大气物理与人工影响天气

2020-01-19

中国气象科学研究院年报 2020年0期

关键词：降水人工观测

云物理与人工影响天气研究进展

Advances in Research on Cloud Physics and Weather Modification

1 人工影响天气机理与方法

1 Mechanism and method of weather modification

1.1 Vertical variability of the raindrop size distribution in typhoons observed at the Shenzhen 356-m meteorological tower

Raindrop size distribution (DSD) characteristics at various altitudes in two landfalling typhoons in 2017(Hato and Pakhar) were investigated by using laser-optical disdrometers mounted at four altitudes (10,40,160,and 320 m) of the Shenzhen 356-m meteorological tower.Significant differences of the DSD and derived parameters,mass-weighted mean diameter (Dm),normalized intercept parameter (NW),and standard deviation of the mass distributionσm,were observed at different altitudes for the two typhoons,while the rainwater content between the four altitudes had no statistically significant differences.The low-altitude DSDs had more midsize drops (1D3 mm),fewer large drops (D3 mm),and narrower distribution widths than the high-altitude ones,while the concentration of small drops varied nonlinearly with height.The value of NW decreased with height,whileDmandσmincreased with height.The gamma distribution parametersN0,μ,andΛare found to increase with decreasing height.Both the derivedμ-ΛandZ-Rrelations significantly varied in different altitudes.(Chen Baojun,Yang Jun,Gao Ruiquan,Zhu Keping,Zou Chungen,Gong Yi,Zhang Ran)

1.2 Application of lightning data assimilation to numerical forecast of super typhoon Haiyan (2013)

Previous observations from the World Wide Lightning Location Network (WWLLN) and satellites have shown that typhoon-related lightning data have a potential to improve the forecast of typhoon intensity.The current study was aimed at investigating whether assimilating TC lightning data in numerical models can play such a role.For the case of super typhoon Haiyan in 2013,the lightning data assimilation (LDA) was realized in the weather research and forecasting (WRF) model,and the impact of LDA on numerical prediction of Haiyan’s intensity was evaluated.Lightning data from WWLLN were used to adjust the model’s relative humidity (RH) based on the method developed by Dixon et al.(2016).The adjusted RH was output as a pseudo sounding observation,which was then assimilated into the WRF system by using the three-dimensional variational (3DVAR) method in the cycling mode at 1-hour intervals.Sensitivity experiments showed that,for super typhoon Haiyan (2013),which was characterized by a high proportion of the inner-core (within 100 km from the typhoon center) lightning,assimilation of the inner-core lightning data significantly improved its intensity forecast,while assimilation of the lightning data in the rainbands (100–500 km from the typhoon center) led to no obvious improvement.The improvement became more evident with the increase in LDA cycles,and at least three or four LDA cycles were needed to achieve obvious intensity forecast improvement.Overall,the improvement in the intensity forecast by assimilation of the inner-core lightning data could be maintained for about 48 hours.However,it should be noted that the LDA method in this study may have a negative effect when the simulated typhoon is stronger than the observed,since the LDA method cannot suppress the spurious convection.(Zhang Rong,Zhang Wenjuan,Zhang Yijun,Feng Jianing,Xu Liangtao)

1.3 A study on the characteristics of ice nucleating particles concentration and aerosols and their relationship in spring in Beijing

In this study,a big cloud chamber was used to determine the concentrations of ice nucleating particles(INPs) in the temperature range from −15 °C to −30 °C in Beijing in the spring of 2017.The concentrations were compared with historical results observed by a similar instrument in Beijing,showing that the INP concentration in 2017 was generally lower than those obtained in 1995 and 1996.Based on air mass trajectory clustering analysis,the high INP concentration in 1995 and 1996 might be attributable mainly to the transport of sand-dust from the northwestern region.Furthermore,the aerosol number size distribution and chemical composition in PM2.5were measured simultaneously.The number of aerosols was dominated by particles in Aitken mode and accumulation mode particles during the observation period,but coarse mode particles obviously exhibited stronger correlation with INPs.NO3−,NH4+,and SO42−were the major ions and existed mainly in the form of NH4NO3and (NH4)2SO4in PM2.5.Ratio analysis indicated that air pollution originated mainly from mobile sources in Beijing and had serious secondary pollution process.The high ratio of organic carbon (OC) to elemental carbon (EC) implies existing severe secondary organic carbon pollution.In addition,we investigated the relationship between INPs and aerosols with different sizes and compositions in spring in Beijing,the results indicated that for aerosols with a diameter above 0.5 μm,the correlation between INPs and aerosols increased clearly with increasing particle size,but for aerosols with sizes below 0.5 μm,the correlation coefficient displayed a clear trend of increasing first and then decreasing with increasing aerosol size.An INP parameterization depending on aerosol particles and the activation temperature was also established.A comparison of the correlations between the INPs and compositions in PM2.5shows that NaCl,NH4NO3and(NH4)2SO4were more correlated with INPs than other ionic compounds,but a strong correlation existed only at−30 °C,and there was no correlation at −20 °C and above.Additionally,OC was more relevant to INP than EC,but the correlation was observed only at low temperature region.(Che Yunfei,Zhang Jing,Zhao Chuanfeng)

