降水是全球能量/水循环中的重要过程。本文着重分析 FY-3 气象卫星降水探测能力，展望风云卫星后续规划中降水探测技术的发展前景。分析表明，以 FY-3 降水星为主星，与其他 FY-3 极轨卫星组成的 FY-3 气象卫星降水探测体系，在设计层面上，从载荷类型、数量、通道设置等方面均优于由美国发起并已在轨运行的全球降水测量(Global Precipitation Measurement，GPM)计划核心星的设计性能。FY-3 降水星设计装载 Ka / Ku 双频降水测量雷达，卫星轨道设计覆盖南北纬 50°范围内的中低纬地区，对影响我国区域的台风暴雨等强对流天气系统结构具有三维探测能力。FY-3 气象卫星星座的降水探测能力为气象防灾减灾提供了基础支撑。

利用卫星观测和再分析资料，研究了2018 年 4 月 30 日东海黑潮海面温度锋(黑潮锋)影响低云突破边界层发展为对流云团，并导致强降水的过程。结果表明：(1)29 日 12 时东海 500 hPa 上受短波槽控制，低空处于高低压之间的偏南气流中；黑潮锋大气边界层稳定，有利于低云发展。 (2)黑潮锋的暖水侧向大气不断输送热量和水汽，稳定性减弱；而冷水侧对大气的冷却作用显著， 大气稳定性增加。(3)经过约12 h 的调整，黑潮锋通过垂直混合机制强迫表层风速发生变化，在黑潮锋上空形成风速辐合，叠加背景辐合场，导致辐合明显增强。(4)受平流效应影响，黑潮锋上空大气增湿增温，抬升凝结高度降低。(5)潜热释放与低空辐合之间形成正反馈，最终导致对流云团发展，降水强度显著增强。

青藏高原中东部夏季降水主要表现为东北和东南反位相变化的双极型特征。采用经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)分解方法,系统性地评估参与第五次耦合模式比较计划 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,CMIP5)历史模拟试验的 47 个模式对青藏高原中东部夏季降水双极型变化特征的模拟能力。结果表明,大多数模式基本可以反映青藏高原中东部夏季降水东北部和东南部反位相的变化特征。模式间 EOF 分析结果表明在35°N 以南的东西向模拟偏差是 CMIP5 模式模拟降水空间型态的主要偏差,且大多数模式对时间系数的模拟效果差于空间型态。文中定义了一个综合评估指标 Snew 来定量描述模式对空间型态、时间系数以及方差贡献的综合模拟效果。由定量评估结果来看,MIROC-ESM、HadGEM2-CC 和 ACCESS1-0 (FIO-ESM、 HadGEM2-AO 和 MIROC-ESM-CHEM)模式对观测降水的 EOF1(EOF2)模态的综合模拟能力相对较好,而 GISS 系列模式、CESM1-CAM5 和 MPI-ESM-LR (CMCC-CESM、MPI-ESM-MR 和 GFDL- CM3)模式对观测降水的 EOF1(EOF2)模态的综合模拟效果较差。由 EOF1 和 EOF2 的综合评估结果来看,MIROC-ESM-CHEM模式对观测降水的 EOF1 和 EOF2 模态的综合模拟效果最好。

利用常规气象资料、NCEP FNL 1°×1°再分析、风廓线雷达、云顶亮温(blackbody temperature， TBB)及逐时自动气象站降雨量资料，对2019 年8 月10—13 日由台风“利奇马”引起山东极端暴雨的多尺度特征进行分析。结果表明：(1)此次台风特大暴雨主要为中低纬系统相互作用及台风倒槽本体直接影响产生，其与冷空气密切相关。冷暖空气交汇有利于山东大部地区稳定性降水长时间持续发生。冷空气从低层侵入暖湿气流底部，形成冷垫，使得暖湿气流在冷垫上滑行，加大降水强度。(2)低空急流指数的变化提前1 h 预示了降水的出现及未来小时雨量的增减，其峰值出现预示着未来3 h 的强降雨时段，即对强降雨时段的出现和雨强大小有一定的预示性，低空急流向低空的快速扩展对应着短时强降水的开始。可以用于强降水的短时临近预报。(3)Q 矢量散度负值的强弱对于未来6 h 的雨强大小有较好的指示意义。(4)淄博西河镇出现全省最大降雨量与其朝向东北的喇叭口地形和对流层低层东北风倒灌有关。(5)TBB 场能较直观地反映强降水过程中降水的分布和强度。风廓线雷达超低空风场的变化对雨强大小和出现最大雨强的时段有着明显的指示意义。

