纬度环流呈现多波形，欧亚地区呈“两槽一脊”型，西太平洋副热带高压位置偏西、偏北,强度偏强，亚洲东部有热带低值系统活动。10月，全国平均气温为11.6℃，较常年同期（10.6℃）偏高1.0℃；平均降水量为39.0 mm，比常年同期（35.6 mm）偏多10％。月内，共6次冷空气过程、5次主要降水过程、3个台风影响我国；其中9月29日至10月3日冷空气过程为全国型寒潮，3次主要降水过程与台风有关。

鉴于全球气候变化及极端天气事件日益增多，海上雷暴对航海及海上作业等产生的影响愈发严重。然而，由于对海上雷暴的特性和机理认识不足，加之海上观测资料匮乏，导致海上雷暴的监测与预报困难较大。针对上述问题，从气象预报视角全面概述了海上雷暴研究领域国内外最新进展，涵盖了海上雷暴观测手段与技术、活动特征以及形成机理等内容,梳理并探讨全球海上雷暴研究的现状、发展趋势及关键性问题。在回顾的基础上讨论了未来国内海上雷暴研究的发展方向，包括强化海上观测系统建设、构建海上雷暴数据集、深化海上雷暴形成机理研究、加强人工智能应用构建精确预测模型等。文章旨在梳理有关海上雷暴研究的理论成果，以期更好地服务于航海和海上作业的安全，减轻海上雷暴带来的不利影响。

利用全国2374个站点的逐日气温和降水资料、NCEP/NCAR大气环流再分析资料和Hadley中心的海温资料，研究了2024年2月华东和华中大范围低温雨雪冰冻灾害成因和可预报性。结果表明：2024年2月上旬和下旬这两次大范围低温雨雪冰冻天气过程，发生地区重叠度高，冰雪灾害严重；影响两次过程的副热带和中高纬环流系统配置较为一致，西北太平洋副热带高压（以下简称副高）稳定偏强和偏西，西伯利亚高压、南支槽和西北太平洋反气旋阶段性同步偏强，形成较强的协同作用，西伯利亚高压增强导致冷空气南下，副高、南支槽和西北太平洋反气旋同步增强则为华东和华中提供了充沛的水汽条件；2023年5月至2024年4月赤道中东太平洋地区发生了一次中等强度的El Nino事件，冬季热带印度洋和热带北大西洋海温异常偏暖，三大洋海温异常共同导致了副高持续偏强，也有利于西北太平洋反气旋的阶段性发展和增强，为2月的两次过程提供了充沛的水汽条件；次季节模式对两次过程的预报时效在1～2周左右，起报时间在2周以上时，目前模式无法准确预测欧亚中高纬环流系统的异常特征，导致对两次过程的预测能力较低。

利用2016年8月28日至9月2日在北京市宝联、朝阳、大兴站获得的逐3 h加密探空资料与逐1 h的地面自动气象站资料，基于WRF模式与WRFDA三维变分同化系统，分别进行仅同化加密探空资料（S-DA）、仅同化地面自动气象站资料（A-DA）以及同时同化以上两种资料（M-DA）的同化试验，研究三组资料同化方案对北京地区边界层数值模拟的改善影响。结果表明：垂直方向上，加密探空资料对于改善模拟结果起核心作用，可使边界层范围内温度、相对湿度、风速的均方根误差分别减少65%、61%、22%。地面自动气象站资料对垂直方向的模拟结果亦有贡献，但改善力度小、影响范围低。M-DA试验与S-DA试验结果相仿。水平方向上，地面自动气象站资料的改善作用主要体现在影响范围广，加密探空资料改善力度较强，然而影响范围小。M-DA试验综合两种资料的优势，可使模拟结果更接近观测结果。同化时效性方面，同化试验对边界层内热力状态的改善影响时间较长，对湿度状态与动力结构的改善影响时间较短，其中M-DA试验对热力状态的改善影响最多可延长至预报6 h，对湿度与动力结构的改善影响最多可延长至预报3 h。综上，同时同化加密探空与地面自动气象站资料要比单独同化任一资料的效果更好，两种资料在同化后可以相互补充各自的不足，能较强地改善模式的初始场，从而在一定程度上提高边界层模拟结果的准确度。