1.4 Influence of multiscale orography on the initiation and maintenance of a precipitating convective system in North China:A case study

Using convection-resolving weather research and forecasting simulation,this work studies a heavy rainfall event that occurred in the Shanxi Plateau,North China on 21–22 May 2017.Of particular interest is the influence of multiscale orography on the initiation and maintenance of the precipitating convective system.Results showed that the initial convection was triggered over the small-scale Taiyue Mountain in the Shanxi Plateau.In the nighttime,with a stable boundary layer,orographic gravity waves were generated by the Taiyue Mountain.The gravity wave-induced lifting cooled and saturated the lower troposphere adiabatically,thereby producing a moist absolutely unstable layer favorable for subsequent convection initiation.In the daytime,a mountain-plains solenoid (MPS) was established due to the differential solar heating between the Taiyue Mountain and Changzhi Basin.The MPS upslope wind increased the low-level convergence above the mountain,which eventually promoted the convection.This convection moved eastward and grew into a quasistationary,quasi-linear convective system in the eastern Shanxi Plateau,which was significantly impacted by the daytime MPS caused by the Shanxi Plateau and North China Plain.The low-level easterlies associated with the plateau-scale MPS hindered the eastward propagation of the precipitating system and enhanced the lowlevel vertical wind shear ahead of the quasi-linear convective system,resulting in an overall balance with the system cold pool circulation.These findings provide some new insights into the development of a precipitating convective system under the influence of multiscale orography in a relatively pure environment of weak synoptic forcing and convective available potential energy.(Hua Shaofeng,Xu Xin,Chen Baojun)

1.5 In situ measurement of CO2 and CH4 from aircraft over Northeast China and comparison with OCO-2 data

Several satellites have been launched to monitor the increasing concentrations of greenhouse gases,especially CO2and CH4in the atmosphere,through backscattered hyperspectral radiance in the shortwave infrared (SWIR) band.The vertical profiles of greenhouse gases and aerosols could strongly affect the results from these instruments.To investigate the effects of the vertical distribution of CO2on the uncertainty of SWIR satellite retrieval results,we conducted observations of the vertical profiles of CO2,CH4and aerosol particles at 0.6–7 km above sea level using a Beechcraft King Air 350ER in Jiansanjiang (46.77°N,131.99°E),Heilongjiang Province,Northeast China,on 7–12 August 2018.The profiles from this aircraft captured a decrease in CO2from 2 km to the minimum altitude due to the absorption of vegetation at the surface in summer.CH4measurements showed about a 0.2×10−6increase from 2.0 to 0.6 km on 10 August,which may result from emissions from the large area of paddy fields below,and a constant mole fraction between 1.951×10−6and 1.976×10−6was recorded at 2 km and above.Comparison of CO2profiles from a new version of the carbon cycle data assimilation system Tan-Tracker (v1),retrievals from OCO-2 and aircraft measurements was conducted.The results from OCO-2 and the assimilation model system Tan-Tracker captured the vertical structure of CO2above 3 km,whereas below 3 km the values from OCO-2 and the Tan-Tracker model were lower than those from in situ measurements.Column-averaged CO2volume mole fractions calculated from in situ measurements showed biases of (−4.68 ± 0.44)×10−6(−1.18% ± 0.11%) compared to OCO-2 retrievals.(Sun Xiaoyu,Duan Minzheng,Gao Yang,Han Rui,Ji Denghui,Zhang Wenxing,Chen Nong,Xia Xiangao)

1.6 Spatiotemporal variability of summer precipitation and precipitation extremes and associated large-scale mechanisms in Central Asia during 1979-2018

The spatiotemporal variability of precipitation extremes dramatically affects various socio-economic activities in dryland.Based on the long-term and high-resolution daily precipitation obtained from the National Oceanic and Atmosphere Administration (NOAA) Climate Prediction Center (CPC),the total summer precipitation (TSP),precipitation extreme and persistent precipitation extreme (PPE) characteristics are revealed in Central Asia (CA) (34.3°–55.4°N and 46.5°–96.4°E) during 1979–2018.Results show that TSP,precipitation extreme and PPE in CA are significantly increased and the abrupt increasing occurred mainly in 1998.Additionally,proportion of precipitation extreme in TSP also increases.More significant positive trends of TSP,precipitation extreme and PPE occur in zones of the northern Kazakhstan (NKZ) and Tienshan mountain range (TSM).Notably,although PPE in other regions exhibits indistinctive changes,in some particular years it will be abnormally frequent,which may leads disasters.Further analyses indicate TSP and precipitation extreme in CA have significant positive correlation with the increasing water vapor transport from the southern boundary.Meanwhile,increasing horizontal moisture advection and enhanced vertical moisture advection,contributes to increasing in TSP and precipitation extreme in NKZ and TSM.In addition,negative phase of east Atlantic/west Russia (EA/WR) may result in the cyclone anomalous and deepened trough over CA,which cooperates with enhanced vertical advection and abnormal south moisture,finally provides favorable conditions for precipitation and precipitation extreme.(Ma Qianrong,Zhang Jie,Asaminew Teshome Game,Chang Yi,Li Shuangshuang)

