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第一章 绪论1

1.1 人工影响天气的发展历史1

1.1.1 科学人工影响天气开创时期1

1.1.2 人工影响天气活动初期有代表性的计划3

1.1.3 综观美国人工影响天气发展历程和启示8

1.1.4 人工影响天气在我国的兴起和发展14

1.1.5 关于人工影响天气科学技术现状和发展的论述14

1.2 人工影响天气的科学基础17

1.2.1 云、降水形成的物理原理17

1.2.2 人工影响冰晶过程19

1.2.3 人工影响碰并过程21

1.2.4 人工影响云及其环境的动力过程22

1.2.5 人工影响中尺度对流系统23

1.2.6 人工防雹27

1.3 人工影响天气的社会需求和经济、环境影响及社会特征29

1.3.1 社会需求29

1.3.2 经济、环境影响30

1.4 人工影响天气未来发展前景32

1.4.1 大科学观念和关注全球变化33

1.4.2 开拓新的思路，探索新的技术突破33

1.4.3 云、降水研究和人工影响天气中尚待解决的突出问题34

1.4.4 我国面临的形势和发展方向35

第二章 地形云和层状云降水的人工影响37

2.1 地形云的性质37

2.1.1 地形云是人工催化增雨的首选目标37

2.1.2 地形云的宏观特征38

2.1.3 地形云的微物理特征39

2.2 地形云人工降水的外场试验41

2.2.1 地形云人工催化试验的发展阶段41

2.2.2 黑箱型随机化试验42

2.2.3 其它国家的地形云人工催化试验45

2.2.4 注重物理检验的新一代试验49

2.2.5 催化云的试验技术52

2.2.6 山区气流与冬季地形云的相互作用55

2.3 播撒技术61

2.3.1 空中播撒与地面施放的比较61

2.3.2 不同催化剂的性能62

2.3.3 冬季地形云降雪中检测核化作用的物理和化学方法63

2.4.1 北疆冬季降水的探测研究65

2.4 我国受地形影响的降水系统和人工催化增水潜力及催化作业技术方法65

2.4.2 北疆冬季地形云人工催化潜力66

2.4.3 新疆山区夏季人工增雨潜力66

2.4.4 黄河上游河曲地带的水文特征和降水分布67

2.4.5 黄河上游河曲地带的天气及云67

2.4.6 黄河上游河曲地带人工增雨作业和效果检验方案68

2.5 层状云的性质68

2.5.1 锋面天气降水云系的多尺度复合结构69

2.5.2 梅雨锋云系雷达回波结构和降水特征79

2.6 我国层状云人工增雨的天气气候背景81

2.6.1 我国降水特征的气候背景81

2.6.2 我国降水系统的天气结构特征83

2.7.1 层状云的宏观特征84

2.7 我国降水性层状云的宏、微观特征84

2.7.2 层状云、降水的微物理特征86

2.8 人工增加降水潜力条件分析92

2.8.1 层状云增雨潜力的分布特征93

2.8.2 层状云水向降水转化的自然条件95

2.9 层状冷云人工增雨技术97

2.9.1 人工增雨作业云系的云物理概念模型97

2.9.2 我国早期外场催化试验和飞机雷达联合探测98

2.9.3 冷锋降水系统的大范围飞机雷达分区联合探测99

2.9.4 层状云人工增雨新的概念模型、催化条件判据和催化技术指标102

2.9.5 中尺度层状云系数值模式及其模拟预报的实时业务系统105

2.9.6 层状云播云方法及其有效性的研究105

2.9.7 对层状云进行催化的动力效应107

2.10.1 暖雨发动机制和层状暖云人工催化的技术110

2.10 层状暖云的人工增雨110

2.10.2 暖云播撒试验113

第三章 积状云的人工降水119

3.1 影响积云降水的一些特征因子119

3.1.1 云中的大云滴119

3.1.2 云内湍流和风切变对积云发展的影响119

3.1.3 云凝结核对暖雨过程的影响123

3.1.4 积云的并合125

3.2 人工影响积云的冰晶过程127

3.2.1 对流云的静力催化方法127

3.2.2 以色列人工增雨试验128

3.2.3 福建古田水库人工降雨随机回归试验131

3.2.4 美国高原试验(HIPLEX-I)以及其它类似的试验132

3.2.5 南非大陆浓积云催化试验134

3.2.6 北达科他浓积云催化试验135

3.2.7 三维对流云催化数值模式及其实时预报模拟技术137

3.2.8 对流云催化监测识别决策指挥技术137

3.2.9 积云静力催化述评138

3.3 人工影响积云的碰并过程140

