福建省氣象學(xué)會(huì)

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福建省人工影響天氣學(xué)科發(fā)展研究報(bào)告

福建省氣象學(xué)會(huì)

［摘要］新形勢(shì)下，福建省人工影響天氣的科技支撐、業(yè)務(wù)水平還不適應(yīng)防災(zāi)減災(zāi)和保障糧食、生態(tài)和水資源安全等的發(fā)展需求。面對(duì)良好的政策機(jī)遇，以及雷達(dá)和衛(wèi)星等先進(jìn)探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用、現(xiàn)代化氣象業(yè)務(wù)體系的建設(shè)成果，我省人工影響天氣學(xué)科發(fā)展的戰(zhàn)略任務(wù)將聚焦在云降水機(jī)理研究、數(shù)值模式、探測(cè)資料反演融合研究、技術(shù)研發(fā)、中長(zhǎng)期研究計(jì)劃、作業(yè)實(shí)施和指揮能力建設(shè)等方面。

［關(guān)鍵詞］人工影響天氣 數(shù)值模式 戰(zhàn)略任務(wù) 戰(zhàn)略對(duì)策

1　概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及工農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的提高，人類對(duì)災(zāi)害性天氣的敏感性和脆弱性呈顯著增加的趨勢(shì)。據(jù)近65年（1949—2013年）中國(guó)氣象災(zāi)害災(zāi)情統(tǒng)計(jì)，我國(guó)累積死亡人口超過(guò)155萬(wàn)人，直接經(jīng)濟(jì)損失累積約12萬(wàn)億元（2013年價(jià)格），年均直接經(jīng)濟(jì)損失由20世紀(jì)50年代不足1000億元上升至21世紀(jì)以來(lái)的超過(guò)3000億元，呈明顯上升趨勢(shì)。人類改造自然使之趨利避害的強(qiáng)烈需求，促進(jìn)了人工影響天氣學(xué)科的快速發(fā)展。

福建省位于我國(guó)東南沿海， 屬溫、熱帶的過(guò)渡地帶，兼受大陸性與海洋性氣候相互影響，氣候復(fù)雜多變，有年際間的不均性、季節(jié)間的差異性和季內(nèi)降水分布的脈沖性特征，導(dǎo)致干旱出現(xiàn)頻繁，其特點(diǎn)是頻率高，活動(dòng)季節(jié)長(zhǎng)，成災(zāi)范圍廣，有地域多發(fā)區(qū)和高頻多發(fā)季。此外，冰雹災(zāi)害也是福建省煙草種植區(qū)的主要?dú)庀鬄?zāi)害，常對(duì)農(nóng)民增產(chǎn)增收造成重大經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響地方經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。為了加強(qiáng)水資源的開(kāi)發(fā)利用以及減輕由惡劣天氣引起的自然災(zāi)害，福建省氣象部門(mén)于1959年起開(kāi)展人工影響天氣作業(yè)，多年來(lái)，人工影響天氣在服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、緩解水資源緊缺、防災(zāi)減災(zāi)、保護(hù)生態(tài)以及保障重大活動(dòng)等方面發(fā)揮著積極作用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。

2　國(guó)內(nèi)外人工影響天氣學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀

人工影響天氣是指在適當(dāng)?shù)奶鞖鈼l件下， 通過(guò)人工干預(yù)防止或減輕由惡劣天氣引起的自然災(zāi)害（ 如干旱、冰雹、雷電、暴雨等）， 使天氣過(guò)程向符合人類愿望的方向發(fā)展。人工影響天氣分為無(wú)意識(shí)人工影響天氣和有意識(shí)人工影響天氣。無(wú)意識(shí)人工影響天氣是指人類活動(dòng)，如工業(yè)活動(dòng)、城市化發(fā)展、森林砍伐、植被破壞等引起的地球輻射系統(tǒng)改變導(dǎo)致的天氣、氣候變化，已為大家所熟知。有意識(shí)人工影響天氣就是通常所指的人工影響天氣，是建立在科學(xué)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上，有效利用自然天氣過(guò)程，達(dá)到“趨利避害”的目的。從20世紀(jì)中葉開(kāi)始， 國(guó)內(nèi)外針對(duì)人工影響天氣的原理、作業(yè)技術(shù)和方法等持續(xù)開(kāi)展科學(xué)研究，取得大量有意義的成果，對(duì)推動(dòng)人工影響天氣學(xué)科的發(fā)展起到積極作用。

2.1國(guó)外研究進(jìn)展和業(yè)務(wù)發(fā)展

2.1.1國(guó)外研究進(jìn)展

美國(guó)是現(xiàn)代人工影響天氣的發(fā)源地。1946 年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者Langmuir 研究團(tuán)隊(duì)在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)碘化銀（AgI）和干冰（固態(tài)CO2） 可以成為冰晶，由此開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代人工影響天氣的序幕。

早期，著名的亞利桑那計(jì)劃（Battan，1967）、以色列試驗(yàn)（Gagin，1974）以及白頂試驗(yàn)（Braham Jr，1964）利用靜力催化概念針對(duì)對(duì)流云進(jìn)行播云催化實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量降水物理量，并結(jié)合數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析，為人工增雨試驗(yàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。隨后，大量外場(chǎng)試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究表明，在積云中降水形成的初始階段包括冰晶濃度的增加導(dǎo)致降水粒子快速產(chǎn)生，并初步得到了人工增雨作業(yè)的窗口條件。1997年，Tasmanian試驗(yàn)針對(duì)冬季地形云的人工增雪和增雨播云催化實(shí)驗(yàn)也充分顯示，在地形強(qiáng)迫抬升地區(qū)播云催化后觀測(cè)到了降水冰晶濃度、冰核濃度和降水率的變化，并充分證明了降水的增加。基于氣溶膠化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)對(duì)冰晶形成速率和效率的重要作用，20世紀(jì)90年代，用于焰劑性設(shè)備的快速高效成冰劑新配方不斷出現(xiàn)，并逐漸與示蹤劑和核化比技術(shù)一起用于評(píng)估播云催化效率。此外，1980年以來(lái)，佛羅里達(dá)、德克薩斯州、古巴、南非、泰國(guó)先后進(jìn)行了以動(dòng)力催化概念為基礎(chǔ)的成冰劑播云催化試驗(yàn)，并進(jìn)行增雨作業(yè)和研究。動(dòng)力催化概念中強(qiáng)調(diào)了云結(jié)構(gòu)、云演變和降水產(chǎn)生的并和作用的重要性。

與成冰劑不同，吸濕劑催化是通過(guò)增加云中的大水滴數(shù)量，促發(fā)云中水滴的碰并，通過(guò)碰并使雨滴增大，從而增加降水形成過(guò)程中的效率。吸濕性播云試驗(yàn)已在美國(guó)和其他國(guó)家的試驗(yàn)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是東南亞國(guó)家。南非和墨西哥針對(duì)混合云開(kāi)展多期吸濕性焰劑試驗(yàn)，WMO認(rèn)為這些試驗(yàn)結(jié)果表明云凝結(jié)核影響一塊云中總的降水量，并且明顯地影響云的生命期。

過(guò)去幾十年里，國(guó)外人工影響天氣的基本科學(xué)研究和觀測(cè)技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)展，解決了人工影響天氣的關(guān)鍵不確定因素，但目前針對(duì)人工影響天氣效果的評(píng)估和驗(yàn)證仍是一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。除傳統(tǒng)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)和物理檢驗(yàn)方法外，南非和墨西哥的吸濕性播云試驗(yàn)、泰國(guó)和德克薩斯州采用雷暴識(shí)別跟蹤分析技術(shù)來(lái)評(píng)價(jià)雷達(dá)觀測(cè)結(jié)果。Martner（1992）、Klimowski（1998）等利用示蹤技術(shù)，把示蹤物和催化劑一起撒入云中，利用雷達(dá)直接測(cè)量云中示蹤物出現(xiàn)的實(shí)際傳輸和擴(kuò)散情況，識(shí)別和評(píng)估播云所影響的體積及產(chǎn)生的效應(yīng)。