1.7 人工影响天气用碘化银催化剂对区域环境影响的研究进展

中国自1958年以来开展人工影响天气作业，碘化银作为主要的催化剂，是否会对环境造成影响备受关注。分析了国内外使用碘化银开展人工增雨雪和人工防雹外场试验作业后降水、土壤和湖泊等的Ag+含量，尽管催化后Ag+含量会有不同程度的增加，尤其是地面燃烧炉催化和人工防雹作业，但降水和水库中的Ag+含量远低于饮用水标准。统计了我国外场人工影响天气作业的碘化银用量，结合降水和水库中Ag+浓度观测，认为我国人工影响天气使用的碘化银不会对水资源和环境造成影响。(段婧，楼小凤，汪会，郭学良，李集明)

1.8 华南前汛期强降水个例模式降水预报误差成因初探

2015年5月19—20日，华南出现一次暴雨过程。检验表明欧洲中期天气预报中心全球确定性预报模式(以下简称EC模式)预报的20日强降水落区在广东境内较实况明显偏北，高估了天气尺度系统附近的降水强度，漏报了其南侧暖区内中尺度对流系统（MCS）造成的降水，华东中尺度模式预报明显优于EC模式。利用高分辨率中尺度天气研究预报模式（以下简称WRF模式）对该暴雨过程进行了模拟，对比EC模式降水物理过程，初步探索了EC模式降水预报误差的成因，结果表明：20日位于广东暖区内的对流组织发展成MCS，并造成明显的低层冷池出流和中高层潜热加热，二者共同作用使得中低层气旋式环流在广东中东部发展，配合其南侧的强西南风水汽输送，在气旋式切变附近不断触发新的对流并南移使得广东中南部暖区内出现强降水，WRF模式能较好地模拟出该过程，而EC模式未能预报出暖区对流及其反馈，从而导致其漏报了广东中南部的强降水；EC模式预报的降水与天气尺度环流之间的正反馈进一步加大了降水的预报偏差。EC模式预报的20日白天的强降水主要位于华南北部切变线附近，且以层状云降水为主，降水产生的潜热使得对流层低层切变线附近减压更明显，预报的切变线辐合较分析场明显偏强，使得其预报的切变线附近降水较实况偏强。（胡宁，符娇兰，汪会）

1.9 2014年南京青年奥林匹克运动会开幕式日降水过程数值模拟研究

为评估2014年南京青年奥林匹克运动会开幕式日的人工催化消减雨作业效果，利用中尺度数值模式WRF对当日的云降水过程和催化作业开展数值模拟。本文系第一部分工作。首先对常用的8种云微物理方案的降水模拟效果进行评估，进一步选取Thompson和Milbrandt-Yau两个微物理方案对此次降水过程的云系结构和降水形成机制进行对比分析。模拟结果表明，采用Thompson和Milbrandt-Yau两个方案模拟的云系结构和降水形成的微物理机制是一致的。开幕式当天影响奥体场馆的降水由弱的积层混合云系产生，降水过程以冰相微物理过程为主。雪的融化是雨水的主要源项，Thompson方案中雪的融化对雨水的贡献率为72%，Milbrandt-Yau方案为60%，蒸发则是雨水的主要汇项，Thompson方案中蒸发对雨水的消耗率达94%，Milbrandt-Yau方案为95.6%。（查思佳，张慧娇，李逍潇，花少烽，陈宝君）

1.10 闽南地区大冰雹超级单体演变的双偏振特征分析

通过研究大冰雹超级单体风暴的偏振特征、动力及云物理结构的演变，可了解大冰雹形成的物理过程，并获得与大冰雹形成、生长相关的相关征兆偏振特征，进而提升对大冰雹超级单体的预警能力。利用厦门S波段双偏振雷达资料，结合双雷达风场反演和粒子相态识别算法对2019年4月22日发生在闽南地区一次导致大冰雹的超级单体进行了分析。研究表明：差分反射率因子（Zdr）大值区位于三体散射（TBSS）的起始位置及反射率因子（Zh）强中心的远端。同时，TBSS中的相关系数（CC）较低，TBSS的偏振特征有助于识别高空中的大冰雹。大冰雹区表现出高Zh和低Zdr的偏振特点，随着大冰雹降落融化，其表面存在外包水膜现象使得大冰雹周围的Zdr增大，CC减小。在超级单体低层的Zh强中心内存在一个差分相位常数（Kdp）增大的区域，被称为Kdp足。Kdp对大冰雹较不敏感，是冰雹融化的较好指标。因此，Kdp足可用于指示由冰雹融化导致的下沉气流区。在水平风场上存在明显的双涡旋结构。双涡旋结构有助于超级单体的发展及大冰雹的循环增长。在中气旋的东北侧，存在一个中等强度Zh、低Zdr、高CC的区域，被称为霰带。粒子相态识别算法显示霰带中主要的水凝物为霰。由于靠近中气旋，部分霰作为雹胚被卷入上升气流中。基于上述分析给出大冰雹超级单体的偏振特征和三维风场结构示意图。（潘佳文，魏鸣，郭丽君，阮悦，罗昌荣，巫凌寒）