3.3.1 受造纸厂排烟引起下风方无意识增雨的一项新的发现141

3.3.2 采用吸湿性焰弹对积云催化试验——南非国家降水研究计划(NPRP)142

3.3.3 吸湿性焰弹催化对流云的数值模拟144

3.3.4 积云的吸湿性焰弹催化试验和作业的最新进展146

3.3.5 对流云吸湿性催化综合评述149

3.4 积云的动力催化150

3.4.1 早期的积云动力催化概念模式151

3.4.2 得克萨斯动力催化试验和修订的动力催化概念模式154

3.4.3 在泰国开展的对积云动力催化概念的试验156

3.4.4 积云动力催化综合评述159

3.4.5 人工抑制暴雨以减少局地洪涝灾害的试验160

第四章 人工防雹163

4.1 雹云物理和冰雹形成机制163

4.1.1 局地强风暴163

4.1.2 雹暴分类163

4.1.3 冰雹形成机制167

4.2 人工防雹原理和人工防雹试验169

4.2.1 人工防雹概念模式169

4.2.2 我国的人工防雹作业171

4.2.4 美国国家冰雹研究试验(NHRE)174

4.2.3 加拿大艾伯塔冰雹研究计划(ALHAS)174

4.2.5 GrossversuchⅣ防雹随机试验175

4.3 20年来防雹试验和作业的进展176

4.3.1 雹胚类别及其与云底温度的关系176

4.3.2 不同云底温度雹云成雹机制和引晶催化数值模拟178

4.3.3 示踪技术研究催化剂在云中扩散输运和检测播云反应过程链180

4.3.4 分层统计分析和反应变量归一化处理183

4.3.5 南斯拉夫播云防雹计划184

4.3.6 爆炸防雹原理探讨185

4.3.7 爆炸的微物理效应186

4.4 近期新一轮防雹试验计划及相关研究进展187

4.4.1 人工防雹减灾技术研究187

4.4.2 艾伯塔(加)新的防雹计划189

4.4.3 北达科他人工影响天气计划190

4.5 关于冰雹形成机制和防雹概念模型的新认识191

4.5.1 冰雹云模式和成雹特征的数值模拟191

4.5.2 人工雹胚的迅速形成及其与自然雹胚的“有利竞争”的实现197

4.5.3 雹云探测研究和防雹技术综合评述200

第五章 云与降水物理探测207

5.1 机载常规测量208

5.1.1 飞机定位208

5.1.2 飞机测温208

5.1.3 飞机测湿209

5.2 机载云微物理测量209

5.2.1 云滴的测量209

5.2.2 降水粒子的测量211

5.2.3 含水量测量213

5.2.4 新型组合式云物理测量仪 CAPS214

5.2.5 成云凝结核测量216

5.2.6 成冰核的测量216

5.3 机载遥感探测设备217

5.3.1 机载雷达217

5.3.2 其他遥感仪器217

5.4 地基常规探测219

5.4.1 雨量219

5.4.2 雨滴谱219

5.4.3 冰雹的探测220

5.5 地基雷达探测220

5.6.2 RASS 系统221

5.6 其他遥感探测设备221

5.6.1 风廓线仪221

5.6.3 卫星资料的利用222

第六章 人工影响天气的催化技术223

6.1 人工影响天气的催化剂223

6.1.1 人工影响天气的催化剂223

6.1.2 冷云催化剂 AgI 及其制剂的发展年表231

6.1.3 碘化银复合人工冰核232

6.2 人工冰核成冰性能的云室检测237

6.2.1 几种主要云室的构造和基本性能237

6.2.2 冰核的核化速率241

6.2.3 AgI·AgCl-4NaCl 复合核和 NEI TB-？焰弹燃烧气溶胶的核化速率与核化机制242

6.2.4 采用同一检测设备对不同碘化银焰剂的成冰效率的对比检测242

6.3 人工影响天气催化剂运载工具概述245

第七章 云与降水的数值模拟251

7.1 现状概述251

7.2 人工影响天气所面对的天气特点254

7.3 人工影响天气对数值模式的功能要求255

7.3.1 动力框架255

7.3.2 云微物理框架260

7.3.3 SGBH 分档随机模式简介268

7.4 适用于人工影响天气的数值模式的动力框架举例269

7.4.1 Z-δ坐标系中的非静力全弹性动力方程组269

7.4.2 P-δ坐标系中的静力(近似)动力方程组，和非静力(近似)动力方程组270

7.5 适用于人工影响天气的数值模式的云-降水微物理过程参数化方案举例(M89)272

7.5.1 水凝物粒子分布谱272

7.5.2 粒子群分布的尺度范围和谱函数积分表达式273

