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第一章 概述1

一、气象科学技术领域研究现状1

（一）重大进展1

（二）主要差距3

二、21世纪气象科学技术发展趋势和方向4

（一）机遇和挑战4

（二）关键科学问题6

（三）发展趋势7

三、发展战略8

（一）发展思路8

（二）总体目标、阶段目标9

（三）重点科学技术问题的有关建议与对策10

第二章 天气动力学理论与天气预报12

一、总述12

（一）社会需求12

（二）关键技术与科学问题12

（三）长期目标与重点任务14

二、大尺度灾害性天气预测理论与方法14

（一）东亚季风与天气系统16

（二）副热带、热带环流系统18

（三）热带气旋19

（四）海气相互作用对天气系统的影响21

（五）中国观测系统研究与可预报性试验计划（C—THORPEX）22

三、中小尺度天气动力学与预报23

（一）与台风、温带气旋、梅雨锋等天气系统相关的中尺度过程25

（二）中小尺度强对流过程与强降水系统26

（三）热带气旋结构与中尺度系统27

（四）地形、边界层、陆面过程与中尺度系统28

（五）定量降水预报理论与技术29

四、数值天气预报理论与技术31

（一）资料四维同化33

（二）动力模式精细化发展34

（三）数值模式中的物理、化学过程35

（四）大气模式与其他圈层模式的耦合36

（五）集合预报37

（六）数值天气预报产品的应用39

（七）我国数值天气预报的集约与持续发展40

五、天气系统的误差理论与观测一预报交互系统42

（一）天气系统误差增长与可预报性42

（二）适应性观测一预报交互系统42

（三）国际观测系统研究与可预报性试验计划44

六、研究对策与建议45

第三章 气候系统与全球变化47

一、总述47

（一）背景、现状和社会需求47

（二）关键科学与技术问题48

（三）长期目标和战略重点48

二、气候变率和变化50

（一）气候变化及其可预报性50

（二）与气候变化相联系的极端事件51

（三）气候脆弱性与突变51

三、气候系统多圈层相互作用52

（一）气候系统基本物理过程52

（二）海—陆—气相互作用53

（三）气溶胶—云—辐射相互作用54

（四）中层大气问题55

（五）大气—冰雪圈过程56

（六）圈层界面的能量与物质交换56

（七）中国气候观测系统计划（CCO S）57

四、气候系统—水循环57

（一）水循环变化、维持的过程和机制58

（二）水循环与生态系统59

（三）人类活动对水循环变化的影响60

（四）东亚区域水循环问题61

（五）水循环过程的模拟与预测61

（六）水资源的评估、管理、利用和决策62

五、气候系统一碳循环63

（一）碳源（汇）的分布、变化及动力过程64

（二）土地利用和资源管理对区域或全球碳收支的影响65

（三）碳循环的模拟与预测65

（四）碳循环管理和社会决策66

六、全球变化及其区域响应67

（一）气候环境的演化及成因67

（二）土地利用与土地覆被变化68

（三）人类对环境变化的贡献和响应69

（四）生态系统与全球变化69

七、气候系统模式70

（一）气候系统模式及气候影响模式71

（二）气候系统的数值模拟、预测与预估72

（三）气候系统模拟的决策支撑信息系统73

八、研究对策与建议73

第四章 人工影响天气77

一、总述77

（一）背景、现状和社会需求77

（二）关键科学与技术问题80

（三）长期目标和研究重点82

二、人工影响天气基础理论83

（一）云结构、降水机制和催化潜力83

（二）空中水资源及其开发潜力84

（三）人工影响天气播云催化原理85

（四）人工影响天气新途径和无意识人工影响天气86

三、人工影响天气探测、模拟和催化作业技术88

（一）监测分析技术88

（二）数值模拟89

（三）催化技术和实验室实验91

四、人工影响天气外场试验和效果评估技术92

（一）外场试验设计和组织92

（二）催化效果的统计评估和物理评估技术93

（三）催化效果的数值模拟和预测94

（四）催化假设的验证和完善94

五、人工影响天气应用技术95

（一）人工增雨95

（二）人工防雹95

（三）人工消雾96

（四）人工消云、消雨、减轻暴雨、削弱台风等97

六、研究对策与建议98

第五章 大气化学100

一、总述100

（一）背景和社会需求101

（二）国内外状况102

（三）关键科学与技术问题110

（四）长期目标和战略重点111

二、温室气体与碳、氮、硫生物地球化学循环113

（一）二氧化碳、甲烷与碳循环113

（二）大气中的氮氧化合物及氮循环115

（三）硫的化合物及硫循环115

三、臭氧116

（一）平流层臭氧及其变化116

（二）对流层及近地层臭氧118

（三）生物圈—大气圈物质、能量相互交换对大气臭氧的影响118

四、气溶胶119

（一）气溶胶大气辐射强迫120

（二）大气化学过程中气溶胶的影响效应122

（三）沙尘及大气棕色云122

五、城市化进程中的大气化学问题123

（一）城市大气环境复合体124

（二）城市大气环境与周边地区的关系126

（三）水、土、气环境污染的相互作用127

（四）区域气候对环境的响应128

六、研究对策与建议128

第六章 大气物理132

一、总述132

（一）背景、现状和社会需求132

（二）关键科学与技术问题133

（三）长期目标和研究重点133

二、大气辐射问题134

（一）大气中的辐射平衡134

（二）大气对辐射能的吸收135

（三）散射过程135

（四）辐射传输方程和辐射场分布136

三、云降水物理136

（一）云系的宏、微观结构特征137

（二）云和降水的辐射特性及其气候影响137

（三）云降水数值模式138

四、大气电学138

（一）中国地区雷电结构时空分布特征及其变化规律139

（二）雷电活动与天气系统和太阳活动的关系139

（三）对流层、平流层大气电结构的相互联系140

五、大气湍流140

（一）边界层及大气湍流观测原理140

（二）非均匀地表大气边界层及多尺度大气湍流动力学141

（三）大气湍流与对流过程参数化问题141

六、中层大气物理142

（一）中层大气物理研究中的探测技术143

（二）中层大气物理特性及其与低层大气的相互影响144

七、研究对策与建议144

第七章 综合探测系统与外场科学试验146

一、总述146

（一）背景与社会需求、现状与发展趋势146

（二）关键科学与技术问题150

（三）总体目标和战略重点151

二、大气探测新原理和新技术的研究与发展152

（一）综合雷达探测技术发展152

（二）GPS气象观测技术155

（三）中高层大气探测157

三、综合观测系统159

（一）陆气过程综合观测159

（二）海气过程综合观测161

（三）生态—大气过程综合观测163

（四）大气—环境过程综合观测164

（五）气候系统各圈层的卫星遥感监测166

四、外场科学试验计划168

（一）气候变化与多圈层相互作用现场科学试验168

（二）突发性灾害现场观测科学试验171

（三）生态环境外场科学试验173

（四）人工影响天气与空中水资源调控科学试验176

（五）城市大气环境综合观测试验178

（六）飞机综合探测系统180

（七）国家级大气探测综合试验基地180

主要参考文献181