随着人类活动导致的全球变暖日趋加剧，全球和区域气候极端异常事件日趋增多。我国西北干旱区和青藏高原地区生态环境脆弱，气候异常事件发生频率和严重性的增加对社会经济威胁尤为重大，因此气候异常的机理诊断与预测对该区域意义重大。气候异常机理诊断与预测方向主要关注我国青藏高原以及西北干旱半干旱区气候的季节内、年际、年代际异常以及更长尺度上的变化，主要研究内容包括气候多尺度变化和 异常的识别、机理的诊断和归因、人类响应和适应以及气候预测研究。 目前该研究团队由1名正教授，1名副教授，4名具有博士学位专任教师组成。具体研究内容集中于以下几个方面：
1）气候异常机理诊断。重点研究在全球变暖背景下我国青藏高原和干旱半干旱气候区的气候变化、异常、灾害性事件的识别、归因和机理诊断研究。
2）气候异常的预测研究。利用统计、数值模拟以及人工智能等工具和方法对我国青藏高原和西北干旱半干旱区的中短期气候异常进行预测研究，并研究未来不同排放情形下该区域的气候变化趋势和特征。
3）气候变化影响和人类适应研究。主要研究不同时间尺度气候变化和异常情形下，西北高原和干旱半干旱气候区生态环境和人类活动的响应和应对策略、路径。