7.5.3 云-降水微物理过程框架274

7.5.4 各类粒子的分布谱和特征量276

7.5.5 各发生项和转化项的表达式278

7.5.6 水凝物和水汽场之间的平衡调整294

7.5.7 各类水物质的平衡方程294

7.5.8 SPMX 和 SPNX 的表达式295

7.5.9 微物理模式摸拟个例与观测结果(游来光)的比较295

7.6 模式的检验296

7.6.1 模式296

7.6.2 模拟结果297

7.7 模式应用中的几个问题301

7.7.1 模式起动301

7.7.3 人工影响作用的加入302

7.7.2 模式计算范围的选取302

7.8 应用举例303

7.8.1 云系模式研究：云场的宏微观结构模拟303

7.8.2 冰雹形成机制的模拟研究309

7.8.3 暖云降水机制和人工激励降水的研究317

7.9 评论与展望322

第八章 人工影响天气的效果评估325

8.1 国际上效果检验的计划或方法概述326

8.1.1 对随机化试验的评议326

8.1.2 对著名效果检验计划的异议327

8.1.3 无分布推断法329

8.1.4 目标区和控制区历史资料相关分析329

8.1.5 谷物保险资料作为播云效果的探索分析329

8.1.6 夏季人工增雨效果评估331

8.1.7 汇水区水资源的调制分析332

8.2 非随机化区域控制回归试验方案设计333

8.2.1 人工增雨效果评估中控制变量(协变量)的选择334

8.2.2 对比样本选择和效果评估方案334

8.3 我国人工影响天气效果评估方法范例339

8.3.1 试验概况340

8.3.2 效果的统计分析341

8.3.3 效果的物理分析341

8.3.4 古田人工降雨试验综合效果评估345

8.4 人工影响天气效果的物理检验345

8.4.1 物理检验的内涵346

8.4.2 物理检验的途径和方法346

8.4.3 物理检验的难点和问题348

8.4.4 前景349

8.5 效果评估中的多异性现象351

8.5.1 静力催化基础上的随机化试验举例351

8.5.2 动力催化基础上的随机化试验举例354

8.5.3 人工增雨试验减雨的可能机理355

第九章 中国人工影响天气概述(一)(全国性概述及国家级成果介绍)357

9.1 中国人工影响天气科学技术的发展特征358

9.1.1 启动与奠基阶段358

9.1.2 特殊历史阶段360

9.1.3 调整阶段360

9.1.4 减灾作业发展阶段361

9.2 我国人工影响天气试验研究现状概述362

9.2.2 云物理室内实验363

9.2.1 云与降水基础性探测363

9.2.3 理论研究364

9.2.4 人工增雨催化作业云物理概念模型试验研究364

9.2.5 人工防雹作业技术研究364

9.2.6 人工影响天气综合技术系统365

9.2.7 效果评估的试验研究365

9.2.8 人工消雾试验365

9.2.9 其他人工影响天气试验366

9.3 北方层状云人工降水试验研究366

9.3.1 基本思路及研究程序367

9.3.2 外场研究的仪器、装备系统的建立和资料处理方法的研究367

9.3.3 降水微物理过程的云场和天气、气候背景条件研究369

9.3.4 人工降水资源条件分析374

9.3.5 云与降水微物理结构376

9.3.6 云物理过程与人工催化的数值模拟380

9.3.7 引晶催化的外场试验和效果检验、效果预测研究382

9.3.8 云物理过程及其自然背景研究385

9.4 暖积云催化试验(吸湿性粒子、大颗粒、大剂量)390

9.4.1 试验概况391

9.4.2 催化前后云的变化392

9.4.3 地面效果394

9.4.4 个例分析396

9.4.5 催化结果讨论398

9.5 古田水库人工降雨效果评价随机化试验400

9.6 人工防雹综合技术的研究400

9.6.5 数值模拟401

9.6.4 爆炸效应401

9.6.3 微物理特征分析401

9.6.2 雹云分类401

9.6.1 灾情时空分布的调查统计分析401

9.6.6 冰雹预报402

9.6.7 冰雹云识别402

9.6.8 防雹工具402

9.6.9 防雹作业指挥系统402

9.7 云与降水数值模拟的研究402

9.8 BR-91-Y 高效碘化银焰剂403

9.8.1 技术要点404

9.8.2 成果先进性404

9.8.3 适用范围及推广应用实例405

9.9 人工增雨减灾技术研究406

9.9.3 层状云飞机人工增雨监测识别技术407