2 关键技术研发与业务应用转化

2 Key technology development and application

2.1 Quantifying the cloud water resource:Basic concepts and characteristics

The water in the air is composed of water vapor and hydrometeors,which are inseparable in the global atmosphere.Precipitation basically comes from hydrometeors instead of directly from water vapor,but hydrometeors are rarely focused on in previous studies.When assessing the maximum potential precipitation,it is necessary to quantify the total amount of hydrometeors present in the air within an area for a certain period of time.Those hydrometeors that have not participated in precipitation formation in the surface,suspending in the atmosphere to be exploited,are defined as the cloud water resource (CWR).Based on the water budget equations,we defined 16 terms (including 12 independent ones) respectively related to the hydrometeors,water vapor,and total water substance in the atmosphere,and 12 characteristic variables related to precipitation and CWR such as precipitation efficiency (PE) and renewal time (RT).Correspondingly,the CWR contributors are grouped into state terms,advection terms,and source/sink terms.Two methods are developed to quantify the CWR (details of which are presented in the companion paper) with satellite observations,atmospheric reanalysis data,precipitation products,and cloud resolving models.The CWR and related variables over North China in April and August 2017 are thus derived.The results show that CWR has the same order of magnitude as surface precipitation (Ps).The hydrometers converted from water vapor (Cvh) during the condensation process is the primary source of precipitation.It is highly correlated withPsand contributes the most to the CWR over a large region.The state variables and advection terms of hydrometeors are two orders of magnitude lower than the corresponding terms of water vapor.The atmospheric hydrometeors can lead to higher PE than water vapor (several tens of percent versus a few percent),with a shorter RT (only a few hours versus several days).For daily CWR,the state terms are important,but for monthly and longer-time mean CWR,the source/sink terms (i.e.,cloud microphysical processes) contribute the largest; meanwhile,the advection terms contribute less for larger study areas.(Zhou Yuquan,Cai Miao,Tan Chao,Mao Jietai,Hu Zhijin)

2.2 Quantifying the cloud water resource:Methods based on observational diagnosis and cloud model simulation

Based on the concepts of cloud water resource (CWR) and related variables proposed in the first part of this study,this paper provides details of two methods to quantify the CWR.One is diagnostic quantification(CWR-DQ) based on satellite observations,precipitation products,and atmospheric reanalysis data; and the other is numerical quantification (CWR-NQ) based on a cloud resolving model developed at the Chinese Academy of Meteorological Sciences (CAMS).The two methods are applied to quantify the CWR in April and August 2017 over North China,and the results are evaluated against all available observations.Main results are as follows:(1) For the CWR-DQ approach,reference cloud profiles are firstly derived based on the CloudSat/CALIPSO joint satellite observations for 2007–2010.The NCEP/NCAR reanalysis data in 2000–2017 are then employed to produce three-dimensional cloud fields.The budget/balance equations of atmospheric water substance are lastly used,together with precipitation observations,to retrieve CWR and related variables.It is found that the distribution and vertical structure of clouds obtained by the diagnostic method are consistent with observations.(2) For the CWR-NQ approach,it assumes that the cloud resolving model is able to describe the cloud microphysical processes completely and precisely,from which fourdimensional distributions of atmospheric water vapor,hydrometeors,and wind fields can be obtained.The data are then employed to quantify the CWR and related terms/quantities.After one-month continuous integration,the mass of atmospheric water substance becomes conserved,and the tempospatial distributions of water vapor,hydrometeors/cloud water,and precipitation are consistent with observations.(3) Diagnostic values of the difference in the transition between hydrometeors and water vapor (Cvh−Chv) and the surface evaporation (Es) are well consistent with their numerical values.(4) Correlation and bias analyses show that the diagnostic CWR contributors are well correlated with observations,and match their numerical counterparts as well,indicating that the CWR-NQ and CWR-DQ methods are reasonable.(5) Underestimation of water vapor converted from hydrometeors (Chv) is a shortcoming of the CWR-DQ method,which may be rectified by numerical quantification results or by use of advanced observations on higher spatiotemporal resolutions.(Cai Miao,Zhou Yuquan,Liu Jianzhao,Tan Chao,Tang Yahui,Ma Qianrong,Li Qi,Mao Jietai,Hu Zhijin)