2.1.2國(guó)外業(yè)務(wù)發(fā)展?fàn)顩r

現(xiàn)今世界上大約有40 多個(gè)國(guó)家每年開(kāi)展100多項(xiàng)與人工影響天氣相關(guān)的研究試驗(yàn)與作業(yè)項(xiàng)目。人工影響天氣業(yè)務(wù)服務(wù)領(lǐng)域從人工增雨（ 雪） 、防雹、消霧、防霜以及人工消減雷暴、雷電、龍卷風(fēng)、臺(tái)風(fēng)等，到更大范圍的氣候變化，包括目前國(guó)際上為應(yīng)對(duì)氣候變化提出的“地球工程”，在保障水安全、糧食安全、生態(tài)環(huán)境安全、交通安全、以及應(yīng)對(duì)氣候變化、森林滅火、重大活動(dòng)保障、軍事活動(dòng)保障等方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

美國(guó)、俄羅斯、以色列、烏克蘭、泰國(guó)等國(guó)家在進(jìn)行長(zhǎng)期深入的人工增雨科學(xué)試驗(yàn)研究后，確認(rèn)了人工影響天氣產(chǎn)生的實(shí)際效果，將人工增雨作業(yè)作為解決水資源的一種有效手段而長(zhǎng)期開(kāi)展。特別是美國(guó)和俄羅斯頻繁與發(fā)展中國(guó)家開(kāi)展人工增雨合作計(jì)劃，如南非、墨西哥的吸濕性焰彈積云催化試驗(yàn)，泰國(guó)的暖積云吸濕性催化試驗(yàn)和積云動(dòng)力催化試驗(yàn)，以及阿根廷、巴西及前蘇聯(lián)加盟共和國(guó)等運(yùn)用俄羅斯防雹技術(shù)加速冰雹云降水鏈計(jì)劃等。

俄羅斯的前身蘇聯(lián)是開(kāi)展飛機(jī)人工增雨作業(yè)規(guī)模大、技術(shù)水平比較高的國(guó)家。上世紀(jì)80年代到90年代初，前蘇聯(lián)建成由政府和受益地區(qū)農(nóng)業(yè)部門(mén)提供保障資金購(gòu)置專用人工增雨作業(yè)飛機(jī)，開(kāi)展增雨作業(yè)，其使用的主要機(jī)型為安-12、安-26、安-30、安-72、伊爾-18、伊爾-76等，前蘇聯(lián)解體后的一段時(shí)間內(nèi)，俄羅斯飛機(jī)增雨改為租用上述飛機(jī)。近些年來(lái)，隨著俄羅斯的經(jīng)濟(jì)好轉(zhuǎn)，俄羅斯水文氣象局又陸續(xù)恢復(fù)了前蘇聯(lián)原來(lái)的人工增雨專用飛機(jī)管理運(yùn)行體制。

泰國(guó)政府非常重視飛機(jī)人工增雨工作。由農(nóng)業(yè)合作部領(lǐng)導(dǎo)，農(nóng)業(yè)合作部下設(shè)的氣象局、皇家人工造雨和農(nóng)業(yè)航空局共同組織實(shí)施全國(guó)飛機(jī)人工增雨作業(yè)工作，包括飛機(jī)的管理和組織實(shí)施作業(yè)。為加強(qiáng)全國(guó)的飛機(jī)人工增雨工作力度，2000年，泰國(guó)的兩個(gè)國(guó)家級(jí)飛機(jī)人工增雨作業(yè)與研究基地分別在北方的清邁和南方的華亭建成。為適應(yīng)與滿足飛機(jī)作業(yè)需要，泰國(guó)政府建設(shè)了3個(gè)人工增雨業(yè)務(wù)中心，并依據(jù)其飛機(jī)人工增雨作業(yè)的實(shí)際需求，按照天氣條件和飛機(jī)的布局共劃分了6個(gè)大的作業(yè)區(qū)域。飛機(jī)的日常管理由農(nóng)業(yè)航空局負(fù)責(zé)。最近，泰國(guó)農(nóng)業(yè)和氣象部門(mén)與我國(guó)西飛公司達(dá)成協(xié)議，擬購(gòu)置我國(guó)20余架新舟-60（MA-60或新舟-600、700系列）飛機(jī)用于人工增雨作業(yè)。

地處阿拉伯半島的以色列是一個(gè)水資源嚴(yán)重匱乏的國(guó)家，人工增雨一直受到高度重視。上世紀(jì)60年代，以色列就開(kāi)始實(shí)施國(guó)家飛機(jī)人工增雨科學(xué)試驗(yàn)，購(gòu)置多架在由國(guó)家和各個(gè)地區(qū)聯(lián)合使用的高性能人工增雨作業(yè)飛機(jī)，形成業(yè)務(wù)化作業(yè)。目前，以色列已經(jīng)成為人工增雨技術(shù)的輸出國(guó)。

開(kāi)展人工防雹作業(yè)規(guī)模較大的有俄羅斯、加拿大等國(guó)家。

2.2國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展和業(yè)務(wù)發(fā)展

我國(guó)開(kāi)展人工影響天氣科研和業(yè)務(wù)已有50多年的歷史。在強(qiáng)大需求的推動(dòng)下，我國(guó)的人工影響天氣工作已早早地從科學(xué)試驗(yàn)階段發(fā)展為常態(tài)化業(yè)務(wù)，在減輕干旱、冰雹對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的損失，緩解水資源短缺，保障生態(tài)環(huán)境建設(shè)，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展等方面發(fā)揮了積極作用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益，得到黨中央和國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)的充分肯定，受到人民群眾的歡迎。經(jīng)過(guò)幾十年尤其是改革開(kāi)放30多年來(lái)的發(fā)展，人工影響天氣科技水平和業(yè)務(wù)能力得到了明顯提高。

2.2.1國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

（1）云與降水及人工影響天氣基礎(chǔ)理論研究取得明顯進(jìn)展。通過(guò)理論分析與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，深入研究了云和降水的微物理結(jié)構(gòu)特性、冰晶核化繁生過(guò)程、云凝結(jié)核和凝結(jié)增長(zhǎng)過(guò)程、冰晶聚合和淞附過(guò)程、冰雹碰凍增長(zhǎng)過(guò)程、雨滴碰并破碎發(fā)展過(guò)程等云物理過(guò)程。通過(guò)外場(chǎng)觀測(cè)與數(shù)值模擬，深入了解和認(rèn)識(shí)了各類云的多尺度特征及其分布，多尺度發(fā)展過(guò)程與多尺度相互作用等，特別是針對(duì)不同地區(qū)、不同季節(jié)、不同云系的人工增雨、人工防雹、人工消雨等科學(xué)概念模型有了突破。對(duì)不同降水云系進(jìn)行綜合觀測(cè)，研究了云和降水的微物理和動(dòng)力學(xué)過(guò)程和人工增雨潛力，建立了符合各地特點(diǎn)的層狀云降水、積云降水、冰雹及鋒面云系與霧的人工影響天氣模型。

（2）建立云和降水?dāng)?shù)值模式，并得到廣泛應(yīng)用。建立了層狀云、積云多維數(shù)值模式。該模式比較詳實(shí)考慮了云的微物理過(guò)程，并利用先進(jìn)的資料同化技術(shù)，融合各種觀測(cè)資料，優(yōu)化云降水?dāng)?shù)值模式。云和降水模式已開(kāi)始應(yīng)用于人工增雨方案設(shè)計(jì)、催化機(jī)理研究和效果檢驗(yàn)，起到避免盲目性、增強(qiáng)科學(xué)性的作用，科技水平有了明顯提高。

（3）人工增雨探測(cè)技術(shù)得到明顯提高。人工影響天氣監(jiān)測(cè)和觀測(cè)技術(shù)從最初的單一波長(zhǎng)的雷達(dá)、飛機(jī)探測(cè)技術(shù)發(fā)展到集裝載先進(jìn)探測(cè)系統(tǒng)的飛機(jī)、大氣廓線探測(cè)、衛(wèi)星、多普勒雷達(dá)、雙偏振雷達(dá)、毫米波段雷達(dá)、微波輻射計(jì)、GPS系統(tǒng)、地面中尺度監(jiān)測(cè)網(wǎng)為一體的綜合先進(jìn)探測(cè)和觀測(cè)技術(shù)，大大擴(kuò)展了探測(cè)范圍、提高了探測(cè)質(zhì)量和時(shí)空分辨，為人工增雨作業(yè)提供了更加豐富資料。利用這些探測(cè)設(shè)備和相關(guān)技術(shù)，開(kāi)展了云和降水宏微觀結(jié)構(gòu)特征、人工增雨云水資源、作業(yè)條件選擇等方面的試驗(yàn)研究。

