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利用1997—1999年的天津市污染物自动监测资料和同步的气象资料进行统计分析，配合以往二氧化硫、氮氧化物和TSP（总悬浮颗粒物）得出了天津市环境气象特征及影响污染物稀释扩散的气象要素特点，分析了天津市空气中的主要污染物及其来源，主要污染物的污染水平及时空分布及近年来污染物污染水平的变化情况。利用天津市铁塔资料分析了天津市城市边界层逆温的生消规律及风场梯度变化特征。利用探测实验资料分析了天津市海陆风的状况。空气污染在很大程度上取决于预报区域内污染源类型和排放特征，利用1995、1998年的天津市研究区域内污染源的调查情况建立完整、系统的污染源排放清单数据库，对各类污染源信息进行加工处理、储存，并按数值模式要求对污染源信息进行模式化处理。对不同高度污染物排放特征进行分析，得出不同高度污染源对于不同污染物的贡献率。引进了两套模式系统，分别是中国科学院大气物理研究所开发的带有污染源输入的高分辨率的化学模式系统（EMH）和中国气象科学研究院开发的具有自动反衍污染源强的城市空气污染预报模式系统（CAPPS）。EMH模式系统中气象场预报采用ETA模式和和M-β气象预报模式；CAPPS模式系统气象场预报采用MM5中尺度模式。经过改进和调试，于2000年2月17日—3月13日应用EMH模式系统进行了空气污染试验性预报，结果表明气象模式的预报结果能够反映出天气形势的变化：全市六个测站中，SO2逐时浓度预报准确率55.3-74.8％：NO2逐时浓度预报准确率都在70％以上：NOx逐时浓度预报准确率59.1-84.5％；TSP逐时浓度预报准确率为62.1-87.2％。2003年12月至2004年2月，在天津市滨海新区的泰丰站和永明路站使用CAPPS模式对SO2、PM10和NO2的日平均PSI值，逐日进行了预报，2006年9月14—20日在市区进行了污染潜势预报实验，发现CAPPS模式系统预报结果与污染潜势的发展是相一致的，CAPPS模式对于污染潜势预报的效果是令人满意的。SO2预报准确率为70.4％；PM10预报准确率为65.8％；NO2的预报准确率为76．8％。在分析了各种气象要素对污染物浓度影响的基础上，应用污染物浓度与气象要素的相关关系，建立了经验预报方程。并于2000年2月17日至3月18日进行了预报实验，发现各污染物浓度预报准确率：SO2为93％；NOx为80％；TSP为73％。为了更好地验证各种空气质量预报方法在日常业务中的预报效果，应用2002年天津市城区及滨海新区12个自动监测站三种污染物（SO2、NO2和PM10）浓度的采样记录对EMH（化学模式系统）、CAPPS、MRA（多元回归统计预报方法）、ECF（经验预报方法就是综合集成预报方法）的预报结果进行了验证。发现ECF方法的预报效果最好，而EMH除NO2的级别预报准确率和其他几种方法相当外，其它预报效果都明显不如其它几种方法的预报效果。CAPPS与MRA的综合评分几乎相同，而CAPPS的污染物级别预报准确率明显高于MRA，指数预报准确率除PM10略低于MRA外，SO2和NO2的指数预报准确率也高于MRA方法。