2.3 不同机载设备观测的气象要素与飞行参数对比分析

为了了解机载探测不同数据源之间差异，检验飞机探测数据质量，结合新舟60增雨飞机2018年10月21日一次飞行案例，对该飞机平台和飞机任务系统不同机载设备对关键飞行参数与气象要素的观测对比分析。结果表明：飞机平台全球卫星定位系统（GPS）和任务系统北斗卫星导航系统（BDS）、机载综合气象测量系统（AIMMS-20）3套定位源的经度、纬度和海拔高度定位偏差较小，飞机气压高度表观测海拔高度则明显低于任务系统BDS和AIMMS-20。飞机平台大气数据系统（ADS）与任务系统AIMMS-20、云粒子图像探头（CIP）观测的真空速、环境气压、温度以及相对湿度各参数变化趋势一致。ADS与AIMMS-20真空速观测值非常接近，AIMMS-20对环境风速瞬时变化响应更灵敏，CIP探测真空速度明显小于 ADS和AIMMS-20，平均偏慢约10 m/s；AIMMS-20和CIP环境气压变化趋势完全一致，且观测值非常接近，ADS环境气温比AIMMS-20平均偏低1.4 ℃，偏低最大时观测存在明显逆温。CIP环境气温比AIMMS-20平均偏低0.6 ℃，环境湿度比AIMMS-20平均偏低8.6%。机上不同设备对环境与气象参数的观测差异，一方面因机载设备安装位置不同所致，另一方面也受大气与云结构不均匀的影响。飞机平台与任务系统不同设备观测对比分析，不仅为云物理机载探测数据合理应用提供指导，还能够为国家和地方人工影响天气飞机机载设备系统集成设计提供重要技术支持。（李宏宇，周旭，张荣，张骁拓，王晓辉）

2.4 六盘山地区空中水资源特征及水凝物降水效率研究

为了利用人工增雨技术合理开发六盘山地区空中水资源，首先需要了解该地区水汽场、地形对当地降水的影响和空中水资源的特征及典型降水过程中云系的降水效率。本文采用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）发布的高时空分辨率ERA5再分析数据集和中分辨率成像光谱仪（MODIS）数据，通过统计分析研究了该地区水汽的输送、地形强迫作用下的辐合抬升状况和地形云参量特征，并分别利用WRF模式数值模拟的输出结果和ERA5再分析数据，估算2016ü 2017年夏季自西向东移经该山区的多次混合降水云系的水凝物降水效率。研究表明：位于西北地区东部的六盘山地区具有较为丰沛的大气可降水量和更强的水汽输送。受亚洲季风影响，夏季偏南风向六盘山地区输送了丰沛的水汽，山区成为相对湿度高值区；春、夏、秋季午后山区云量（CF）达70%及以上，夏季云水路径（CWP）和云光学厚度（COT）均明显大于周边地区。在夏季降水过程中，地形引起的动力场对降水有明显的影响，在日降水量5 mm以上强度的过程中，气流遇迎风坡地形产生明显辐合抬升，且辐合抬升越强时降水强度越大。夏季典型降水系统中，山区水凝物降水效率平均约为48.1%，空中还有较大部分的水凝物未能成为降水。因此作为水源涵养地的六盘山地区夏季空中水资源相对丰富而降水量不足，空中水资源具有一定开发空间。（张沛，姚展予，贾烁，常倬林，桑建人，高亮书，赵文慧，王伟健，祝晓芸）

2.5 飞机积冰气象条件研究进展

飞机积冰的直接影响气象因子包括大气温度、云中过冷水含量、过冷水滴大小。飞机积冰气象条件的研究对于飞行安全保障、飞机适航验证、人工影响天气等方面具有重要意义。近年来在飞机积冰气象条件研究方面取得了很大进展，文章对飞机积冰气象条件的外场观测、天气系统、监测识别、预报方法、气候分布等方面进展进行了简要综述，并对有关问题进行了讨论。飞机探测结果表明，过冷水时空分布具有明显不均匀性，国外以大量飞机积冰观测试验为基础统计分析了积冰环境，并制定了用于飞机积冰适航验证的一系列标准。产生飞机积冰的主要天气系统是锋面、高空槽线和切变线，冻雨往往产生强积冰。综合多源遥感数据各自的优势信息，建立飞机积冰区域识别技术是主要趋势。具有对云水显式预报能力的中尺度模式为预报飞机积冰提供了更好的工具。同时将多种监测数据、模式数据相融合的实时积冰潜势系统是新的发展方向。（孙晶，李想）