（4）人工增雨作業(yè)催化技術(shù)得到新的提高。在人工增雨高效催化技術(shù)的開(kāi)發(fā)、集成和應(yīng)用等方面進(jìn)行大量研究，試驗(yàn)成功了成核率較高的以碘化銀為主體的新配方，研制了高炮碘化銀炮彈及其應(yīng)用技術(shù)和碘化銀（焰劑）火箭及其應(yīng)用技術(shù)，研制了新型催化工具機(jī)載碘化銀燃燒焰劑和機(jī)載播撒工具。這些新型催化劑和催化工具顯著提高了成冰閾溫和成核率，為提高人工增雨的作業(yè)水平和成效提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2.2國(guó)內(nèi)業(yè)務(wù)發(fā)展?fàn)顩r

目前，全國(guó)有30 個(gè)省（區(qū)、市）、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)和黑龍江農(nóng)墾等行業(yè)的357 個(gè)市（含地級(jí)單位）、2359 個(gè)縣（含縣級(jí)單位）開(kāi)展人工影響天氣作業(yè)，從業(yè)人員4.77萬(wàn)人?，F(xiàn)有人工增雨防雹高炮6761 門(mén)、火箭發(fā)射架7632臺(tái)、地面燃燒爐414 臺(tái)，使用飛機(jī)44 架，建成標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)站點(diǎn)5471 個(gè)。2008年以來(lái)，共開(kāi)展人工影響天氣作業(yè)32.8 萬(wàn)次，其中飛機(jī)作業(yè)5481架次，累計(jì)發(fā)射火箭71.18 萬(wàn)枚、炮彈535.49 萬(wàn)發(fā)、各類焰彈煙條20 余萬(wàn)發(fā)（根）。新的探測(cè)設(shè)備和作業(yè)裝備投入人工影響天氣工作，建成投入運(yùn)行的新一代天氣雷達(dá)172 部、局地天氣監(jiān)測(cè)和作業(yè)指揮雷達(dá)334 部，基本覆蓋各地作業(yè)站點(diǎn)。人工增雨雪作業(yè)區(qū)面積500余萬(wàn)平方公里，人工防雹作業(yè)保護(hù)面積50余萬(wàn)平方公里，年均增水約500億噸，作業(yè)規(guī)模居世界首位。

逐漸建立依托氣候、天氣預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)掌握降水天氣過(guò)程，以地面常規(guī)觀測(cè)網(wǎng)、衛(wèi)星、雷達(dá)和云物理特種觀測(cè)技術(shù)和設(shè)備觀測(cè)云和降水的發(fā)展演變過(guò)程，利用云數(shù)值模式、雷達(dá)即衛(wèi)星反演產(chǎn)品對(duì)作業(yè)條件、潛力區(qū)進(jìn)行識(shí)別預(yù)測(cè)，以雷達(dá)實(shí)時(shí)指揮作業(yè)，以飛機(jī)播撒碘化銀（AgI）、制冷劑（液氮、干冰）對(duì)層狀云和積層混合云進(jìn)行催化，以高炮和火箭等運(yùn)載工具播撒AgI對(duì)對(duì)流云進(jìn)行催化，以物理檢驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)作業(yè)效果的人工影響天氣作業(yè)技術(shù)路線。

在國(guó)務(wù)院《人工影響天氣管理?xiàng)l例》的指導(dǎo)下，30 個(gè)?。▍^(qū)、市）、318個(gè)市（地、盟）、1904 個(gè)縣（旗）政府成立了人工影響天氣領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，28 個(gè)?。▍^(qū)、市）、284個(gè)市（含市級(jí)行政單位）、1702 個(gè)縣（含縣級(jí)行政單位）政府設(shè)立了人工影響天氣工作機(jī)構(gòu)。各省（市、區(qū)）基本建立了分工明確的省—市地—縣三級(jí)業(yè)務(wù)體制（見(jiàn)圖1），以及監(jiān)測(cè)預(yù)警、決策指揮、效果評(píng)估的人工影響天氣業(yè)務(wù)體系（見(jiàn)圖2），大大促進(jìn)了人工影響天氣工作的科學(xué)、健康發(fā)展。

圖1　省-市地-縣三級(jí)業(yè)務(wù)體制框架圖

圖2　人工影響天氣業(yè)務(wù)體系

3　福建省人工影響天氣學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀

3.1主要研究進(jìn)展及成果

福建省人工影響天氣工作始于1959年，主要是緊密結(jié)合生產(chǎn)的需要， 開(kāi)展人工降雨等試驗(yàn)研究。起初一直停留在小規(guī)模的試驗(yàn)研究，后來(lái)根據(jù)省政府領(lǐng)導(dǎo)的批示，結(jié)合大面積抗旱的需要，擴(kuò)大了試驗(yàn)范圍和領(lǐng)域。通過(guò)福建省人工影響天氣工作者幾十年的不懈努力，我省人工影響天氣工作的科技水平和業(yè)務(wù)能力有了明顯提高。

1959年夏初，福建省氣象局與福州煙炮廠合作，進(jìn)行紙殼球形人工降雨土炮和土火箭的試制研究，并于1960年4月開(kāi)始在福州鼓嶺利用迫擊炮、土炮彈、土火箭、氣球等催化劑播撒裝置和地面燃燒碘化銀等進(jìn)行人工降雨試驗(yàn)。此后幾年陸續(xù)開(kāi)展了數(shù)十次山區(qū)地面燃燒碘化銀丙酮溶液、樟腦粉丙酮溶液等試驗(yàn)研究。試驗(yàn)取得一定的增雨效果。

1965年春夏，福建南部大旱，根據(jù)省政府指示，租用伊爾-14型飛機(jī)一架，于8～9月以連城為基地，對(duì)閩西、閩南的積狀云播撒鹽粉進(jìn)行催化。歷時(shí)一個(gè)月，飛行9架次，據(jù)飛機(jī)目測(cè)，有63%的云作業(yè)后出現(xiàn)降雨。作業(yè)期間，飛機(jī)穿云時(shí)還進(jìn)行了作業(yè)云的宏微觀物理探測(cè)，取得福建首次云物理結(jié)構(gòu)資料。

1972—1979年，土炮作業(yè)組先后與南靖縣農(nóng)械廠、古田縣炸藥廠協(xié)作，研制成FJ-109型土炮彈、FJ-50型土火箭，并在古田溪水庫(kù)流域上空進(jìn)行催化試驗(yàn)。其中以復(fù)合火藥為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的FJ-50-古田I型小火箭，射程最高達(dá)4871米，并于1982年9月通過(guò)國(guó)內(nèi)專家技術(shù)鑒定。期間（1974—1977年），福建省氣象局與南京大學(xué)、西安化工研究所協(xié)作，對(duì)小土火箭攜帶TNT炸藥粉碎介乙醛的催化性能進(jìn)行研究。經(jīng)試驗(yàn)表明，介乙醛在-1～-15℃范圍內(nèi)，成冰核數(shù)在106～109個(gè)/克以上。經(jīng)1975—1978年野外人工降雨作業(yè)試驗(yàn)表明，使用介乙醛和碘化銀兩種催化劑有相同的效果。

為檢驗(yàn)人工降雨效果，結(jié)合水庫(kù)蓄水，1975—1986年，我省首次在寧德古田水庫(kù)開(kāi)展了有嚴(yán)格統(tǒng)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)的人工降水隨機(jī)催化試驗(yàn)，試驗(yàn)共持續(xù)開(kāi)展了12年，取得了增加降水24%的效果統(tǒng)計(jì)，顯著度達(dá)0.99以上，其持續(xù)時(shí)間之長(zhǎng)，在國(guó)際上少有。該研究項(xiàng)目1987年通過(guò)國(guó)家氣象局技術(shù)鑒定，榮獲國(guó)家氣象局科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。該試驗(yàn)研究人員共發(fā)表論文20余篇，其中4篇發(fā)表在國(guó)外雜志上，兩次參加世界氣象組織的世界人工影響天氣學(xué)論文交流。其研究方法和成果被國(guó)內(nèi)很多省市引用或借鑒，為提高我國(guó)人工降水效果檢驗(yàn)的客觀性、科學(xué)性做出了重要貢獻(xiàn)。

