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 CAPS 214
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