（1）气象条件对农业生产的定量影响与指标研究
以阐明农业生物不同生长发育过程中的光照、热量、水分、气体、风等农业气象要素的时空变化规律为基础，揭示其对农业生物生命活动的影响，研究气象条件与土壤、水文、植被、地形地貌等农业生态环境因素的相互作用，了解天气气候对种植制度、品种分布、耕作技术、栽培方式、植保措施、施肥水平等农业技术措施的影响。
通过科学实验确定一批农业气象指标，包括不同作物发育期指标、适宜生长指标、植物需水量指标、温室作物优质产品通风、降温指标；针对现代农业生产结构调整出现的新问题开展试验研究，如水稻直播的气候资源利用、啤酒大麦的适宜播种期等。
（2） 作物长势与产量的气象监测、预测研究
研发以数字化、系统化、规范化、自动化、智能化、网络化为标志的现代农业气象综合观测、信息传输、数据处理、分析预报、信息发布技术，逐步建立和完善我国现代农业气象业务体系；开展设施农业气象研究、农作物生长发育状况及产量形成的气象预报模型研究、农业气候区划和农业气候资源研究、农业环境改良的气象学技术研究。加强国外作物模型参数化试验研究，实现模型本地化，研制现代遥感反演地表和植被特征的技术和方法，开发作物模型升尺度的关键技术，结合遥感/GIS提升模型的区域应用能力，实现大范围作物长势和产量的动态监测和预测。
（3）气象与农业防灾减灾研究
从剖析各类农业气象灾害（包括气象对农业病虫害影响）的生消演变、时空分布、致灾规律着手，探明其对农业影响的对象、时效、范围、程度、作用机制，研制相应的气象监测预警技术。
针对长江中下游地区发生频率较高的主要农业气象灾害进行试验研究，主要开展高温热浪、低温冷害、湿害、病害、冬季冰雪低温等农业气象灾害的影响评估研究，建立灾损评估模型。研究区域农业气象灾害风险评估和区划，为推进农业保险、制定减灾规划、增强防灾减灾能力提供技术支持。
（4）农业应对气候变化研究
在科学分析气候变化涉及的大气圈、生物圈、水土岩石圈等地球物质系统各圈层组成、变化和相互作用的基础上，研究不同时空尺度气候变化与农业的关系，揭示气候变化的成因。
开展温室气体浓度升高对作物光合生产力影响研究、臭氧和紫外辐射增强对作物发育、品质的影响研究、温度升高对作物水分散失和水分利用效率的研究。
针对不同气候情景方案，利用气候模式和作物模型研究区域气候变化对农业布局和作物产量的影响，研制应对气候变化的技术和措施，评价区域适应气候变化项目的可行性、缺陷性。