在古田水庫(kù)流域人工降雨試驗(yàn)期間，我省開(kāi)展了地面雨滴譜觀測(cè)和人工降雨作業(yè)前后雨滴譜對(duì)比分析、大氣冰核觀測(cè)、人工降雨試驗(yàn)時(shí)AgI含量分析、人工降雨作業(yè)前后云體宏觀變化的雷達(dá)回波特征分析和數(shù)值模擬等物理檢驗(yàn)部分的研究；此外，還進(jìn)行了介乙醛播撒方法及成冰能力探討、高山云霧水觀測(cè)分析、降水化學(xué)成分觀測(cè)分析、711雷達(dá)衰減系數(shù)與降水強(qiáng)度關(guān)系分析、重力波的云物理效應(yīng)、大氣次聲振動(dòng)的云物理效應(yīng)等觀測(cè)與分析。

1988—1995年，福建省氣象科學(xué)研究所與福建省人工降雨辦公室聯(lián)合開(kāi)展中國(guó)氣象局科研項(xiàng)目“人工降雨作業(yè)效果檢驗(yàn)方法研究”研究，獲得福建省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。隨后，我省陸續(xù)開(kāi)展了“福建省干旱期間人工降雨物理?xiàng)l件及實(shí)施方案研究”“人工降雨試驗(yàn)方案及其成果統(tǒng)計(jì)分析方法研究”“人工降水作業(yè)條件客觀分析”“福建省飛機(jī)人工降雨條件和效果分析”“人工降雨對(duì)降水時(shí)空分布的影響研究”“福建省氣象局人工降水‘區(qū)域外效應(yīng)’研究”“利用云模式研究我省旱季云的降水少人工影響機(jī)制”等多項(xiàng)研究，獲得了多項(xiàng)省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)，在綜合觀測(cè)、作業(yè)條件識(shí)別、云水資源評(píng)估、催化作業(yè)技術(shù)、作業(yè)效果評(píng)估等關(guān)鍵技術(shù)方面有了明顯的進(jìn)步和發(fā)展，并積極在業(yè)務(wù)工作中投入使用。

進(jìn)入21世紀(jì)，我省人工影響天氣科研人員針對(duì)南方地形云的特點(diǎn)及福建省經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展對(duì)人工影響天氣業(yè)務(wù)和服務(wù)的需求，陸續(xù)開(kāi)展“南方夏季對(duì)流云人工增雨潛力區(qū)識(shí)技術(shù)研究”“完善擴(kuò)充人工增雨指揮系統(tǒng)”“多普勒雷達(dá)資料在云和降水物理學(xué)中的應(yīng)用研究”“南方夏季對(duì)流云人工增雨效果檢驗(yàn)方法研究”“福建省人工防雹技術(shù)研究”“福建省閩西、閩西北地區(qū)冰雹云結(jié)構(gòu)特征及人工防雹作業(yè)時(shí)機(jī)、作業(yè)部位探討”“福建省閩西北地區(qū)人工防雹最佳作業(yè)條件的方法研究”等項(xiàng)目研究，為福建省人工影響天氣作業(yè)指揮提供有效的技術(shù)手段，也為進(jìn)一步拓展閩西北人工防雹作業(yè)服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。

目前，福建省氣象科學(xué)研究所相關(guān)科技人員正在開(kāi)展“福建試驗(yàn)區(qū)人工增雨隨機(jī)化外場(chǎng)試驗(yàn)及其效果檢驗(yàn)”“福建省非隨機(jī)化區(qū)域歷史回歸試驗(yàn)的人工增雨效果評(píng)估方法研究”“人工增雨效果檢驗(yàn)隨機(jī)試驗(yàn)研究”“業(yè)務(wù)化的人工增雨效果檢驗(yàn)綜合評(píng)價(jià)研究”“福建省空中水資源特征和增雨潛力研究”“基于多種模式的人工增雨作業(yè)指標(biāo)研究”等課題的研究，旨在進(jìn)一步加強(qiáng)人工影響天氣業(yè)務(wù)工作的科學(xué)基礎(chǔ)，更好地將人工影響天氣技術(shù)服務(wù)于我省氣象防災(zāi)減災(zāi)和生態(tài)環(huán)境改善，進(jìn)一步促進(jìn)我省經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展。

3.2逐步建立健全規(guī)范高效的管理和業(yè)務(wù)體系

從1959年1月福建省氣象局成立人工降雨工作隊(duì)，到2002年成立福建省人民政府防汛抗旱指揮部人工影響天氣辦公室，再到目前已成立2個(gè)省級(jí)工作機(jī)構(gòu)，9個(gè)市級(jí)機(jī)構(gòu)，68個(gè)縣級(jí)機(jī)構(gòu)，從事人工影響天氣的管理和科研人員91人，作業(yè)人員1210名，學(xué)科組織體系初具規(guī)模。

截至2014年底，我省擁有地面火箭發(fā)射裝置141套，地面作業(yè)點(diǎn)569個(gè)，地面燃燒煙爐5部。針對(duì)我省山區(qū)丘陵多、氣候和地形復(fù)雜的特點(diǎn)，形成飛機(jī)、火箭和地面燃燒爐相結(jié)合的人工影響天氣作業(yè)方式（見(jiàn)圖3）：飛機(jī)人工增雨作業(yè)影響范圍廣、作業(yè)位置準(zhǔn)確，我省與江西聯(lián)合開(kāi)展跨區(qū)域飛機(jī)人工增雨作業(yè)；地面火箭作業(yè)靈活機(jī)動(dòng)，區(qū)域聯(lián)動(dòng)性強(qiáng)；地面燃燒爐作業(yè)采用遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)焰條的遙控檢測(cè)、點(diǎn)火和煙霧的自動(dòng)播撒，可在空域受限制時(shí)或交通不便的山區(qū)開(kāi)展作業(yè)。

圖3　“火箭-飛機(jī)-燃燒爐”相結(jié)合的作業(yè)方式

“十一五”以來(lái)，我省逐步建立起省、市和縣三級(jí)人影作業(yè)體系，開(kāi)發(fā)了綜合信息管理系統(tǒng)、服務(wù)產(chǎn)品制作系統(tǒng)、軍地空域申報(bào)系統(tǒng)、飛機(jī)作業(yè)通訊指揮系統(tǒng)、效果評(píng)估分析系統(tǒng)、全國(guó)視頻會(huì)商系統(tǒng)等現(xiàn)代化業(yè)務(wù)平臺(tái)，制訂出規(guī)范化的人工影響天氣業(yè)務(wù)流程，使人工影響天氣作業(yè)快捷進(jìn)行，促進(jìn)人工影響天氣“安全、科學(xué)、高效、有序”發(fā)展。近幾年，我省開(kāi)展飛機(jī)、火箭人工增雨蓄水抗旱作業(yè)和煙草人工防雹作業(yè)，年均作業(yè)近1000次，發(fā)射火箭彈近萬(wàn)枚，人工影響天氣效益顯著。人工影響天氣工作逐步實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的應(yīng)急減災(zāi)服務(wù)向防災(zāi)減災(zāi)、空中水資源開(kāi)發(fā)、應(yīng)對(duì)氣候變化等多領(lǐng)域并舉的服務(wù)轉(zhuǎn)變。

4　人工影響天氣學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

4.1經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求為學(xué)科發(fā)展提供強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力

受全球氣候變化的影響，氣象災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展造成的損失越來(lái)越大。糧食和經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)受干旱、冰雹等災(zāi)害的影響擴(kuò)大但防御能力不足，水資源短缺但空中云水資源的開(kāi)發(fā)利用力度不夠，生態(tài)、環(huán)境、交通等對(duì)干旱、冰雹、霧、霾等災(zāi)害的敏感性和脆弱性加大但應(yīng)對(duì)防范手段不多，重大社會(huì)活動(dòng)對(duì)天氣保障的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，但人工影響天氣的應(yīng)對(duì)能力有限。要解決這些復(fù)雜難題，迫切需要增強(qiáng)人工影響天氣業(yè)務(wù)能力、科技水平和服務(wù)效益。

4.2云降水物理學(xué)基礎(chǔ)研究的主要走向

現(xiàn)代人工影響天氣以云降水物理為理論基礎(chǔ)，人工影響天氣是云降水物理的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。為了提高人工影響天氣的科學(xué)性，研究人工影響天氣新的原理和方法，都需要進(jìn)一步研究云和降水物理中有關(guān)的科學(xué)問(wèn)題。

