联合实验室以研究任务为牵引，紧密结合国家防灾减灾、生态文明建设和应对气候变化的重大需求，紧盯天气气候及生态环境领域的国际前沿科学问题，在多源资料融合与同化技术、天气和气候动力学、多模式集合预报技术、大气成分变化及其气候环境效应和气候变化及其影响评估5个研究领域开展国际联合研究。

研究方向一：多源资料融合与同化技术

• 不同尺度观测网资料同化、融合关键技术

• 多源资料融合的定量降水估测与分析技术

• 多源卫星资料融合技术和气候数据集研制

• 不同尺度观测网资料融合分析与同化系统研发

研究方向二：天气气候动力学

• 强对流天气的发生发展机理

• 台风异常路径和强度变化机理

• 大气环流异常及其动力学

• 季风动力学与海陆气相互作用

• 东亚气候的年际、年代际变化机理及预测

研究方向三：模式物理过程和多模式集合预报技术

• 模式物理过程的优化与改进

• 强对流天气、台风的集合预报技术

• 地球气候系统模式研发

• 多模式集合预测系统研发及其应用

研究方向四：大气成分变化及其气候环境效应

• 非常规大气成分和大气污染要素的仪器研发和应用

• 多尺度空气质量模式的研发和应用

• 空气污染与环境治理

• 农业和生态系统对大气成分变化的响应

• 大气气溶胶、温室气体的气候效应

研究方向五：气候变化影响评估

• 极端天气气候的机理及其对全球气候变化的响应

• 气候变化对生态环境和粮食安全的影响

• 极端天气气候的未来变化及气象灾害的风险预估