9.9.1 中尺度层状云系数值模式及其模拟预报的实时业务系统407

9.9.2 层状云人工增雨概念模型、条件判据和催化指标407

9.9.4 综合技术系统408

9.9.5 三维对流云催化数值模式及其实时预报模拟技术408

9.9.6 对流云火箭高炮人工增雨的监测决策指挥技术408

9.9.7 微波辐射计在人工增雨中的应用408

9.9.8 试验基地建设409

9.10 人工防雹减灾技术研究409

9.10.1 雷达监测指标与数值模拟结果相结合提高冰雹云识别准确率410

9.10.2 冰雹形成机理和雹云催化技术研究413

9.10.3 设计和研制人工防雹技术系统417

9.11 新一代人工增雨催化技术的研究417

9.11.3 主要技术指标418

9.11.4 主要技术成果及应用418

9.11.2 关键技术问题418

9.11.1 主要研究内容418

9.11.5 根据研究结果提供有关人工增雨外场作业方案设计的建议419

9.11.6 技术创新点419

第十章 中国人工影响天气概述(二)(省、部级综合成果介绍、云水资源分析及发展问题讨论)421

10.1 吉林省人工增雨综合技术成果421

10.2 黑龙江省多尺度技术系统及催化系统422

10.2.1 综合技术系统422

10.2.2 焰弹催化作业技术系统423

10.2.3 多尺度技术系统的推广应用423

10.2.4 客观评述及更新思路424

10.3 河北省人工增雨的气象条件与作业技术研究426

10.3.3 层状云微结构及人工增雨潜力与判据427

10.3.1 人工增雨天气背景条件427

10.3.2 雷达、卫星及微波辐射计的作业判别指标427

10.3.4 云的微物理结构特征及播云判据429

10.3.5 人工催化的宏观实时判别指标432

10.4 河南人工影响天气优化技术研究432

10.4.1 层状云人工增雨条件判据、识别方法和催化指标433

10.4.2 中尺度层状云系数值预报业务系统的设计、开发和应用434

10.4.3 新一代人工影响天气业务技术系统的设计、开发和应用437

10.5 新疆人工影响天气综合技术体系440

10.5.1 以雷达集群为主体的作业指挥系统440

10.5.2 对冰雹云和防雹科学技术的试验研究441

10.5.3 人工增雨(雪)和云物理探测分析441

10.6.1 黄河上游增雨工程442

10.5.4 为省级作业体系的创建提供技术基础的科学研究442

10.6 青海省人工增雨工程442

10.6.2 为工程实施提供技术基础的试验研究443

10.6.3 云水资源开发和西北人工增雨基地443

10.6.4 春秋季增雨防雹减灾作业444

10.7 大气水汽监测分析的研究444

10.7.1 整层大气水汽总量监测的研究444

10.7.2 垂直气柱液态水含量监测的试验450

10.7.3 卫星水汽图像分析与应用的研究452

10.8 云水资源开发基本条件的研究461

10.8.1 “云水资源开发”的定义462

10.8.2 从我国水资源概况看开发云水资源的迫切性462

10.8.3 云水资源开发的资源条件466

10.8.4 云水资源开发的作业云系概念模型469

10.8.5 云水资源开发的一些科学技术问题470

10.9 森林火灾扑火人工增雨试验474

10.9.1 背景条件及设计474

10.9.2 四次作业实例476

10.9.3 天气时机选择478

10.9.4 效果讨论478

10.10 人工影响天气外场作业技术储备及基础条件的建设481

10.10.1 作业规模基础设施建设的发展481

10.10.2 试验研究科研成果技术报告明显增多481

10.10.3 作业经费稳定增长481

10.10.4 国际科技交流渠道拓宽481

10.11.1 发展机遇482

10.10.5 人工影响天气科技队伍的储备482

10.11 关于人工影响天气发展问题的讨论482

10.11.2 面临科学技术问题的挑战483

10.11.3 对策486

10.11.4 21世纪人工影响天气将会有重大突破487

10.11.5 关于人工影响天气发展问题的讨论489

第十一章 业务技术体系491

11.1 创建人工影响天气业务技术体系的必要性491

11.1.1 学科发展的需要491

11.1.2 作业工程化、信息化的需要491

11.1.3 适应规模发展的需要492

11.1.4 国家科技发展和气象科技协调发展的需要492