首先，我們必須全面理解自然降水的形成過(guò)程。自然降水是云中微物理過(guò)程、熱力過(guò)程和動(dòng)力過(guò)程相互作用的結(jié)果，在相互作用過(guò)程中，降水可以通過(guò)多種不同的途徑形成。但目前人們對(duì)云中微物理過(guò)程、熱力過(guò)程和動(dòng)力過(guò)程相互作用的研究和了解還甚少。

其次，對(duì)云和降水系統(tǒng)演變過(guò)程的了解是對(duì)降水系統(tǒng)人工影響的基礎(chǔ)，到目前為止，我們盡管有衛(wèi)星、雷達(dá)、微波輻射計(jì)、機(jī)載粒子測(cè)量系統(tǒng)等設(shè)備的探測(cè)，但對(duì)云和降水系統(tǒng)的了解和認(rèn)識(shí)還很膚淺。要開(kāi)展對(duì)云和降水系統(tǒng)綜合探測(cè)，獲取能夠充分反映天氣系統(tǒng)動(dòng)力、熱力和微物理三維空間的時(shí)間演變資料，分析和研究天氣系統(tǒng)及降水演變過(guò)程，提取影響降水形成的關(guān)鍵要素。

目前我們都是使用影響云中微物理過(guò)程的方法來(lái)達(dá)到人工增減雨和防雹的目的。因此對(duì)云中產(chǎn)生降水的微物理過(guò)程必須有深入的了解，對(duì)降水、降雹形成的本質(zhì)過(guò)程也需有深刻的認(rèn)識(shí)。這就需要進(jìn)一步研究云中降水產(chǎn)生的微物理過(guò)程、關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4.3數(shù)值模式將成為學(xué)科研究和發(fā)展的重要組成部分

隨著微物理參數(shù)化方案的不斷完善，數(shù)值模式已經(jīng)成為人工影響天氣理論研究及指導(dǎo)人影作業(yè)的重要工具。目前普遍使用的云降水模式均建立在對(duì)云微物理過(guò)程了解的基礎(chǔ)上，對(duì)云內(nèi)各種微物理過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)描述，模式中有關(guān)云動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)是建立在流體動(dòng)力學(xué)關(guān)系的基礎(chǔ)上，并得到普遍認(rèn)同。云模式的進(jìn)展主要體現(xiàn)在中尺度可分辨云模式以及具有更詳細(xì)云微物理過(guò)程的云數(shù)值模式的不斷發(fā)展和模擬應(yīng)用研究等方面。模式的初始場(chǎng)和邊界條件更為接近實(shí)際，如在模式模擬中普遍采用了非均勻中尺度氣象場(chǎng)、高分辨率的地形和陸面過(guò)程。云物理過(guò)程中已經(jīng)開(kāi)始包含了氣溶膠核化過(guò)程，部分還考慮了氣溶膠形成的化學(xué)過(guò)程。

4.4先進(jìn)探測(cè)設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用將加速學(xué)科發(fā)展

科技進(jìn)步是推動(dòng)人工影響天氣發(fā)展的源動(dòng)力。隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，最初單一波長(zhǎng)的雷達(dá)、飛機(jī)探測(cè)技術(shù)，逐步發(fā)展到集裝載先進(jìn)探測(cè)系統(tǒng)的飛機(jī)、大氣廓線探測(cè)、衛(wèi)星、多普勒雷達(dá)、雙偏振雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、微波輻射計(jì)、GPS 系統(tǒng)、地面中尺度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)為一體、綜合先進(jìn)探測(cè)和觀測(cè)的技術(shù)。充分利用當(dāng)今先進(jìn)的大氣探測(cè)技術(shù)，人類對(duì)自然天氣過(guò)程的認(rèn)識(shí)和影響能力將顯著提高，這是發(fā)展的大趨勢(shì)。

4.5建設(shè)集約化、專業(yè)化、規(guī)范化的業(yè)務(wù)體系

為滿足福建省人工影響天氣業(yè)務(wù)的空前需求，亟待加強(qiáng)集約化、專業(yè)化、規(guī)范化的業(yè)務(wù)體系建設(shè)。未來(lái)我省將以全國(guó)人工影響天氣發(fā)展規(guī)劃為指導(dǎo)，吸收各省人工影響天氣業(yè)務(wù)指揮系統(tǒng)特色功能，依托東南區(qū)域或福建省人工影響天氣能力建設(shè)工程，建立與氣象信息系統(tǒng)、預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)系統(tǒng)有機(jī)銜接的省、市、縣統(tǒng)一集約的人工影響天氣綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)較完善的上下互通、功能互補(bǔ)、規(guī)范集約的全省各級(jí)人工影響天氣綜合業(yè)務(wù)和通信保障系統(tǒng)，提高人工影響天氣作業(yè)指揮的效率和科技水平。

5　人工影響天氣學(xué)科面臨的挑戰(zhàn)

5.1防災(zāi)減災(zāi)和保障糧食安全的需要

福建是我國(guó)重要的糧食產(chǎn)區(qū)、蔬菜基地、多種經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)區(qū)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率與產(chǎn)值在全國(guó)占有重要地位。在全球氣候變化背景下，氣象災(zāi)害的突發(fā)性、反常性、不可預(yù)見(jiàn)性日益凸顯，干旱、冰雹、森林和草原火災(zāi)等呈現(xiàn)多發(fā)、頻發(fā)、重發(fā)態(tài)勢(shì)。雖然福建省開(kāi)展人工增雨工作較早，并在工農(nóng)業(yè)發(fā)展、保障糧食安全、服務(wù)政府決策、應(yīng)對(duì)干旱等防災(zāi)減災(zāi)方面發(fā)揮了一定作用，但其服務(wù)水平與保障福建水稻和特色農(nóng)作物生產(chǎn)安全的需求存在較大差距。為防止和減輕干旱、冰雹等災(zāi)害造成的損失和影響，加強(qiáng)人工影響天氣作業(yè)，緩解干旱威脅和減少雹災(zāi)損失，創(chuàng)造有利于農(nóng)作物生長(zhǎng)的氣象條件，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)實(shí)現(xiàn)糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、保持農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重要作用。

5.2保障生態(tài)安全和水資源安全的需要

福建是生態(tài)大省，區(qū)域內(nèi)有豐富森林資源。黨的十八大提出了包括生態(tài)文明建設(shè)在內(nèi)的五位一體的中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)建設(shè)總體布局，對(duì)保障生態(tài)安全提出了更高的要求。近10年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人類活動(dòng)的加劇，以及降水時(shí)空分布不勻帶來(lái)的水資源緊缺日益明顯，生態(tài)環(huán)境污染、植被破壞、森林火災(zāi)增多等造成生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重。福建省空中云水資源豐富，有著巨大的開(kāi)發(fā)潛力。因此，加快人工增雨能力建設(shè)，通過(guò)人工增雨作業(yè)，科學(xué)開(kāi)發(fā)空中云水資源，保障水資源安全，合理調(diào)蓄確保生活、工業(yè)生產(chǎn)用水安全，為海峽西岸民生和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展保駕護(hù)航尤為重要與必要。

5.3保障重大活動(dòng)順利開(kāi)展的需要

為保障北京奧運(yùn)會(huì)、新中國(guó)成立60 周年首都慶典、廣州亞運(yùn)會(huì)、西安世園會(huì)、南京青奧會(huì)等重大活動(dòng)順利進(jìn)行，兄弟省市成功組織開(kāi)展了人工消（減）雨作業(yè)，效果顯著，得到了社會(huì)各界的普遍贊譽(yù)。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，福建的影響力不斷提升，隨著我省承辦的重要國(guó)際性會(huì)議賽事和各類重大活動(dòng)不斷增多，對(duì)人工消（減）雨的需求不斷增長(zhǎng)，以及應(yīng)對(duì)突發(fā)公共事件的要求不斷提高，對(duì)人工影響天氣的保障需求將更加頻繁和迫切。

