面向国际科技前沿和核心预报技术，开展沙漠及其周边灾害性天气天地空立体综合科学试验，强化沙漠多圈层相互作用对局地与区域天气气候的影响机理研究；开展暴雨（雪）、大风、沙尘暴等灾害性天气多尺度形成机理；加强西亚副热带西风急流、伊朗副热带高压、中亚低涡、天山准静止锋等中亚、西亚天气系统研究；研发新疆及中亚区域灾害性天气数值预报产品释用及精细化预报技术。

基于树木年轮资料和方法，建立“一带一路”沿线历史气候水文变化序列和格点数据集，开展中亚、西亚及周边重点区域百年至千年气候变化研究，基于代用资料、观测数据与气候模式结果揭示气候变化的影响机制；建设中亚气象数据库，研究欧亚区域内陆干旱气候、亚热带沙漠气候、地中海气候区极端天气气候事件的变化规律、物理机制及未来趋势，评估中亚、西亚干旱区气候变化及对水循环和生态系统的影响，研发区域短期气候预测技术。

面向丝绸之路经济带核心区空中水资源开发、大气污染治理、“双碳目标”和气象为农服务需求，开展干旱区云降水物理观测和云水资源监测技术研发，系统评估典型山系云水资源开发潜力；开展复杂地形下大气污染机理及预报技术研究，风能太阳能资源精细化评估、干旱区生态系统“碳汇”机制及潜力挖掘研究，棉花、特色林果等农业气象服务关键技术研究。