中层大气过程及其天气气候效应：

重点研究中层大气动力、物理、化学过程及其天气气候效应等基础性科学问题。研究中层大气过程的各种尺度特征，发现天气、气候预报的指示性因子；探索对流层与中层大气相互作用的物理机制，建立中层大气环境预测理论和方法，为临近空间的开发利用和国家安全提供科学依据。

大气辐射、大气与环境遥感：

基于大气辐射原理，发展地表－大气耦合系统的辐射传输模式与先进算法；建立地基、空基和天基遥感大气的新原理和新方法；发展大气遥感的先进传感器技术；发展遥感反演算法，开展大气遥感反演及验证；开展遥感数据在天气气候模式中的资料同化研究，拓展定量遥感在大气研究中的应用。

大气电学、雷电与雷暴电学：

建立和完善雷电和大气电学综合观测体系，揭示雷电的物理过程和雷电灾害机理，认识雷电的天气气候效应；开展中层大气放电事件研究，揭示其物理机制和影响；探索雷暴系统中的电-动力-微物理过程耦合机制，发展雷电资料同化方法，为雷电灾害和强对流天气灾害防治提供科学依据。

大气探测高技术：

坚持地基、空基和天基探测技术相结合，发展全大气层探测的新原理和新方法，研发大气探测新装置，创新实验方法，重点发展中层大气探测技术，建立以原理探索、设计创新和技术集成为基础的综合立体高技术研究体系。