5.4科技支撐、業(yè)務(wù)水平不適應(yīng)學(xué)科發(fā)展需求

隨著福建省氣象現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加強(qiáng)，新的探測(cè)技術(shù)投入和對(duì)人工影響天氣作業(yè)技術(shù)認(rèn)識(shí)的不斷提高，福建省人工增雨、人工防雹工作越來(lái)越受到當(dāng)?shù)卣拖嚓P(guān)部門(mén)的重視。人工影響天氣作業(yè)效果評(píng)估方法的不斷改進(jìn)，其評(píng)估的作業(yè)效果也逐漸被各級(jí)政府和相關(guān)部門(mén)所認(rèn)可。但是，目前福建省人工影響天氣科技和業(yè)務(wù)服務(wù)水平離滿足社會(huì)需求還存在明顯的差距，具體反映在下列各方面：

一是地面作業(yè)能力不強(qiáng)。福建省地處亞熱帶地區(qū)，夏秋兩季易出現(xiàn)旱災(zāi)，4－7月份冷暖空氣匯集閩西北地區(qū)，易形成冰雹災(zāi)害天氣，給當(dāng)?shù)責(zé)煵莘N植業(yè)帶來(lái)重大危害。但是福建省現(xiàn)有火箭數(shù)量偏少、標(biāo)準(zhǔn)化固定作業(yè)點(diǎn)偏少、指揮和作業(yè)隊(duì)伍素質(zhì)參差不齊，這些嚴(yán)重制約了作業(yè)能力的提高。

二是科技支撐能力不足。重業(yè)務(wù)服務(wù)、輕科研與技術(shù)開(kāi)發(fā)的問(wèn)題普遍存在，深入、系統(tǒng)的科學(xué)試驗(yàn)研究不夠，使得人工影響天氣在技術(shù)水平和服務(wù)能力等方面尚不能很好地滿足農(nóng)業(yè)抗旱、防災(zāi)減災(zāi)、緩解水資源緊缺和生態(tài)建設(shè)與保護(hù)等領(lǐng)域提出的更多、更高、更緊迫的需求。

三是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)薄弱。福建省內(nèi)用于人影地基和空基觀測(cè)設(shè)備十分落后甚至缺乏，缺少機(jī)載云粒子探測(cè)設(shè)備、地面遙感探測(cè)設(shè)備（如雙偏振雷達(dá)、風(fēng)廓線雷達(dá)、激光雨滴譜儀等），無(wú)法開(kāi)展增雨防雹作業(yè)期間云和降水物理同步觀測(cè)和分析，制約了人工影響天氣監(jiān)測(cè)識(shí)別能力、指揮能力和效果評(píng)估科學(xué)水平的提高。

四是區(qū)域統(tǒng)籌能力弱。目前福建省人工影響天氣作業(yè)仍按行政區(qū)域?qū)嵤?，有限的資源得不到充分利用，省－市級(jí)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的指揮機(jī)制和業(yè)務(wù)運(yùn)行機(jī)制尚未形成，制約了區(qū)域性人工影響天氣業(yè)務(wù)綜合效益的發(fā)揮。

6　人工影響天氣學(xué)科面臨的機(jī)遇

6.1政策機(jī)遇

人工影響天氣工作在服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、緩解水資源緊缺、防災(zāi)減災(zāi)、保護(hù)生態(tài)以及保障重大活動(dòng)等方面具有重要作用。黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視人工影響天氣工作。黨的十八大提出的加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)、加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)、確保國(guó)家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給等發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)人工影響天氣工作提出了新的更高要求。2011年、2012 年和2013 年的中央一號(hào)文件連續(xù)提出“加強(qiáng)人工增雨（雪）作業(yè)示范區(qū)建設(shè)，科學(xué)開(kāi)發(fā)利用空中云水資源”“強(qiáng)化人工影響天氣基礎(chǔ)設(shè)施和科技能力建設(shè)”“加快推進(jìn)人工影響天氣工作體系與能力建設(shè)”等要求。2012 年8 月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)人工影響天氣工作的意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2012〕44 號(hào)），要求加強(qiáng)對(duì)全國(guó)人工影響天氣工作的統(tǒng)籌規(guī)劃，加強(qiáng)能力建設(shè)。2013 年12 月31 日，中共中央政治局委員、國(guó)務(wù)院副總理汪洋在聽(tīng)取中國(guó)氣象局工作匯報(bào)時(shí)指出，要繼續(xù)加強(qiáng)人工影響天氣工作，除做好人工影響天氣隊(duì)伍能力建設(shè)外，要大力提升人工影響天氣的科研能力和水平，為保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展以及舉辦重大公共活動(dòng)創(chuàng)造有利的環(huán)境條件，特別是要搞好人工增雨，為農(nóng)業(yè)抗旱奪豐收提供支撐。

為貫徹落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院的戰(zhàn)略部署，實(shí)現(xiàn)44 號(hào)文件提出的發(fā)展目標(biāo)，適應(yīng)我國(guó)人工影響天氣工作面臨的新形勢(shì)和新要求，提高人工影響天氣在防災(zāi)減災(zāi)、生態(tài)文明建設(shè)、應(yīng)對(duì)氣候變化等方面的能力和效益，國(guó)家發(fā)展改革委、中國(guó)氣象局在認(rèn)真總結(jié)《人工影響天氣發(fā)展規(guī)劃（2008—2012年）》實(shí)施情況的基礎(chǔ)上，組織編制了《全國(guó)人工影響天氣發(fā)展規(guī)劃（2014—2020 年）》，作為當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期全國(guó)人工影響天氣發(fā)展的行動(dòng)綱領(lǐng)。規(guī)劃提出了東北、西北、華北、中部、西南和東南6個(gè)人工影響天氣區(qū)域的建設(shè)布局。其中，東南區(qū)域包括江西、浙江、福建、湖南、廣東、海南、上海7 省（市），面積達(dá)82萬(wàn)km2，以保障長(zhǎng)江中下游糧食生產(chǎn)區(qū)為主，兼顧大湖區(qū)濕地生態(tài)保護(hù)區(qū)增雨保障和經(jīng)濟(jì)作物的防雹保障。為進(jìn)一步發(fā)揮氣象事業(yè)在服務(wù)福建省生態(tài)文明先行示范區(qū)建設(shè)、保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、改善民生、防災(zāi)減災(zāi)等方面的重要作用，2014年8月29日，福建省人民政府印發(fā)《關(guān)于實(shí)施加快推進(jìn)氣象現(xiàn)代化十二條措施的通知》，提出到2018年，建成適應(yīng)需求、結(jié)構(gòu)完善、功能先進(jìn)、保障有力的氣象現(xiàn)代化體系，氣象現(xiàn)代化水平達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。福建省氣象局以此為契機(jī)，貫徹落實(shí)國(guó)家各項(xiàng)政策，積極推進(jìn)我省人影建設(shè)工作，并編制了《福建省氣象現(xiàn)代化項(xiàng)目人工影響天氣服務(wù)系統(tǒng)工程可行性研究報(bào)告》。

6.2數(shù)值模式的飛速發(fā)展將大力提升學(xué)科理論研究水平和業(yè)務(wù)能力

近幾年，我國(guó)在數(shù)值模式研究方面發(fā)展迅速，已經(jīng)初步具備適用于人工影響天氣作業(yè)設(shè)計(jì)和效果驗(yàn)證試驗(yàn)的云和降水模式，特別是與人工影響天氣有關(guān)的各種微物理過(guò)程，在不斷檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上采納和引入，降低了人工影響天氣工作的很多不確定性。數(shù)值模式在三個(gè)方面可以應(yīng)用于人工影響天氣作業(yè)，分別是：有關(guān)的方案設(shè)計(jì)、論證，作業(yè)過(guò)程的指導(dǎo)，作業(yè)后的分析，這樣有利于建立優(yōu)化播云方案、凝練和建立物理假設(shè)。數(shù)值模式能夠在相同的云況條件下比較播撒與無(wú)播撒的異同，明確播云效果，也可以模擬播撒物質(zhì)的擴(kuò)散路徑，提供外場(chǎng)試驗(yàn)和作業(yè)所需的實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，提供不同播撒方式產(chǎn)生的潛在效應(yīng)，大力提升人工影響天氣的業(yè)務(wù)能力和科技水平。

