Моделювання впливу агрометеорологічних факторів на формування урожаю сільськогосподарських культур, розвиток теорії та опрацювання методів оцінки і прогнозів урожайності, фенологічних, агрогідрологічних, несприятливих і стихійних гідрометеорологічних явищ тощо, гідрометеорологічне обґрунтування систем землеробства, агрофітотехнологій. Застосування наслідків досліджень у засобах агрометеорологічних стратегій адаптації;

Поглиблення наукових основ агрокліматології, агрогідрології та вивчення динамічності агрокліматичних і агрогідрологічних ресурсів за змінами та коливаннями клімату;

Опрацювання наукових основ завчасних міжсезонних оцінок агрометеорологічних умов;

Розвиток фізики підстильної поверхні агроекосистем, агроландшафтів;

Розвиток теорії і експериментальної бази гідрометеорологічного забезпечення сільськогосподарського виробництва;

Розробка нових методів і засобів агрометеорологічних вимірювань.

Вивчення фізичних, фізіологічних, екологічних механізмів та закономірностей впливу агрометеорологічних, агрогідрологічних і агрокліматичних факторів та умов і несприятливих гідрометеорологічних явищ, на стан, розвиток і продуктивність агрофітопопуляцій, агроекосистем, ґрунтових відмінностей, агроландшафтів та на діяльність об’єктів і окремих галузей сільськогосподарського виробництва;

Вивчення мікроклімату і фітоклімату ланів, сільськогосподарських угідь, інших агроекосистем, агроландшафтів, виявлення закономірностей їх впливу на об'єкти сільськогосподарського виробництва на суходолі, на зрошених та осушених землях, а також зворотних зв’язків;

Розробка нових і вдосконалення існуючих методів агрометеорологічних прогнозів, оцінок, рекомендацій, розрахунків і впровадження їх в практику агрометеорологічного забезпечення;

Вивчення закономірностей просторово-часового розподілу агрокліматичних та агрогідрологічних ресурсів, несприятливих агрометеорологічних явищ, складових радіаційного, теплового, водного балансів агроекосистем і їх змін в грунтово-кліматичних зонах України та залежності від них агрофітотехнологій, систем землеробства, галузей сільськогосподарського виробництва;

Розробка методології загального і спеціалізованого агрокліматичного та агрогідрологічного районування, оцінки таких умов та ресурсів з визначенням впливу несприятливих агрометеорологічних явищ опрацювання принципів і методів створення агрокліматичних довідників, атласів, рекомендацій тощо;

Розробка нових вимірювальних засобів, методів спостережень і обстежень агрометеорологічних об'єктів, явищ і процесів в наземних, авіаційних та космічних умовах;

Розробка інформаційних технологій, програмних засобів, засад автоматизації наукової, оперативної і режимної агрометеорологічної інформації;

Розробка принципів і методів агрометеорологічного забезпечення землеробства та методів оцінки його економічної ефективності.

Розробку проектів перспективних та річних планів цілеспрямованих фундаментальних і прикладних науково-дослідних та інших робіт за напрямками своєї діяльності;

Розробку проектів перспективних та річних планів цілеспрямованих фундаментальних і прикладних науково-дослідних та інших робіт за напрямками своєї діяльності;

Агрометеорологічні, агрокліматичні та агрогідрологічні теоретичні, експериментальні, експедиційні дослідження, розробку пропозицій із основних напрямків їх розвитку, рекомендацій практичного використання наслідків виконаних робіт та їх впровадження;

Узагальнення наслідків власних досліджень, підготовку їх до друку;

Розробку діючих макетів засобів вимірювань, спостережень, обстежень, проектів систем обробки і узагальнення інформації;

Координацію науково-дослідних робіт з агрометеорології, агрокліматології і агрогідрології;

Проведення дискусій з наукових проблем агрометеорології, агрокліматології і агрогідрології;

Підвищення кваліфікації співробітників, підготовку наукових кадрів;

Популяризацію і пропаганду досягнень гідрометеорологічної науки.