校园是师生活动的主要场所，为研究不同下垫面对人体舒适度的影响，在广东海洋大学湖光校区选取三种不同性质的下垫面，开展夏季小气候观测与数值模拟。利用 Origin、SPSS 和 ENVI met 软件进行数据处理。研究结果表明：(1)在校园现有的绿化和建筑布局下，风对小气候的影响较大；夏季无降水时，通风条件差的少遮荫草地温度高、湿度低，舒适感较差。(2)合理密植高大的绿化林，可以有效降低夏季地面温度。(3)ENVImet 模型在热带稳定变化的天气条件下模拟效果较好，能在一定程度上反映校园内区域小气候特征，其模拟结果可为校园基础设施建设的优化和师生出行提供科学依据。

针对东营市2016—2017 年出现的27 个低能见度天气过程,利用 MP -3000A 型地基微波辐射计二级数据,计算过程影响期间逐10 min 的逆温层温差、逆温层厚度和低层相对湿度等物理量。 结合空气质量和能见度变化情况,按照雾和霾、雾、降水三类天气对 27 次过程进行分类研究,总结地基微波辐射计观测的温湿度量对低能见度天气的指示意义和参考指标。结果表明:(1)雾和霾共同影响导致的低能见度天气出现在冬半年,PM2. 5浓度越大通常对应的能见度越低;逆温层温差和逆温层厚度与能见度的相关系数分别为-0. 39 和-0. 45,逆温层温差增大指示能见度降低,逆温层厚度减小指示能见度升高。低层相对湿度在 90%以上时,能见度受雾影响通常小于 2 km;低层相对湿度在80%以下时,能见度受霾影响仍然维持在5 km 以下。(2)雾影响导致的低能见度天气多出现在冬半年,与 PM2. 5浓度无关;逆温层温差和逆温层厚度与能见度的相关系数分别为-0. 54和-0. 45。在逆温层生成和破坏阶段,逆温层温差变化幅度大,对能见度的指示性更强,而逆温层厚度变化幅度相对较小,多维持在 300 ~ 400 m 之间。低层相对湿度 90%以上时能见度通常小于5 km,当低层湿层消失后能见度升高至 5 km 以上。(3)降水影响导致的低能见度天气出现在夏季,多伴随短时强降水出现,强降水时段逆温层温差达到8 ℃ 以上,逆温层厚度为 500 m;强降水结束后,逆温消失,能见度转好。

2021 年冬季(2021 年12 月—2022 年2 月)大气环流特征为:北半球极涡呈多极型分布,中高纬环流呈3 波型分布。位势高度距平场显示,东亚中纬度地区处于正距平区,西伯利亚脊偏强,而东亚大槽较常年同期偏弱,冷空气活动偏少、强度偏强。我国近海出现了 8 次 8 级以上大风过程, 其中冷空气大风过程4 次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程3 次,冷空气和台风共同影响的大风过程1 次。我国近海未出现大范围的海雾过程。西北太平洋和南海共生成 2 个热带气旋,且均达到超强台风级,其中 2122 号台风“雷伊”是历史上 12 月在南海海域达到超强台风级的 2 个台风之一,也是历史上直接袭击南沙群岛的最强台风,还是影响南海最晚的超强台风。另外,全球其他海域共生成热带气旋14 个。我国近海出现2. 0 m 以上大浪过程的天数有56 d,约占冬季总日数的62%。冬季,我国近海海域呈明显降温趋势,北部海域的降温幅度明显大于南部海域,冬季海面温度较常年整体偏高。

中法海洋卫星(Chinese-French Oceanography Satellite，CFOSAT)搭载的微波散射计(CFOSAT Scatterometer，CSCAT)采用 Ku 波段扇形波束旋转扫描体制，具有观测几何信息丰富、观测样本数多的特点，是一种新型的海面风场遥感仪器。CSCAT 的原始空间分辨率可达10 km×12-5 km，是目前空间分辨率最高的微波散射计，为开发高质量的近海岸高分辨率海面风场产品提供了可能性。首先，回顾了 CSCAT 近海岸风场遥感的原理，并利用辅助数据验证了这种新的科学产品的有效性。 然后，利用 CSCAT 近海岸风场开展了台风灾害监测研究。与标准 25 km 分辨率的产品相比， CSCAT 近海岸风场可以更细致地描绘台风结构，能够为气象和海洋防灾减灾提供更精准的信息支持与决策服务。