2.6 基于CloudSat与CALIPSO联合观测研究全球云分布特征

利用2007—2010年CloudSat和CALIPSO卫星资料，统计分析了全球云出现频率以及云量的水平和垂直分布，并与单独CloudSat卫星资料得到的结果进行对比，讨论了CALIPSO卫星观测到的云的空间分布特性。结果表明：全球平均总云量约0.69，云量高值区主要集中在南半球60°S附近西风带、北太平洋风暴路径带，其次是赤道辐合带（ITCZ），而云量低值区集中在北非沙漠地区及印度洋北部等地。CloudSat/CALIPSO卫星资料与CERES等多种云观测资料获得的总云量分布都基本一致，但CloudSat/CALIPSO卫星资料联合使用能更好地反映云的垂直结构。将联合观测的统计结果与仅使用CloudSat卫星资料统计的云量分布结果对比，可以发现，CALIPSO卫星在陆地上方可以观测到更多云雷达探测不到的高空冰云，且随着温度的降低，观测优势越来越明显；同时还可以观测到一些海洋上层云光学厚度较薄且未形成降水的暖云以及粒径较小的过冷水云。CALIPSO卫星观测到的云顶粒子半径较小但数浓度较大的冰云主要分布在赤道辐合带、南半球60°S附近西风带和北太平洋风暴路径带地区，云量最大为0.31，占该温度下冰云总量的28%以上；而这些未形成降水的暖云主要是在10～20 ℃温度范围内南北美洲和南非西海岸地区，云量最大可达到0.4，占该温度下暖云总量的50%以上；过冷水云则主要是在-10～0 ℃温度范围内的南半球60°S附近西风带，云量也增加了0.1以上，约占混合云的15%。（唐雅慧，周毓荃，蔡淼，马茜蓉）

2.7 吉林省春季人工增雨潜力及指标的数值模拟研究

利用吉林省业务运行的中尺度数值模式WRF3.3.1，分析了2016年4月12日吉林省一次春季降水过程的人工增雨潜力，选取比湿、上升气流、K指数、冰面过饱和度、云水厚度共5种与人工增雨潜力密切相关的指标，作为吉林省春季人工增雨潜力判别的因子。结果表明，吉林省春季850 hPa比湿和K指数与降水量存在相关关系，比湿小于2.9 g/kg几乎不产生降水，产生2 mm以上的降水比湿几乎均大于4.5 g/kg，K指数大于22 ℃。将850 hPa比湿大于4.5 g/kg、K指数大于22 ℃、积分云水含量大于0.2 mm、高层冰面过饱和度大于0和低层垂直速度大于0.4 m/s作为强增雨潜力区的指标，并利用春季其他个例对该指标进行检验，发现该指标基本能够表征云内的动力、热力和微物理条件，可以作为人工增雨潜力区的判别指标。（尚博，蔡淼，霍也，周毓荃）

2.8 西安地区一次罕见秋季冷锋后暴雨过程分析

利用常规地面高空观测、西安多普勒天气雷达观测、欧洲中心细网格模式预报等资料对2017年9月 27日西安暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明，暴雨发生在秋季连阴雨结束前，距地面冷锋后部300～400 km，暴雨发生前地面气温较低，不利于高温高湿能量的积累，西安地区 850 hPa、700 hPa均为偏北风，无法为其带来水汽，但 500 hPa西风槽为西安地区暴雨提供了有利的天气形势；通过诊断饱和相当位温、地转绝对动量表明西安暴雨的不稳定机制是条件性对称不稳定。冷锋锋面自南向北逐渐倾斜，陕南地区西太平洋副热带高压外围700 hPa有一支偏南风带来暖湿气流，暖湿气流被锋面强迫爬升至西安条件性对称不稳定区域，产生倾斜对流。大气有着较强的斜压性，中等强度的垂直风切变有利于地转绝对动量维持较小的坡度，中高层暖湿气流使得中高层饱和相当位温有着较大的坡度，从而使中高层形成条件性对称不稳定。降水回波呈现出平行带状，与0～6 km风切变矢量西西南风平行。条件性对称不稳定区域与倾斜上升运动及回波高度有着较好的对应关系。（郭大梅，潘留杰，史月琴，胡启元，吴林荣，刘嘉慧敏，陶建玲）

2.9 一次积层混合云云系微物理结构数值模拟与增雨条件分析

采用耦合中国气象科学研究院（CAMS）研发的云参数方案的MM5中尺度模式对2013年8月13日湘南地区受“尤特”台风外围云系影响的一次典型积层混合云降水过程进行数值模拟，分析此次天气过程云微物理量的时空分布特征以及人工增雨作业最佳时机和位置。结果显示，各种水成物混和比随时间变化趋势基本一致，均呈单峰型，最大值都出现在13日14:00左右；在云系整个发展过程中，各类水成物水平分布不均匀，积云部分呈明显块状分布，随着云系发展，水成物混合比大值区有明显的西移趋势；在云系发展成熟阶段，云水经向分布范围不大，约60 km，各类水成物在垂直方向吻合很好，云水垂直发展很旺盛，有过冷水存在；雨水和霰的分布对应很好，说明此次过程霰的融化是雨水的主要来源。积层混合云的发展前期450 hPa附近最有利于人工增雨催化。（唐林，李琼，黎祖贤，蔡淼，蔡荣辉，高沁）