6.3先進(jìn)的雷達(dá)、衛(wèi)星等探測(cè)技術(shù)為學(xué)科的發(fā)展提供海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，人工增雨技術(shù)已經(jīng)充分體現(xiàn)了現(xiàn)代大氣科學(xué)探測(cè)技術(shù)的發(fā)展水平， 如多普勒雷達(dá)、雙偏振雷達(dá)、衛(wèi)星、各種主被動(dòng)微波探測(cè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。專門(mén)的云微物理探測(cè)飛機(jī)、地面自動(dòng)雨量站網(wǎng)以及中尺度氣象觀測(cè)網(wǎng)已在人工增雨中得到廣泛的應(yīng)用，獲取了大量的云降水物理觀測(cè)資料。

多普勒雷達(dá)網(wǎng)的初步建立，在降水觀測(cè)、強(qiáng)天氣監(jiān)測(cè)與預(yù)警方面將發(fā)揮重要的作用；雙偏振雷達(dá)的最大作用是可分辨云中水成物的種類，獲得更精確的降水測(cè)量，使其在云播撒試驗(yàn)評(píng)估中具有極大的潛在價(jià)值。

衛(wèi)星監(jiān)測(cè)可以提供較大范圍的云和降水狀況?？梢?jiàn)光、紅外監(jiān)測(cè)衛(wèi)星、裝載降水雷達(dá)、微波成像儀、可見(jiàn)光、紅外輻射計(jì)的熱帶測(cè)雨衛(wèi)星（ TRMM）、裝載毫米雷達(dá)的測(cè)云衛(wèi)星CloudSat及其他衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用，提供了豐富的人工影響天氣所需的水汽場(chǎng)、氣溶膠粒子數(shù)及其譜分布、滴譜特征、云頂溫度等云信息，可用于反演云降水結(jié)構(gòu)、演變特征等各個(gè)方面。

飛機(jī)上裝載的先進(jìn)粒子探測(cè)系統(tǒng)有利于了解云中水物質(zhì)的類型、數(shù)量和演變過(guò)程，可以觀測(cè)播撒前后所發(fā)生的云中水物質(zhì)的演變情況。高靈敏度的風(fēng)廓線儀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)流層風(fēng)廓線的連續(xù)測(cè)量，其與聲雷達(dá)的配合可以實(shí)現(xiàn)溫度廓線探測(cè)。GPS 的大量采用可以實(shí)現(xiàn)播云作業(yè)中作業(yè)目標(biāo)位置的精確顯示及作業(yè)飛機(jī)的準(zhǔn)確定位，有利于掌控和評(píng)估播云作業(yè)。GPS探空儀已經(jīng)能夠提供很高分辨率的風(fēng)、溫、濕垂直廓線資料。這些先進(jìn)的探測(cè)工具在人工影響天氣業(yè)務(wù)中將發(fā)揮重要的作用。

6.4充分共享現(xiàn)代化氣象業(yè)務(wù)體系的建設(shè)成果

福建省氣象現(xiàn)代化項(xiàng)目系統(tǒng)工程，將圍繞加強(qiáng)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、提升氣象預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)水平、健全氣象防災(zāi)減災(zāi)體系三個(gè)方面，實(shí)施完善氣象雷達(dá)觀測(cè)站網(wǎng)、優(yōu)化氣象站網(wǎng)布局、氣象信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、海峽氣象業(yè)務(wù)能力、氣象防災(zāi)減災(zāi)能力、人工影響天氣服務(wù)系統(tǒng)、氣象科技和人才支撐建設(shè)等多個(gè)方面的建設(shè)。項(xiàng)目實(shí)施后，氣象信息傳輸、加工處理、產(chǎn)品共享和海量存儲(chǔ)能力的建設(shè)，將使福建省的數(shù)據(jù)通信能力和數(shù)據(jù)共享水平上一個(gè)新的臺(tái)階?，F(xiàn)代化氣象業(yè)務(wù)體系建設(shè)成果的充分共享，將使人工增雨和人工防雹作業(yè)更加科學(xué)，有效提高人工增雨、人工防雹業(yè)務(wù)和科研水平，顯著增強(qiáng)基礎(chǔ)保障和作業(yè)能力，提升協(xié)調(diào)指揮能力，使人工增雨、防雹作業(yè)流程更加順暢，提高服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的效益。

7　人工影響天氣學(xué)科發(fā)展的思路和目標(biāo)

7.1指導(dǎo)思想

認(rèn)真貫徹落實(shí)黨的十八大和十八屆三中全會(huì)精神，以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，按照中國(guó)氣象局全面深化氣象改革和推進(jìn)氣象現(xiàn)代化的要求，把人工影響天氣業(yè)務(wù)服務(wù)作為防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)業(yè)公共服務(wù)體系建設(shè)和水資源安全保障的有力手段、重要舉措和有效途徑，加快融入氣象基本業(yè)務(wù)。推進(jìn)集約化、專業(yè)化、規(guī)范化業(yè)務(wù)體系建設(shè)進(jìn)程，完善體制機(jī)制，堅(jiān)持依靠科技進(jìn)步，強(qiáng)化科技對(duì)核心業(yè)務(wù)的支撐，全面提升人工影響天氣工作的水平和效益，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民群眾安全福祉提供堅(jiān)實(shí)保障。

7.2基本原則

一是堅(jiān)持需求牽引、科技驅(qū)動(dòng)。以適應(yīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)、防災(zāi)減災(zāi)等服務(wù)需求為出發(fā)點(diǎn)，大力提升空中云水資源開(kāi)發(fā)利用能力和水平，著力解決人工影響天氣業(yè)務(wù)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，加快向業(yè)務(wù)能力轉(zhuǎn)化進(jìn)程，提高作業(yè)科技水平，推動(dòng)人工影響天氣業(yè)務(wù)全面發(fā)展。

二是堅(jiān)持統(tǒng)籌集約、協(xié)調(diào)發(fā)展。以人工影響天氣業(yè)務(wù)觀測(cè)、分析、指揮、作業(yè)、效果評(píng)估等關(guān)鍵環(huán)節(jié)與氣象其他基本業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，將人工影響天氣業(yè)務(wù)有機(jī)融合入現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系，做到橫向、縱向之間密切銜接、相互結(jié)合，全面推進(jìn)各地、各級(jí)人工影響天氣業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

三是堅(jiān)持突出重點(diǎn)、效益優(yōu)先。以保障糧食和經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水資源開(kāi)發(fā)作為人工影響天氣服務(wù)的重點(diǎn)，大力發(fā)展增雨、防雹等重點(diǎn)業(yè)務(wù)，積極推進(jìn)消霧、減霾等試驗(yàn)研究與技術(shù)成果業(yè)務(wù)化。加強(qiáng)對(duì)跨區(qū)域、跨流域人工影響天氣聯(lián)合作業(yè)的組織協(xié)調(diào)和指導(dǎo)，提升服務(wù)整體效益。

四是堅(jiān)持開(kāi)放聯(lián)合、創(chuàng)新發(fā)展。堅(jiān)持業(yè)務(wù)、科研相結(jié)合，構(gòu)建研究型、開(kāi)放式業(yè)務(wù)，建立多層次、多領(lǐng)域、多學(xué)科相結(jié)合的機(jī)制，加強(qiáng)科技合作與交流，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化。加強(qiáng)與軍隊(duì)、地方等多部門(mén)協(xié)作，共同做好人工影響天氣工作。

7.3發(fā)展目標(biāo)

圍繞提高福建省人工影響天氣現(xiàn)代化水平，到2018年，基本建成適應(yīng)需求、結(jié)構(gòu)完善、功能先進(jìn)、保障有力的人工影響天氣服務(wù)系統(tǒng)。提高人工影響天氣業(yè)務(wù)和科研水平，顯著增強(qiáng)基礎(chǔ)保障和作業(yè)能力，提升協(xié)調(diào)指揮和安全監(jiān)管水平，明顯改善服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的效益。更好地服務(wù)福建省生態(tài)文明先行示范區(qū)建設(shè)、保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、改善民生福祉，增強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)能力。

8　人工影響天氣學(xué)科發(fā)展的戰(zhàn)略任務(wù)

8.1開(kāi)展云降水機(jī)理研究，發(fā)展人工影響天氣數(shù)值模式

通過(guò)引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的云模式，優(yōu)化、改進(jìn)云物理和人工影響天氣模式物理過(guò)程和同化方案，發(fā)展多種目標(biāo)云系、不同動(dòng)力框架和同化方案的集合模式預(yù)報(bào)系統(tǒng)，加強(qiáng)模擬產(chǎn)品與外場(chǎng)觀測(cè)事實(shí)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相互對(duì)比驗(yàn)證研究，提高模式產(chǎn)品的解釋?xiě)?yīng)用能力，提升云物理模式和科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)人工影響天氣業(yè)務(wù)的科學(xué)技術(shù)支持能力。

