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