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第1章 绪论1

1.1大气物理与人工影响天气1

1.1.1大气物理概述1

1.1.2人工影响天气1

1.2我国人工影响天气概况3

1.2.1发展概述3

1.2.2我国人工影响天气业务现状17

1.3人工影响天气技术新进展18

1.3.1冷云播撒技术进展18

1.3.2暖云播撒技术进展20

1.3.3一些国家的人工影响天气新计划20

第2章 大气物理基础21

2.1地球大气21

2.1.1大气成分21

2.1.2大气基本物理属性35

2.1.3大气垂直结构40

2.1.4空气状态方程46

2.2大气静力学47

2.2.1大气静力学方程和压高公式48

2.2.2模式大气50

2.2.3大气位势高度52

2.2.4标准大气54

2.2.5气压的时空分布58

2.3大气热力学62

2.3.1热力学基本定律62

2.3.2未饱和空气的绝热变化71

2.3.3饱和空气的绝热变化74

2.3.4绝热混合过程77

2.3.5等压过程79

2.3.6热力学图解82

2.3.7大气静力稳定度87

2.4大气辐射98

2.4.1辐射的基本知识98

2.4.2黑体辐射102

2.4.3大气介质与辐射的相互作用107

2.4.4辐射传输基础114

2.4.5地气系统辐射平衡127

2.5大气的运动133

2.5.1大气运动的描述133

2.5.2大气运动的基本控制方程组138

2.5.3尺度分析与大气中的基本运动143

2.5.4涡度方程156

第3章 云和降水物理学163

3.1云的形成和云中微物理过程163

3.1.1云滴的形成和增长164

3.1.2冰雪晶及其形成和增长168

3.1.3降水粒子的形成和增长172

3.2层状云174

3.2.1层状云的形成174

3.2.2层状云系宏观结构174

3.2.3层状云系“催化—供给”云与降水的关系182

3.2.4层状云降水的微物理特征183

3.2.5层状云降水的形成185

3.3对流云194

3.3.1对流云的形成和发展195

3.3.2对流云降水的物理过程199

3.3.3层状云和地形对对流云降水的影响202

3.3.4微物理过程对对流云及其降水的影响206

3.3.5强对流风暴210

3.4积层混合云232

3.4.1积层混合云一般结构特征232

3.4.2混合型中尺度对流系统及其形成过程236

3.4.3积层混合云的降水238

3.4.4积层混合云产生暴雨的物理机制241

3.5地形云247

3.5.1地形降水的成因248

3.5.2地形云中过冷液态水的分布及降水效率250

3.5.3祁连山地形对降水的影响254

3.5.4地形云的降水效率和日变化256

第4章 人工影响天气原理264

4.1静力催化原理264

4.2动力催化原理266

4.3人工影响冷云降水267

4.4人工影响暖云降水268

4.5地形云人工催化271

4.5.1美国的地形云催化试验271

4.5.2祁连山地形云催化试验273

4.5.3北方层状云人工降水试验研究274

4.5.4其他国家的地形云人工催化试验274

4.6人工抑制冰雹274

4.7人工消雾277

4.7.1概论277

4.7.2消雾原理278

4.7.3人工消雾催化剂279

4.7.4成功案例279

4.7.5观测催化设备285

4.8人工消（减）雨286

4.8.1人工消（减）雨的科学原理286

4.8.2人工消雨催化剂287

4.8.3成功案例288

4.8.4观测催化设备303

4.9人工防霜冻304

4.9.1概述304

4.9.2霜冻的人工防御304

4.9.3成功案例305

第5章 云降水和人工影响天气数值模式307

5.1中尺度模式WRF简介307

5.1.1模式背景知识308

5.1.2模式欧拉方程组的通量形式308

5.1.3考虑水汽的控制方程组309

5.1.4考虑地图投影、Coriolis力和曲率项的控制方程组309

5.1.5相对于参考大气的扰动控制方程组310

5.1.6 WRF模式的物理过程参数化方案选项311

5.1.7 WRF模式的边界条件选项311

5.2云降水参数化311

5.2.1对流参数化312

5.2.2显式云分辨方案312

5.2.3降水方案的选择314

5.3模式中微物理过程和催化过程314

5.3.1水凝物粒子谱分布315

5.3.2云降水模式微物理方程组315

5.3.3云降水方程组的准隐式解法317

5.3.4人工影响天气模式的构建318

5.4应用举例322

5.4.1人工影响天气数值模式业务系统322

5.4.2优化播撒方法的模拟研究326

5.4.3人工增雨催化效果的模拟研究332

5.4.4冰雹云形成过程和减雹催化模拟研究341

5.4.5三维冰雹分档强对流云模式和模拟研究350

第6章 人工增雨与人工防雹作业技术356

6.1人工增雨技术356

6.1.1人工增雨作业设计的目的356

6.1.2制定人工增雨作业计划的前期准备工作357

6.1.3飞机增雨飞行航线设计依据360

6.1.4地面高炮、火箭增雨作业设计367

6.1.5人工增雨天气条件的选择368

6.1.6人工增雨作业指标371

6.1.7人工增雨作业方法378

6.1.8高炮火箭增雨作业技术380

6.1.9人工增雨作业技术系统383

6.2人工防雹技术384

6.2.1人工防雹试验概述384

6.2.2冰雹云的物理特征385

6.2.3人工防雹作业方案设计385

