近年来云降水物理和人工影响天气研究进展

回顾和总结了中国科学院大气物理研究所近5年(2003～2007年)的云降水物理和人工影响天气研究,内容涉及云和降水物理研究、云和降水数值模拟研究、人工影响天气研究和云化学研究等诸多领域。随着国家和社会对人工影响天气需求的日益增加,云降水物理仍是重要的研究方向,会随着观测和理论研究的发展而取得突破性进展。     

半个世纪的云雾、降水和人工影响天气研究进展

回顾和总结了中国科学院大气物理研究所半个世纪的云雾、降水和人工影响天气研究的进展,内容涉及云和降水物理研究、雷暴探测和雷电物理研究、云动力学研究、云和降水的数值模拟研究、人工影响天气研究、云化学和酸雨的研究等诸多领域,论述了各研究领域问题的提出、创新思路、研究方法以及研究结果.     

中国气象科学研究院人工影响天气研究进展回顾

中国气象科学研究院人工影响天气研究, 在过去的40多年中, 围绕人工增雨技术与外场试验、雹云物理与人工防雹、雾结构观测与人工消雾、云的宏观结构与云图、云降水模式与数值模拟、云物理室内实验与催化剂及催化技术等方面开展了大量的研究工作, 取得了丰硕的研究成果, 很多研究成果在我国人工影响天气业务实践中已经得到广泛的应用, 发挥了实际效益。     

云降水物理与人工影响天气研究进展(2008～2012年)

本文回顾和总结了近5年(2008～2012年)云降水物理与人工影响天气主要研究进展,并讨论了目前存在的主要问题和亟待解决的关键科学问题.内容涉及可分辨云数值模式及模拟研究、云降水的观测与遥感反演研究、气溶胶对云降水的影响及人工影响天气相关的数值模式、观测试验研究等.提高对云降水形成过程、时空结构与演变机理的深入认识,对揭示大气水循环、气候变化过程,提高天气精细化预报、大气云水资源开发利用及气象防灾减灾的能力,具有十分重要的作用.     

Advances in weather modification from 1997 to 2007 in China

Rapid and significant advances in issues relevant to weather modification have been made in the last decade in China due to high water resource stresses and severe weather hazards induced by climate change. This paper reported some progress in aspects of theoretical modeling, field experiment and cloud-seeding tools, as well as research projects regarding weather modification during the ten years from 1997 to 2007. More advanced theoretical models such as cloud models with bin-microphysics and glaciogenic and hygroscopic seeding processes, and mesoscale cloud-resolving models with AgI-seeding processes have been developed to study seeding-induced changes of cloud structure and precipitation as well as to understand critical issues in association with weather modification. More advanced cloud-seeding tools such as mobile ground-based launching system of AgI-rockets and aircraft-based AgI-flares have been developed and used in operation. Several important projects aimed at exploring weather modification techniques and their applications have been conducted during this period.     

云降水物理与人工影响天气研究进展

2011年,云降水物理与人工影响天气研究主要在暖云数值模式研制及模拟、云物理过程对降水影响、冰雹物理过程、效果检验、南方冻雨的微物理过程以及华北气溶胶特征等方面取得如下研究成果。     

声波对气溶胶和云雾粒子聚并影响研究进展

声波对气溶胶和云雾粒子聚并的作用和影响是当今云雾物理和人工影响天气领域研究的前沿科学问题。已有研究表明:声聚并机制主要包括同向团聚机制、流体力学机制（包括共辐射压效应、共散射效应和声波尾流效应）和声致湍流机制等;气溶胶粒子在声场中的聚并现象是在多种声聚并机制共同作用下出现的;低频强声波在声聚并机制作用下会增加云雾滴粒子之间的相对运动,促进粒子间的碰并过程,对云雾滴生长和降水过程有显著的影响。但由于声波聚并过程的复杂性、实验条件的多样性和理论的局限性,使声聚并效率最高的最佳实验条件和参数配置依然具有很大的不确定性,需要进行大量实验与数值模拟的综合研究。今后应加强声聚并对云雾滴作用的云室和数值模拟研究,并开展声波对云雾过程和降水影响的野外综合观测试验评估,这对发展人工影响天气（如人工消雾、增雨等）新技术有重要的科学意义。     

