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我国数十年来在城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等方面开展了大量研究并获得丰硕成果。我国各大城市已建立或正在完善具有多平台、多变量、多尺度、多重链接、多功能等特点的城市气象综合观测网；北京、南京、上海等地开展了大型城市气象观测科学试验，被WMO列入研究示范项目；成功开展了风洞实验、缩尺外场实验研究；建立了多尺度城市气象和空气质量预报数值模式系统，并应用于业务；在城市热岛效应、城市对降水影响、城市气象与城市规划、城市化对区域气候及空气质量的影响、城市气象与大气环境相互作用等研究领域取得长足进展，极大地推动了我国城市气象研究与应用的发展。与国际先进水平相比，我国的城市气象研究已进入“并跑”、部分领域“领跑”阶段。
为了实现我国由气象大国向气象强国的跨越，面对城市化、生态文明建设、防灾减灾和应对气候变化的国家需求，未来城市气象将与城市系统科学、社会科学等交叉融合发展，需要重点从以下方面开展工作：
①新观测技术及观测资料同化应用：多普勒激光测风/温/湿雷达、光导纤维温度测量、无人驾驶飞机（UAVs）等新技术为更高水平及垂直空间分辨率三维大气观测提供了可能。此外，基于地理信息系统的手机定位、汽车温度报告等技术，将为城市气象研究提供更多的观测资料。这些都为城市气象研究提供了新的机遇。由于城市下垫面的多尺度非均匀性及城市地区观测资料的空间代表性问题，亟需开展城市地区观测资料的同化技术方法研究。
②城市系统模式研究：人类活动在城市系统中占有非常活跃的核心地位，直接影响城市大气。亟需将人类活动及其对交通系统、能源系统、水系统等的影响，与城市陆面模式、大气模式、化学模式相耦合，开展城市人地气耦合机理研究，建立能够反映人类活动特征及其影响的多尺度城市系统模式，开展在城市规划建设、城市安全运行等领域的应用研究。建立城市基础资料数据集，将人类活动和气象大数据、机器学习（含深度学习）等应用于城市系统模式研究。
③城市化（城市群）对天气气候的影响机理：城市化通过热力、动力、微物理等过程影响天气系统的发生、发展和移动，形成了独特的城市天气、气候特征。城市（群）过程对高温热浪、降水、雾霾形成和发展的影响类型和定量影响、在区域气候变化中的贡献等方面，需进一步深入开展研究工作。
④城市化对大气环境和人体健康的影响：城市化及城市冠层/边界层结构是影响城市空气质量的重要因素。需开展城市气候特征对大气环境及人体健康的影响与适应对策研究。
⑤城市水文气象、气候与环境综合服务（Integrated Urban hydrometeorological，climate and environmental Services，IUS）：2019年6月18日在瑞士日内瓦举行的世界气象组织执行理事会第71次届会批准了IUS指南（WMO，2019，2021），亟需建立满足IUS需求的城市气象观测体系、多尺度数值模式体系、多灾种早期预警和IUS平台，开展城市水文气象、气候、环境与健康综合服务。