2.10 基于微雨雷达的六盘山区地形云降水宏微观特征观测分析

利用2017年6—11月宁夏六盘山区收集的微雨雷达和微波辐射计等探测资料，对比分析了六盘山区山脊和山谷对流云降水、层状云和浅积云降水过程中的云微物理特征及亮带，针对典型层状云降水事件山脊和山谷站的亮带及以下各层的雨滴谱分布特征，探索了亮带以上几层水凝物的分类。结果发现：六盘山区3类降水云山脊的反射率及反射率衰减程度均高于山谷，表明地形强迫使得山脊降水云的物理和动力过程较山谷更剧烈，层状云降水过程中山脊0 ℃等温线以上的反射率明显高于山谷，表明山脊在0 ℃等温线以上有更多水凝物。分析一次典型层状云降水过程发现：六盘山区降水液滴自亮带下落的过程中，碰并过程占主导；亮带以下各层DSD符合Gamma分布，山脊站Gamma分布的相关性比山谷站强且拟合优度更优；降水开始的前3 min，推测-4～0 ℃等温线之间的水凝物主要是霰，此后水凝物主要是雪颗粒和霰，而山谷在降水开始的前5 min，-4～0 ℃等温线层之间的水凝物主要是雪颗粒和较大的霰，此后水凝物主要是霰。（曹宁，张立新，桑建人，姚展予，马宁，田磊）

3 项目进展和观测试验

3 Project progress and observational experiments

3.1 云水资源评估研究与利用示范

项目主要进展包括：（1）进一步优化全球和中国云水资源观测诊断评估和区域云水资源数值精细评估方法和计算程序，开发云水资源评估软件系统；完成1979年以来近40年全球2.5°分辨率的云水资源评估计算；完成华北示范区近5年云水资源精细模拟评估；进一步优化1°分辨的近20年中国云水资源评估。（2）研究揭示了云水资源的时空特性，深入分析了中国地区云水资源特征量及全球云水量的时空分布特征和变化规律；揭示云水资源变化过程与环流等的关系。（3）进一步优化北京密云水库、怀柔水库示范区和南水北调中线丹江口水源地的特定目标区人工增雨开发云水资源技术体系，优化了云水资源开发效果的物理检验和数值评估，开展了云水资源特征量的观测检验。（4）进一步完善了云水资源利用对区域需水量影响评价方法，提出了云水资源利用影响下的区域水资源供需平衡分析方法；构建了云水资源与陆地水资源联合调控模型，并在汉江上游和北三河流域开展了实例研究；完成了云水资源与陆地水资源耦合利用模式和云水资源与陆地水资源耦合利用的适应性对策研究。（5）进一步优化固定目标区空-陆耦合云水资源开发成套相关技术，部分成果在上海国际进口博览会增雨改善空气质量、河北地下水超采云水资源开发以及西藏林芝和四川凉山州等森林草原扑火等几次重大和应急服务期间得到初步应用，取得了明显的社会效益。

3.2 人工影响天气技术集成综合科学试验与示范应用

项目主要进展包括：（1）完成一次地形云宏微观结构观测和催化试验。根据飞机探测数据统计分析发现：云系垂直分布具有明显的不均匀性，高层云中小云粒子浓度低于层积云，液态含水量高于层积云；大云粒子浓度和直径的平均值均大于层积云。分析温湿度廓线得出，云的水平分布极不均匀，小云、大云粒子浓度分别由3.5～10 μm、50～200 μm粒径段决定。地面雨滴谱观测发现，山里滴谱浓度和谱宽最大，沿着山外方向谱宽逐渐收窄并且浓度越来越小。祁连山地区春季层状云的Z-R关系与其他地区有着显著的区别。（2）给出对流云初步模拟结果和随机化检验结果。分析对比云与作业云雷达组合反射率图，作业云在作业后15 min回波强度开始出现增强，作业后30 min回波强度和回波面积均出现显著增强特征，其增强幅度远高于对比云。用雷达反射率因子谱分布分析方法进行分温度层研究表明，作业云的云体强度是持续增强的。利用云系经过所取得的雨滴平均谱对比分析发现，作业云系在作业30 min和60 min后观测到的雨滴谱谱宽及雨滴数浓度较作业前呈现持续增宽或增加，其增幅远大于对比云系。（3）层状数值模拟结果与观测对比。采用中尺度WRF模式，两层嵌套，外层和内层分辨率分别为3 km和1 km，对该次降水过程进行了数值模拟，对比观测与模拟降水分布和云内含水量，结果表明，数值模式基本能反映降水的变化及过冷水的变化趋势，但是在数值上存在较大差异。（4）地面烟炉布设扩散的模拟。沿作业点分布方向做剖面，从垂直扩散情况分析，在地形比较高的区域，催化剂能够扩散到4 km以上。（5）新设备和新方法试验。在试验区开展强声波影响云雾和降水外场试验，利用大功率低频强声波，对一次暖薄云开展4次增雨作业试验。