国际人工影响天气技术新进展

本文总结了近年来国际人工影响天气相关技术的新进展,概述了人工影响天气试验及效果综合评估、高性能遥感探测装备在人工影响天气领域的应用、催化模式及应用、作业装备研发改进等四个主要方面的进展及现状。在分析近年来我国人工影响天气相关技术进展与存在问题的基础上,结合国际新进展,从多个方面讨论并提出了促进我国人工影响天气技术进步可借鉴的经验与建议。     

偏振气象雷达发展现状及其应用潜力

偏振雷达是近二十多年来发展起来的新型天气雷达。由于它的问世，极大地促进了雷达气象和云及降水物理学科的发展，增强了人类认识和抗御天气灾害的能力。本文结合中国科学院寒区旱区环境与工程研究所以及世界各国偏振雷达发展的情况和经验，主要就圆偏振雷达、椭圆偏振雷达和双线偏振雷达的发展现状及其在云和降水物理研究以及人工影响天气方面的应用潜力进行说明，它对我国新兴的偏振雷达的发展和应用事业有一定的指导和借鉴意义。     

2008—2018年我国人工影响天气技术及应用进展

在抗旱、防雹、生态环境保护和重大活动气象保障等国家和地方重大需求的推动下,2008—2018年我国人工影响天气技术和应用得到快速发展。在气溶胶粒子、云（雾）物理垂直结构和降水形成机理等方面,开展了大量科学试验研究,取得了重要成果,建立了国家级人工影响天气实时业务数值预报模式,提高了对作业云特征和演变过程的预报能力,对作业方案的科学设计具有重要作用。在机载云粒子谱仪与成像仪、多通道微波辐射计、X波段偏振雷达、雨（雾）滴谱仪、先进火箭作业系统等核心关键技术装备的国产化研发方面也取得重要进展,研制成功国产机载云粒子测量系统、地基多通道微波辐射计和立体播撒火箭作业系统,并应用于业务,提高了作业条件监测识别和地基作业能力。建立了空中国王、新舟60等型号的先进飞机探测和作业平台,大幅度提高了作业飞行高度、续航时间和空中作业能力。在电离、飞秒激光、声波等人工增雨新技术领域开展了理论和实验探索研究,在飞秒激光诱导降雪机理实验和数值模拟等方面取得了重要进展。     

中国地区夏季6～8月云水含量的垂直分布特征

基于观测资料的夏季云水含量时空分布情况对于数值天气预报、气候预测以及人工影响天气试验都十分重要。本文利用CloudSat卫星资料, 分析了2006～2008年中国地区夏季月平均云水含量的垂直和区域变化特征。结果显示, 青藏高原地形以及东亚夏季风对月平均云含水量分布具有明显影响。中国中部纬度上对流层中层的月平均液态水含量比南部及北部的量值大。各月平均云液水含量垂直廓线存在两个不同高度上的峰值区, 原因可能主要是受大尺度参数的控制, 以及受到青藏高原和东亚季风环流的影响。平均冰水含量纬向垂直分布的高值区主要在对流层中上部。本文中所揭示的云水含量特征为天气和气候模式改进、人工影响天气及云—辐射相互作用提供了重要的基础信息。     