为研究弱垂直风切变环境下的下击暴流特征，基于SA型多普勒天气雷达、探空和地面（10 m）极大风资料以及静止气象卫星云图，筛选出江苏2019—2020年6—9月弱垂直风切变下381次下击暴流事件，并按尺度分为微下击暴流、宏下击暴流和下击暴流簇。统计结果表明：江苏地区6—9月64.9%的雷暴日伴随下击暴流，平均每个下击暴流日发生8次下击暴流事件；三类下击暴流占比分别为：微下击暴流21.7%、宏下击暴流47.6%、下击暴流簇30.7%，集中出现在15—16时（北京时）；基于雷达径向速度，下击暴流平均持续时间为25.4 min，平均强度（辐散速度对风速差值或低仰角极大风）为22 m·s-1，仅7个下击暴流样本达到致灾大风标准（低仰角径向速度达25 m·s-1或辐散速度对差值达40 m·s-1），下击暴流引发的地面气象站观测极大风均值为15.5 m·s-1，表明其致灾性不太强；下击暴流低仰角径向速度模态以辐散速度对型为主（73.3%），但多为非对称型，仅有6.1%的下击暴流为对称的辐散速度对结构，26.7%的下击暴流表现为低仰角强风。

地形复杂的四川地区，虽然雷暴大风发生频次较低，但造成的影响重大，现有的客观预报产品较少且时间分辨率低,为进一步提升四川复杂地形下雷暴大风预报准确率，综合考虑地形因子、模式物理量因子和时间因子，根据海拔高度将四川分为高海拔区和低海拔区，利用2018—2021年数据基于随机森林、自适应提升法、极端随机树三种机器学习方法分区构建雷暴大风预报模型，对2022年进行预报，获得逐3 h雷暴大风潜势预报，再利用气候背景将3 h预报时间降尺度到1 h，形成0～12 h逐小时雷暴大风预报，并检验预报效果。结果表明，逐3 h雷暴大风预报以自适应提升法效果最优，长时间检验和个例检验都表明，基于自适应提升法获得的0～12 h逐小时雷暴大风预报产品优于中央气象台产品，TS评分由0.0104提升至0.0595，空报率由0.988下降至0.808，业务应用价值较高。

为提升秋季冰雹监测预警能力，基于双偏振雷达和风云四号A星(FY-4A)资料，对2023年11月湖南一次罕见的秋季强冰雹过程进行分析，探讨其预警特征。研究发现：(1)强冰雹由超级单体风暴产生，在降雹阶段，强回波中心(水平反射率因子ZH≥65 dBz)底部接近地面，相关系数(CC)＜0.9，差分传播相移率(KDP)为空洞，差分反射率因子(ZDR)为-3~0 dB，对应直径≥5 cm的大冰雹降落，与实况吻合。(2)ZDR柱上升和下降可表征上升气流的加强和减弱，ZDR结合CC有助于识别三体散射(TBSS)和旁瓣特征。强回波面积和质心高度对超级单体风暴不同发展阶段有很好的指示作用，结合监测可使冰雹预警提前量达12 min以上。此次过程超级单体造成的TBSS长度达到罕见的73 km，TBSS的出现、风暴顶辐散呈明显减弱趋势较降雹时间提前17 min以上。(3)冰雹、雷暴大风发生区域与冰雹云黑体亮温(TBB)、云顶温度(CTT)、云顶高度(CTH)、云顶气压(CTP)梯度大值区对应较好。结合雷达分析冰雹云发展过程发现，可将TBB≤-58℃，CTT≤-56℃，CTH≥13 km，CTP≤180 hPa且TBB≤-52℃面积持续增大作为FY-4A卫星秋季冰雹云特征参量的监测预警指标。(4)TBB最大递减率发生时间较降雹时间提前11 min以上。13.3 μm和10.8 μm通道亮温差对冰雹云的发展和减弱反应最为敏感，6.5 μm 和10.8 μm通道亮温差则在单站对流监测指标中对冰雹过境前后较其他亮温差反应敏感。