6.2.4防雹作业方案实施的基本程序388

6.2.5冰雹预报和冰雹天气的监测388

6.2.6防雹作业指标393

6.2.7防雹作业技术402

第7章 人工影响天气催化剂与实验技术419

7.1催化剂419

7.1.1人工冰核419

7.1.2致冷剂421

7.1.3吸湿性催化剂422

7.2云室的结构和功能423

7.2.1新型1 m3等温云室425

7.2.2混合云室425

7.2.3静力扩散云室427

7.2.4 96 m3中型综合云室427

7.2.5 2 m3等温云室428

7.2.6用于云降水物理研究的其他实验装备429

7.3催化剂检测技术429

7.3.1检测实验步骤430

7.3.2不同仪器设备检测结果的对比问题430

7.4催化剂的研究430

7.4.1碘化银复合人工冰核430

7.4.2冰核和核化速率与核化机制431

7.5单冰晶增长特性的研究434

7.5.1单冰晶在取样冷台上的增长速率434

7.5.2冰晶形状与温度的关系435

7.6催化剂的成冰核率的动态检测440

7.7新型便捷的催化剂运载工具440

第8章 我国人工影响天气业务445

8.1人工影响天气业务体制445

8.1.1人工影响天气业务内容445

8.1.2人工影响天气业务体系的发展目标446

8.1.3人工影响天气技术路线446

8.1.4人工影响天气业务功能和结构446

8.1.5业务布局448

8.2人工影响天气业务技术系统450

8.2.1主要任务450

8.2.2科学依据451

8.2.3业务技术系统的构成及相互关系452

8.2.4业务系统各部分的组成及要求453

8.2.5各级业务系统的设计建设基本原则457

8.2.6省级人工影响天气业务技术系统实例介绍458

8.2.7市（地）级人工影响天气业务技术系统464

8.2.8县级人工影响天气业务技术系统470

8.2.9人工影响天气业务流程及产品470

8.2.10人工影响天气业务系统的发展472

8.3人工影响天气业务规范473

8.3.1行业标准473

8.3.2部门规范473

8.3.3规范附录474

第9章 云降水与人工影响天气监测技术476

9.1卫星监测476

9.1.1卫星介绍477

9.1.2应用原理479

9.1.3主要应用482

9.2气象雷达486

9.2.1气象雷达的分类487

9.2.2气象雷达工作原理488

9.2.3新一代天气雷达在人工影响天气工作中的应用490

9.2.4毫米波雷达515

9.3微波辐射仪516

9.3.1仪器介绍517

9.3.2微波辐射计监测原理519

9.3.3微波辐射计的应用520

9.4机载监测系统521

9.4.1大气及云物理探测飞机521

9.4.2机载云物理探测523

9.4.3机载含水量及温、湿度的观测531

9.4.4 GPS定位及资料传输系统533

9.4.5冰核的观测533

9.4.6机载云凝结核的观测533

9.5雷电监测538

9.5.1雷电监测技术538

9.5.2雷电监测现状541

9.5.3雷电活动与对流天气542

9.5.4雷电与人工影响天气546

9.6 GPS水汽监测546

9.6.1国内外发展概述547

9.6.2 GPS水汽监测原理548

9.6.3 GPS水汽监测前景展望557

9.7雨滴谱仪558

9.7.1概述558

9.7.2雨滴谱仪观测原理558

9.7.3雨滴谱仪功能及应用560

9.8雾滴谱仪561

9.8.1概述561

9.8.2雾滴谱仪观测原理561

9.8.3雾滴谱仪应用情况562

第10章 人工影响天气作业装备570

10.1概述570

10.1.1装备类型570

10.1.2发展历程与展望570

10.2飞机573

10.2.1主要机型及性能573

10.2.2机载作业装置573

10.2.3飞机作业系统附属设备576

10.3高炮577

10.3.1高炮作业系统构成577

10.3.2高炮作业系统操作步骤582

10.3.3高炮发射系统的管理维护584

10.4火箭586

10.4.1火箭作业系统构成586

10.4.2火箭作业系统操作步骤591

10.4.3火箭发射系统的管理维护593

10.5地面燃烧炉594

10.5.1地面燃烧炉作业系统构成595

10.5.2地面燃烧炉作业系统操作步骤599

10.5.3地面燃烧炉作业系统的管理与维护600

第11章 人工影响天气效果检验技术602

11.1人工影响天气效果检验的重要性602

11.2人工影响天气效果检验研究的现状与存在的问题602

11.2.1随机化试验603

11.2.2非随机化试验603

11.3基本方法介绍603

11.3.1人工影响天气效果的统计检验技术603

11.3.2人工影响天气效果的物理检验技术604

11.3.3人工影响天气效果的数值模拟检验技术604

11.4非随机化人工影响天气效果的统计检验技术方法604

11.4.1序列试验604

11.4.2区域对比试验604

11.4.3区域历史回归试验604

11.4.4常用的几种非随机化人工影响天气作业效果评估方案介绍605

11.5人工影响天气效果的物理检验技术617

11.5.1物理检验的内涵618

11.5.2物理检验的具体内容618

11.5.3物理检验举例618

11.6云数值模式在人工影响天气效果检验中的应用621

11.7人工影响天气效果综合检验技术方法623

11.8小结625

第12章 现代大气物理与人工影响天气展望627

12.1需求展望627

12.2技术展望628

中国人工影响天气大事记632