94GHz云雷达回波及测云能力分析

重点利用英国的94 GHz Galileo测云雷达,结合35 GHz云雷达、地面雨滴谱仪、雨量计和探空资料等,分析了94 GHz 雷达的回波特征及测云能力。结果表明：（1）94 GHz云雷达能清楚反映出云及弱降水过程的云系结构变化和云内小尺度变化,可以探测到雾,雾的多普勒速度杂乱;（2）94 GHz云雷达区别于厘米波雷达的较显著的回波特征是层状云降水的0℃层亮带下面雷达反射率因子降低不明显或没有降低及0℃层亮带上面存在0℃层暗带,分别是因为雨滴较大及冰晶较大产生非瑞利散射引起的,暗带区域的宽度一般在600 m以下,暗带区域的许多冰晶聚合物最大尺度可超过3 mm,有些暗带区域的许多冰晶聚合物最大尺度可超过6.8 mm,多普勒速度及谱宽显著增大的地方是融化层顶;（3）与35 GHz测云雷达相比,由于衰减和非瑞利散射,降水时的94 GHz雷达反射率因子远小于35 GHz雷达反射率因子,使探测到的高云云顶高度偏低,但94 GHz云雷达抑制地物杂波的能力更高,在晴空低云探测方面具有优势。这些结果为中国正在研制的94 GHz云雷达回波可靠性分析提供了参考。94 GHz云雷达与其他探测手段结合,可揭示各种天气形成的物理机制,对天气预报、云物理的发展、人工影响天气、气候变化的研究均有重要意义。     

用FY-2C/D卫星等综合观测资料反演云物理特性产品及检验

云的宏微观物理特性参数无论对天气、气候还是人工影响天气的研究和业务都有十分重要的应用价值.基于FY-2C/D静止卫星遥感观测,融合高空和地面等其它观测资料,研发了近10种云宏微观物理特性参数的反演技术方法,并实现业务化运行.简单介绍反演得到的云顶高度、云顶温度、云过冷层厚度、云暖层厚度、云底高度、云体厚度、云光学厚度、云粒子有效半径和云液水路径等近10种云宏微观物理参数产品的物理意义、反演技术方法和业务流程等;对主要云参数产品,利用最新获得的Cioudsat云卫星实测结果进行了对比检验和可用性分析;将反演产品同MODIS反演的同类产品进行对比分析,发现两者具有较好的一致性.     

人工影响天气研究工作的回顾与展望

概述了中国科学院兰州高原大气物理研究所人工影响天气研究工作的过去与现在的发展情况。该研究工作始于１９５８年,到现在已有４０年。主要研究工作可分为三个阶段, １９５８－１９６５年为第一阶段,主要开宫山人工融雪,人工增雨及人工防雹的研究。     

城市气象研究进展

中国数十年来在城市气象研究这一新兴学科领域开展了大量研究并获得了多方面的丰硕成果。文中从城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等4个方面论述了城市气象的主要研究进展:中国各大城市已建立或正在完善具有多平台、多变量、多尺度、多重链接、多功能等特点的城市气象综合观测网;北京、南京、上海等地开展了大型城市气象观测科学试验,被世界气象组织列入研究示范项目;成功开展了风洞实验、缩尺度外场实验研究;建立了多尺度城市气象和空气质量预报数值模式,并应用于业务;在城市热岛效应、城市对降水影响、城市气象与城市规划、城市化对区域气候及空气质量的影响、城市气象与大气环境相互作用等研究领域取得长足进展。最后指出,未来需要重点从新观测技术及观测资料同化应用、城市系统模式研究、城市化对天气气候的影响机理、城市化对大气环境和人体健康的影响、城市水文气象气候与环境综合服务等方面开展科学研究与应用,为中国城市化、生态文明建设、防灾减灾和应对气候变化等国家需求提供科技支撑。      

A review of atmospheric electricity research in China

The importance of atmospheric electricity research has been increasingly recognized in recent decades. Research on atmospheric electricity has been actively conducted since the 1980 s in China. Lightning physics and its effects, as important branches of atmospheric electricity, have received more attention because of their significance both in scientific research and lightning protection applications. This paper reviews atmospheric electricity research based primarily on ground-based field experiments at different regions in China in the last decade. The results described in this review include physics and effects of lightning, rocket-triggered lightning and its physical processes of discharge, thunderstorm electricity on the Tibetan Plateau and its surrounding areas, lightning activity associated with severe convective storms, the effect and response of lightning to climate change, numerical simulation of thunderstorm electrification and lightning discharge, lightning detection and location techniques, and transient luminous events above thunderstorms.     