利用加密小球探空、野外地面加密观测站、ERA5再分析资料、临河新一代天气雷达等资料，对2022年7—8月内蒙古黄河河套地区由河套灌区与库布奇沙漠地表差异形成的边界层辐合线(BLCL）及其在对流触发中的作用进行了详细分析。结果表明：河套BLCL是由地表差异、边界层大气环流、复杂地形共同影响所形成，主要发生在河套灌区东南部的库布奇沙漠地区，长度在100～200 km，为浅薄系统，垂直厚度约为1000～1100 m。BLCL日变化明显，在12:00—17:00为高发时段，占80%。7—8月BLCL形成概率高达60%，且有39%的BLCL会触发对流。BLCL形成的预报指标为：河套灌区杭锦后旗较库布奇沙漠哈百来更的2 m气温低2.5℃以上、露点温度高6℃以上、相对湿度高20%以上；河套套内库布奇沙漠和毛乌素沙地区域为持续强劲的偏南风，地面10 m风速大值中心大于4 m·s-1；海平面气压场西低东高，黄河“几”字弯为等压线密集带，气压梯度达3～4 hPa·100 km-1。BLCL的形成对对流触发具有重要意义，表现为对流触发、加强、组织等作用，在不同的环境条件和天气系统叠加配置下会触发局地对流、有组织强对流，导致河套地区暴雨等天气。河套BLCL在这一特定地区的生成和对流触发作用，与河套地区降水自西向东急剧增多的分布特征关系密切。

选取北方三个试验区域(北京和天津、陕西和甘肃、青海)，使用交通气象站观测资料、中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS V2.0）地表温度产品、中国逐小时降水实时融合实况分析产品（CMPAS）和FY-4A反演地表辐射产品，研究路面温度的变化特征及其与环境气象因子之间的关系。基于线性回归、随机森林、深度神经网络方法，分季节、分时段构建路面温度实况模型，开展模型效果检验，探讨不同方法、不同数据组合的效果以及模型的空间泛化能力。结果表明：路面温度与道路环境气象因子显著相关，但表现出明显的区域、季节和时段差异；基于不同方法构建的路面温度实况模型结果差异不大，均能较好地再现夏季路面高温和冬季路面低温的逐日变化，冬季平均误差明显低于夏季。应用卫星产品可显著提升夏季路面高温实况模型效果；模型具有较好的空间适应性，与本站模型相比，路面温度误差均表现出不同程度的增加，其中北京和天津地区误差增加幅度最小。

2024年夏季，中国降水偏多、气温偏高。全国平均气温22.3℃，为1961年以来历史同期第一，高温天气过程偏早、范围广、极端性强；降水空间分布上呈“东多西少”分布，东北南部、内蒙古中部、华北东部、华东北部、华中北部和西南部、西北地区东部等地降水较常年同期偏多5成至1倍。夏季台风生成个数和登陆个数均偏少。2023年5月开始的中等强度El Nin〗o事件在2024年5月结束并向冷海温发展，2023/2024年冬季以来，热带印度洋和北大西洋海温均为历史同期最暖，热带三大洋的异常海温分布有利于夏季西太平洋副热带高压增强，将充沛的太平洋和印度洋水汽输送到中国东部，使得东部季风区降水大范围偏多，强降水过程多。

2024年10月大气环流主要特征是北半球极涡呈多极型分布，北半球中高纬度环流呈现多波形，欧亚地区呈“两槽一脊”型，西太平洋副热带高压位置偏西、偏北,强度偏强，亚洲东部有热带低值系统活动。10月，全国平均气温为11.6℃，较常年同期（10.6℃）偏高1.0℃；平均降水量为39.0 mm，比常年同期（35.6 mm）偏多10％。月内，共6次冷空气过程、5次主要降水过程、3个台风影响我国；其中9月29日至10月3日冷空气过程为全国型寒潮，3次主要降水过程与台风有关。