8.2開(kāi)展探測(cè)資料反演融合研究，提高作業(yè)條件監(jiān)測(cè)分析水平

監(jiān)測(cè)分析是開(kāi)展人工影響天氣作業(yè)的基礎(chǔ)。要積極貫徹落實(shí)《綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃（2014—2020年）》，在基本氣象觀測(cè)網(wǎng)基礎(chǔ)上，圍繞作業(yè)指揮、效果評(píng)估等業(yè)務(wù)需求，重點(diǎn)推進(jìn)云降水物理專業(yè)化觀測(cè)，提高云宏微觀結(jié)構(gòu)、時(shí)空變化特征和云水轉(zhuǎn)化的監(jiān)測(cè)分析，包括云水資源監(jiān)測(cè)評(píng)估和作業(yè)條件的精細(xì)監(jiān)測(cè)。同時(shí)依托氣象綜合觀測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)獲取各類基本氣象業(yè)務(wù)觀測(cè)資料和衛(wèi)星、飛機(jī)、雷達(dá)、探空等多種資料，開(kāi)展探測(cè)資料反演融合研究。對(duì)增雨、防雹等各類作業(yè)目標(biāo)云系（層狀云、對(duì)流云、地形云等）開(kāi)展監(jiān)測(cè)分析，獲取云宏微觀特征及播云條件的各種參量，總結(jié)建立適用于福建省不同季節(jié)、不同云系的作業(yè)條件指標(biāo)。加強(qiáng)對(duì)作業(yè)條件及其判別指標(biāo)的驗(yàn)證與應(yīng)用，開(kāi)展增雨和防雹作業(yè)條件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)。

8.3加強(qiáng)關(guān)鍵裝備和實(shí)用作業(yè)技術(shù)研發(fā)，提升作業(yè)技術(shù)水平

加快對(duì)地面作業(yè)站點(diǎn)的優(yōu)化調(diào)整，推進(jìn)固定作業(yè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。建設(shè)內(nèi)容主要包括必要的作業(yè)裝備庫(kù)房、彈藥庫(kù)房、發(fā)射平臺(tái)、值班室及相應(yīng)的保障設(shè)施。在具備條件的山區(qū)，根據(jù)需求適量布設(shè)地面煙爐，用于增雨作業(yè)，彌補(bǔ)其他作業(yè)裝備在山區(qū)作業(yè)的不足。

加快新型作業(yè)裝備的更新替換，提高作業(yè)的催化效率、作業(yè)的自動(dòng)化率和作業(yè)裝置的穩(wěn)定性，降低彈藥的故障率和作業(yè)操作的勞動(dòng)強(qiáng)度，加強(qiáng)作業(yè)裝備的實(shí)用技術(shù)研發(fā)，提升作業(yè)能力和保障作業(yè)安全。

8.4開(kāi)展以科學(xué)試驗(yàn)為目的的人工影響天氣中長(zhǎng)期研究計(jì)劃，完善作業(yè)效果檢驗(yàn)技術(shù)

有計(jì)劃地組織科研院所、高校和業(yè)務(wù)部門(mén)聯(lián)合開(kāi)展重大科研項(xiàng)目和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，針對(duì)人工影響天氣基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性科技問(wèn)題進(jìn)行攻關(guān)研究。開(kāi)展以科學(xué)試驗(yàn)為目的的中長(zhǎng)期人工影響天氣研究計(jì)劃，圍繞制約人工影響天氣發(fā)展的科學(xué)問(wèn)題，加強(qiáng)作業(yè)潛力評(píng)估、作業(yè)條件識(shí)別、催化技術(shù)選擇和作業(yè)效果評(píng)估等關(guān)鍵科技問(wèn)題的研究，建立針對(duì)福建省不同云系、不同作業(yè)目的的定量化指標(biāo)與評(píng)價(jià)方法，及時(shí)將最新技術(shù)推廣應(yīng)用在業(yè)務(wù)上，特別要在福建省古田人工增雨試驗(yàn)區(qū)建立人工增雨試驗(yàn)基地，繼續(xù)組織開(kāi)展人工增雨隨機(jī)化試驗(yàn)，利用新的探測(cè)技術(shù)手段和先進(jìn)分析方法，開(kāi)展作業(yè)前后云宏、微觀各種物理參數(shù)的綜合觀測(cè)對(duì)比分析研究，以檢驗(yàn)當(dāng)前人工增雨作業(yè)方法與作業(yè)效果等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。建立科學(xué)、規(guī)范的人工影響天氣作業(yè)效果檢驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)展科學(xué)、定量的增雨、防雹作業(yè)效果檢驗(yàn)工作。

8.5加強(qiáng)作業(yè)實(shí)施能力和指揮能力建設(shè)，提高綜合業(yè)務(wù)能力

建成較為完善的省—市—縣統(tǒng)一集約的人工影響天氣作業(yè)指揮系統(tǒng)和平臺(tái)，在全省范圍內(nèi)形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)、統(tǒng)一指揮作業(yè)的人工增雨的業(yè)務(wù)能力和運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)全省各級(jí)人工影響天氣業(yè)務(wù)指揮的上下互通、功能互補(bǔ)、規(guī)范集約，提高人工影響天氣作業(yè)指揮的效率和科技水平。

9　人工影響天氣學(xué)科發(fā)展的戰(zhàn)略對(duì)策

（1）重視人工影響天氣學(xué)科基礎(chǔ)研究，為福建省人工影響天氣業(yè)務(wù)提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)。

（2）開(kāi)展以科學(xué)試驗(yàn)為目的的中長(zhǎng)期人工影響天氣研究計(jì)劃，建立針對(duì)我省不同云系、不同作業(yè)目的的定量化指標(biāo)與評(píng)價(jià)方法；依托試驗(yàn)示范基地，加強(qiáng)人工影響天氣學(xué)科研究和科技成果轉(zhuǎn)化。

（3）針對(duì)人工影響天氣的作業(yè)對(duì)象和目的，開(kāi)展相關(guān)先進(jìn)探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究，特別是衛(wèi)星、多普勒雙偏振雷達(dá)、微波輻射計(jì)及激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)等的應(yīng)用研究。

（4）建立或引進(jìn)先進(jìn)的云模式，開(kāi)展自然云降水過(guò)程和人工影響的定量化模擬研究，為優(yōu)化人工影響天氣作業(yè)方案和作業(yè)效果評(píng)估提供依據(jù)。

（5）建設(shè)省—市—縣統(tǒng)一集約的人工影響天氣作業(yè)指揮系統(tǒng)和平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全省各級(jí)人工影響天氣業(yè)務(wù)指揮的上下互通、功能互補(bǔ)、規(guī)范集約，提高人工影響天氣作業(yè)指揮的效率和科技水平。

（6）加強(qiáng)業(yè)務(wù)化的人工影響天氣作業(yè)效果評(píng)估方法的研究，推進(jìn)人工影響天氣業(yè)務(wù)和服務(wù)科學(xué)發(fā)展。

（7）提高關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展能力，重視和加強(qiáng)高層次學(xué)科領(lǐng)軍人才隊(duì)伍建設(shè)。培養(yǎng)和造就學(xué)科帶頭人，加快業(yè)務(wù)技術(shù)骨干隊(duì)伍建設(shè)，提升人工影響天氣隊(duì)伍整體素質(zhì)。

（8）健全各級(jí)人工影響天氣業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)與逐級(jí)指導(dǎo)相結(jié)合，完善制度規(guī)范。加強(qiáng)人工影響天氣的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，注重發(fā)揮整體效益。

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課題組成員：

1. 馮宏芳，福建省氣象科學(xué)研究所，高工、副所長(zhǎng)；

2. 林長(zhǎng)城，福建省氣象科學(xué)研究所，高工；

3. 許金洪，福建省氣象局人影辦，高工、副主任；

4. 王 宏，福建省氣象科學(xué)研究所人影室，高工、主任；

5. 余永江，福建省氣象科學(xué)研究所人影室，工程師、副主任；

6. 李 丹，福建省氣象科學(xué)研究所，助理工程師。