上海市气象局实行上级气象主管机构与本级人民政府双重领导，以上级气象主管机构领导为主的管理体制，在上级气象主管机构和本级人民政府领导下，根据授权承担上海行政区域内气象工作的政府行政管理职能，依法履行《中华人民共和国气象法》和气象主管机构的各项职责。
1.制定上海地方气象事业发展规划、计划，并负责上海行政区域内气象事业发展规划、计划及气象业务建设的组织实施；负责上海行政区域内重要气象设施建设项目的审查；对上海行政区域内的气象活动进行指导、监督和行业管理。
2.按照职责权限审批气象台站调整计划；组织管理上海行政区域内气象探测资料的汇总、分发；依法保护气象探测环境；管理上海行政区域内涉外气象活动。
3.在上海行政区域内组织对重大灾害性天气跨地区、跨部门的联合监测、预报工作，及时提出气象灾害防御措施，并对重大气象灾害作出评估，为上海市人民政府组织防御气象灾害提供决策依据；管理上海行政区域内公众气象预报、灾害性天气警报以及农业气象预报、城市环境气象预报、火险气象等级预报等专业气象预报的发布。
4.制定人工影响天气作业方案，并在上海市人民政府的领导和协调下，管理、指导和组织实施人工影响天气作业；组织管理雷电灾害防御工作，会同有关部门指导对可能遭受袭击的建筑物、构筑物和其它设施安装的雷电灾害防护装置的检测工作。
5.负责向上海市人民政府和同级有关部门提出利用、保护气候资源和推广应用气候资源区划等成果的建议；组织对气候资源开发利用项目进行气候可行性论证。
6.组织开展气象法制宣传教育，负责监督有关气象法规的实施，对违反《中华人民共和国气象法》有关规定的行为依法进行处罚，承担有关行政复议和行政诉讼。
7.统一领导和管理上海行政区域内气象部门的计划财务、机构编制、人事劳动、科研和培训及业务建设等工作；会同区县人民政府对区县气象机构实施以部门为主的双重管理；协助区县党委和人民政府做好当地气象部门的精神文明建设和思想政治工作。
8.负责华东区域灾害性天气的跨省联防、气象业务及科研开发的协作协调和技术交流协调。
9.承担中国气象局和上海市人民政府交办的其它事项。
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