11.2.1 讨论、研究和创建人工影响天气业务技术体系的依据493

11.2 业务技术体系493

11.2.2 业务技术体系的内涵494

11.2.3 省级人工影响天气业务技术体系494

11.2.4 人工影响天气业务技术体系总体结构495

11.3 人工影响天气技术体制、体系及其与气象体制的关系495

11.3.1 体系与体制的关系495

11.3.2 人工影响天气技术体制496

11.3.3 人工影响天气技术体制与气象体制的关系497

11.4 人工影响天气综合技术系统498

11.4.1 建立综合技术系统的必要性、可行性及局限性498

11.4.2 综合技术系统的基本构成500

11.4.3 辅助构成509

11.5.1 人工影响天气作业指挥系统定义和结构512

11.5 作业指挥系统512

11.5.2 雷达指标514

11.5.3 指挥系统内部自动化运行流程515

11.6 人工影响天气试验基地、试验示范区515

11.6.1 大型试验基地·PEP 增水计划516

11.6.2 中型试验基地·西北人工增雨基地520

11.6.3 小型试验示范区523

11.7 业务作业技术规范525

11.7.1 制定和执行业务作业技术规范的必要性525

11.7.2 国家级业务技术规范526

11.7.3 地方人工影响天气业务技术规范526

第十二章 人工消雾试验529

12.1 国外人工消雾试验作业概述529

12.2 我国人工消雾试验作业概况530

12.3 我国人工消雾观测研究概况531

12.3.1 观测资料的索取531

12.3.2 雾的宏观物理特征531

12.3.3 雾的微物理结构532

12.3.4 雾的化学特性533

12.3.5 雾的温湿垂直分布及生消过程533

12.3.6 雾与生态环境关系534

12.3.7 雾的数值模拟研究534

12.4 人工消暖雾试验535

12.4.1 热力动力法混合消雾试验536

12.4.2 消雾试验前后雾的宏观和微观特征536

12.4.3 消暖雾试验效果分析537

12.5 人工消过冷雾试验539

12.5.1 液氮消雾成冰性能实验540

12.5.2 一次成功的人工消过冷雾试验实例541

12.5.3 人工消过冷雾可能遇到的问题543

第十三章 其他人工影响天气545

13.1 人工引发雷电及人工抑制闪电545

13.1.1 人工引雷方式和试验546

13.1.2 云的不同物理特征与雷电的关系546

13.1.3 对流云系与雷电的关系547

13.1.4 层状云系与雷电的关系548

13.1.5 锋面云系与雷电的关系548

13.1.6 人工引雷与降水的关系·南北方差异549

13.1.7 人工引雷与冰雹云的关系550

13.2.1 人工消云、消雨的技术思路551

13.1.8 人工抑制闪电551

13.2 人工消云消雨试验551

13.2.2 国内外消云消雨实例552

13.2.3 国庆阅兵人工消云试验552

13.2.4 人工消云的催化剂实验553

13.3 人工调节降雨时空间分布的试验554

13.3.1 北京、上海两个运动会开幕式的作业试验554

13.3.2 深圳高新技术博览会的作业试验554

13.3.3 昆明世界园艺博览会的作业试验554

13.3.4 调节降雨时空分布的方案设计555

13.4 人工防霜试验555

13.4.1 烟雾防霜的技术问题556

13.4.2 黑龙江烟雾防霜实用效果分析559

13.4.4 国外人工防霜方法简介562

13.4.3 吉林人工防霜试验562

第十四章 相关法规、科技界的论证与声明(附录)565

14.1 《中国人民共和国气象法》中关于人工影响天气的相关法令565

14.2 关于人工影响天气的国家行政文件566

14.3 国家行政法规《人工影响天气管理条例》566

14.3.1 《人工影响天气管理条例》对我国人工影响天气的目的、任务、性质、组织领导及管理、计划、财务等相关体制作出法规性界定567

14.3.2 《人工影响天气管理条例》对规范人工影响天气的业务作业作出了原则规定567

14.3.3 《人工影响天气管理条例》强调并规定了人工影响天气安全管理567

14.3.4 《人工影响天气管理条例》对人工影响天气作业的协作支持作出界定568

14.4 世界气象组织(WMO)关于人工影响天气现状与发展的重要文件568

14.5 1992年世界气象组织(WMO)对于人工影响天气现状与发展的论述575

14.6 中国气象界对人工影响天气现状与发展的论述581