选取2007—2019 年影响广西南部县域台风的致灾及灾情数据,采用灰色关联法计算各灾情指标的关联系数,结合层次分析及熵权法确定组合权重,构建综合灾情指数序列,对影响广西南部县域的台风进行灾情评估。结果发现:防城港市、北海市、钦州市及与其毗邻的县域综合灾情总指数均大于9;南宁市辖区周边多数县域的综合灾情总指数不仅大于 9,且受灾频次不低于 14 次;沿海及经济发达的县域易受到台风袭击并造成灾情,大部分内陆县域受台风影响较小。

利用2007—2019 年青岛8 个海岛站和 22 个岸基站的观测数据,结合欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析资料以及2015—2019 年青岛市气象台发布的大风预警信息,统计分析了青岛沿海地区的大风特征,检验评估了大风预警发布的命中率并由此提出了实况预警参考站点的建议。分析结果表明,青岛沿海地区60. 3%的大风日出现在冬、春季,82. 9%的大风出现在海岛站,青岛环胶州湾地区全年不易受到大风的影响;造成青岛大风的环流型主要由冷高压型、低压槽型、温带气旋型和台风型组成,其中冷高压型是以冬季大风为主,低压槽型以春季大风为主,温带气旋型以春、夏季大风为主;2015—2019 年青岛海岛站大风平均预警准确率为81. 0%,沿海地区大风预警发布提前量平均为12. 1 h,解除预警滞后 20. 8 h;海岛站中的田横岛、长门岩、朝连岛、灵山岛以及岸基站中的胶州营海、红岛休闲渔村、罗家营、奥帆基地和大涧山可作为大风实况参考站点,用以开展青岛沿海地区大风预警服务。

用 T_TIDE 潮汐分析工具对青岛港口2019 年1—12 月逐时潮高资料进行不同时段的调和分析,计算其调和常数,并总结该港口潮汐特征。从 2019 年全年的调和分析结果中选择不同分潮建立调和预报模型,对2019 年1 月的潮高进行预测,通过相对误差、判定系数结果分析,确定最优调和预报模型。结果表明:青岛港口为正规半日潮港,以太阴主要半日分潮 M2分潮为主,其次为太阳主要半日分潮 S₂ 、太阴主要椭率半日分潮 N₂ 、太阴-太阳赤纬全日分潮 K₁和太阴赤纬全日分潮 O₁等分潮;对比不同时间长度的分潮振幅及平均海平面,可知其与用于调和分析的潮位资料长度几乎无关。分潮由5 个增加至24 个可明显改进预报效果,再增加几乎没有改进,故选用24 个分潮为最优的调和预报模型。为验证模型具有良好的实用性,对五号码头的实测潮汐数据进行分析预报,进而可知建立的模型能够较好地预报青岛港附近海域的潮汐变化。

气温的天气和气候记忆性特征分析对于提高气候预测水平具有积极意义。利用济南和青岛1961—2020 年逐日、月和年平均气温资料,运用自相关性函数和标准化频率分布分析了上述时间序列的气温记忆性特征和概率分布特征,并利用结构函数法建立了月、年平均气温距平与日平均气温距平之间的分数阶导数关系。结果表明:(1)济南和青岛的月、年平均气温距平呈现不同程度的记忆性特征,其中年平均气温距平相比于月平均气温距平具有更好的记忆性。(2)济南和青岛的月、年平均气温距平与日平均气温距平之间存在分数阶导数关系,济南和青岛相应的月、年尺度阶数分别为0. 529、0. 665 和0. 553、0. 791,两地的月尺度阶数相近,但青岛略大,青岛的年尺度阶数大于济南,即青岛月和年平均气温距平的记忆性大于济南。(3)济南和青岛的月和年平均气温距平相比于日平均气温距平有不同程度的长尾特征,长尾特征反映了极值温度发生的概率。