Проблеми моделювання впливу агрометеорологічних факторів на розвиток рослин, продуктивність популяцій та на урожай;

Проблеми фізичних та екологічних засад агрокліматології та агрогідрології, поглиблення наукових основ міжсезонних агрометеорологічних прогнозів;

Розвиток методології і напрямків автоматизації складових агрометеорологічного забезпечення, в т.ч. дистанційних методів обстежень і контролю, методів оцінок і прогнозу їх на засадах фізики підстильної поверхні агроекосистем та математичної моделі "погода-урожай";

Розвиток методології агрометеорологічних стратегій адаптації сільськогосподарського виробництва України до коливань, мінливості і змін погоди та клімату в грунтово-кліматичних зонах України;

Проблеми гідрометеорологічного моніторингу сільськогосподарського виробництва.

Створена і використовується у власних дослідженнях та в інших установах нова наукова екосистемна концепція сільськогосподарської метеорології взамін концепції критичних періодів П.І.Броунова;

Розвинута теорія впливу агрометеорологічних факторів на ріст, розвиток і продуктивність агрофітопопуляцій, що втілена в математичну модель "погода-урожай" УкрНДГМІ;

Опрацьовано на засадах цієї теорії і впроваджено на території України та сусідніх держав більше 30 методів прогнозів фенологічних, вологості ґрунту, урожайності провідних польових культур на суходолі, на зрошуваних та осушених землях;

Розроблені та впроваджені в діяльність оперативно-виробничих підрозділів Гідрометслужби України оригінальні методи прогнозу і оцінки перезимівлі озимих культур, посушливих явищ тощо;

Створена та використовується у обґрунтуванні рекомендацій концепція плодотворності клімату. Вона дозволяє кількісно визначити його внесок в урожай окремих культур, в галузі сільськогосподарського виробництва, в родючість ґрунтів та в бонітет земель, оптимізувати розміщення польових культур.

Підготовлені, передані і впроваджені Українським Гідрометцентром методичні рекомендації "Агрометеорологічні стратегії з оптимізації розміщення озимого ріпаку в Україні" для забезпечення сталого розвитку сільського господарства;

Підготовлений і наданий для використання оперативно-виробничими організаціями в усіх областях України “Макет і методичні вказівки із розробки агрокліматичного науково-прикладного довідника області”, як засіб науково-методичної підтримки і забезпечення сталого розвитку сільськогосподарського виробництва в умовах зміни клімату;

Вийшло з друку видання Дмитренка В.П., Щербак Л.В., Бібік В.В. "Сільськогосподарська метеорологія. Термінологічний довідник" обсягом близько 1000 термінів. Київ: Ніка-Центр, Наукова думка. - 2009р. - 271с.;

Підготовлена і подана до друку монографія Дмитренка В.П. "Погода, клімат і урожай польових культур". Розроблені рекомендації із агрометеорологічних стратегій адаптації зе-млеробства до погоди і клімату та методи оцінки урожайності ярої пшениці і сої;;

Розроблено унікальний переносний портативний прилад для вимірювання вологості і температури ґрунтів (Вимірювач параметрів ґрунтів ВПГ-4ц). За дослідною експлуатацією цього приладу в 2002-2003 рр. вперше одержані результати, які показують високі його метрологічні характеристики. Прилад атестований в УкрЦСМ, захищений патентами України та міжнародними заявками на винахід. Результати випробувань ВПГ-4ц схвалені і прилад рекомендовано до впровадження Секцією методів спостережень і вимірювань Держгідромету України;

Опубліковані наукові праці УкрНДГМІ "Погода і врожай" вип. 254, 2005 р., (див. розділ сайту "Публікації");

Одержано узагальнені дані про фізичні та агрогідрологічні властивості ґрунтів України, які будуть використані в умовах зміни клімату. Підготовлені до друку карти агрогідрологічних властивостей ґрунтів.