纳米碘化银在人工影响天气的应用研究I:理论分析结果和展望

人工影响天气领域一直致力寻求一种经济有效且催化效果明显的过冷云催化剂,纳米催化剂是首选.具有与冰晶结构相近的纳米材料因其尺寸效应、体积效应和其他表面效应等特性,有望提高冰晶晶核数量,有可能提高人工增雨的作业效果和作业能力,使寻求高效、价廉的人工影响天气催化剂成为了可能.作者主要针对纳米材料的性质和特点,通过理论分析和初步的实验,探讨了纳米催化剂在人工影响天气中的应用前景.     

国内大气科学发展状况及优先领域分析

依据对国内大气科学及相关机构进行广泛调研获取的数据, 重点从人才队伍、科研项目及科技论文产出几方面对国内大气科学发展状况进行了综述。 研究表明, 20世纪90年代以来我国大气科学不断发展, 大气科学与其他学科的交融日益增强。 大气科学队伍总量大, 人员分布广, 但高层次人才明显不足。 基于调研数据还从计量学角度对大气科学的研究现状, 国内、国际热点以及国内需求进行了比较研究, 列举4个判据, 从4种不同角度分析我国大气科学优先领域。 初步分析表明: 不论重视基础研究还是应用研究, 人工影响天气和大气物理领域应是优先资助领域; 重视科学热点和科技前沿, 应优先资助气候系统与全球变化和天气动力学理论与天气预报领域; 重视发展需求与科技前沿结合, 应优先资助大气化学和综合探测系统与外场科学试验领域。     

A Review of Climate Change Attribution Studies

This paper reviews recent progress in climate change attribution studies. The focus is on the attribution of observed long-term changes in surface temperature, precipitation, circulation, and extremes, as well as that of specific extreme weather and climate events. Based on new methods and better models and observations, the latest studies further verify the conclusions on climate change attribution in the IPCC AR5, and enrich the evidence for anthropogenic influences on weather and climate variables and extremes. The uncertainty of global temperature change attributable to anthropogenic forcings lies in the considerable uncertainty of estimated total radiative forcing due to aerosols, while the uncertainty of precipitation change attribution arises from the limitations of observation and model simulations along with influences from large internal variability. In terms of extreme weather and climate events, it is clear that attribution studies have provided important new insights into the changes in the intensity or frequency of some of these events caused by anthropogenic climate change. The framing of the research question, the methods selected, and the model and statistical methods used all have influences on the results and conclusions drawn in an event attribution study. Overall, attribution studies in China remain inadequate because of limited research focus and the complexity of the monsoon climate in East Asia. Attribution research in China has focused mainly on changes or events related to temperature, such as the attribution of changes in mean and extreme temperature and individual heat wave events. Some progress has also been made regarding the pattern of changes in precipitation and individual extreme rainfall events in China. Nonetheless, gaps remain with respect to the attribution of changes in extreme precipitation, circulation, and drought, as well as to the event attribution such as those related to drought and tropical cyclones. It can be expected that, with the continual development of climate models, ongoing improvements to data, and the introduction of new methods in the future, climate change attribution research will develop accordingly. Additionally, further improvement in climate change attribution will facilitate the development of operational attribution systems for extreme events, as well as attribution studies of climate change impacts.     

中国人工增雨研究进展

随着全球气候变暖的加剧,水资源短缺问题表现得越来越突出,如何有效地开发利用空中水资源已成为人们关注的热点问题之一。本文回顾了人工增雨的发展历史,概述了当今国内外人工增雨的发展状况,归纳了各地区云状、积云特征、液态含水量、冰晶浓度等云物理特征,并在此基础上对我国各地区尤其是西北地区的增雨潜力进行了分析,最后归纳总结了人工增雨的常用手段、经验和检验人工增雨效果的方法。