3.3 新一代人工影响天气数值模式系统研发

2020年10月中旬，项目顺利通过中期进展检查。主要进展包括：（1）完成三参数云方案的理论推导，在WRF中建立全新三参数云物理方案并实现耦合，开展模拟对比试验，结果表明三参数方案对降水强度和范围预报有改进。（2）将CAMS双参数云微物理方案耦合在WRF4.2中，利用1 km水平分辨率开展不同区域、不同时间的积层混合云、对流云、层状云等多个例模拟研究，模式运行稳定，模拟的降水、云系结构特征及演变与卫星、雷达、机载云物理探测实况相符。（3）修改完善了盐粉暖云催化方案，利用三维对流云模式进行了盐粉、碘化银（AgI）单独催化及二者联合催化的催化模拟试验，由于二者产生的催化效果在时间上不同步，得到了总催化效果受催化剂量的影响的新认识；开展AgI催化方案的编制及与WRF模式中CAMS云方案的耦合试验。（4）采用分析逼近Nudging同化方法，开发雷达资料反演的水成物场及对应的潜热进行同化的方案，基于WRF模式实现对雷达资料的实时同化和模拟应用，个例对比试验表明，同化后对于模拟的降水落区范围比无同化有明显改善，更接近实况观测。（5）利用WRF4.0中不同的微物理方案、边界层方案形成物理方案扰动，使用NCEP GEFS前10个集合成员0～24 h预报作为各集合成员的初始边界条件扰动，设计构建了适合云结构预报的中尺度集合预报模块，得到增雨潜力区概率预报结果，将此方法应用于一次华北积层混合云降水个例预报，集合平均预报效果较好。（6）探索了面向对象检验（MODE）方法在云场检验方面的适用性，开展了不同检验方案（格点、邻域、对象）对预报云场的检验适用性研究；研发了两分类（云区/晴空区）TS评分检验方法，并应用于长时间序列降水检验；研发了格点误差统计检验方法，开展云顶高度/温度预报检验。

3.4 新型催化剂研发

2020年 10月中旬，课题顺利通过中期进展检查。主要进展包括：（1）中国气象科学研究院CAMS1500膨胀云室的主要参数和试验性能的测试工作。开展云室降温、真空控制、湿度控制、催化剂引入、云粒子降水粒子测量、投射式能见度测量等试验监测能力的综合调试和试验，以及控制软件的升级完善。（2）利用CMAS1500暖云室系统开展室温、零度和负温多组膨胀试验，设计5组不同压力膨胀造云试验：当预真空罐设置为150 hPa，云雾舱分别设置1000 hPa、900 hPa、800 hPa、700 hPa和500 hPa等5种不同压力差开展了膨胀试验。对于膨胀试验，利用POC观测反映舱云室内生成云雾的图像特征，形成云雾特征存在差异。（3）同时，开展了膨胀云室中引入催化剂试验。云室低温状态下引入碘化银人工冰核气溶胶后，模拟膨胀过程，云室内瞬时出现大量冰晶活化，PCO照片冰晶图像清晰可见。

3.5 不同气候背景条件下气溶胶对云雾滴谱特征影响机制的观测研究

深入分析不同气候背景条件下气溶胶、云雾滴谱特征及其相互关系，尝试利用缆车开展连续观测的可能性。分析结果表明：（1）缆车可作为推荐的原位观测平台，用于研究庐山地区的云降水要素连续剖面;（2）深入研究了庐山山谷风与气溶胶三维分布的关系，夜间因山风影响的距离仅为5 km（距庐山300 m地形线），分析了庐山气溶胶。此项研究为后续利用缆车开展连续穿云雾的观测提供了依据，并在庐山开展云内外降水微物理特征和机理研究提出了一种可利用的新观测方式。

3.6 庐山云雾站的建设和云雾降水特征的外场观测

继续收集配套观测数据，充实数据库，对庐山的历史和现代观测数据开展整理和统计工作。开展数据集研制工作，确定了数据集建设项目的主要内容是建设以设备分类的庐山观测数据集，数据将主要包括庐山历史观测数据和庐山云雾站的云物理观测数据，通过图像和人工识别、数据算法解读和统一规范的编码，形成一套数据完整、格式一致、编码命名统一的数据集，项目成果可以应用科研和业务中。项目已完成50%以上历史数据的电子化；已完成全部现代数据的初级解码并录入数据库。庐山观测项目还整理了2015年11月至2019年12月之间的冻雨个例，并对其基本特征开展了初步分析。配合人工影响天气工程建设完成庐山云雾试验站的条件建设和改造工作。

3.7 青藏高原云-降水飞机观测和微物理特征分析

完成了3次高原北侧的穿云飞机探测，其中8月28日个例完成了针对目标区玉树的联合空地的协同观测，分析了2019年和2020年8月的两个个例的云微物理特征。分析表明，在探测高度7500 m（-10 ℃）位置，云中液水含量丰富（1.7 g/m3）同时存在大量尺度较大冰晶粒子；提取穿云个例4个，随着温度降低，云滴数浓度增加。在机载数据质控和粒子图像识别应用方面取得进展：①基于机载图像数据快速识别与显示，实现了CIP/PIP原始数据快速读取与显示；提取和存储单个粒子详细信息；期间改进并提出了一种计算冰晶粒子面积的新方法。该项工作为精细分析云降水粒子图像数据奠定技术基础。②基于深度学习的云粒子图像识别与分析研究，已经在公开数据集的基础上利用高原观测的图像数据丰富了数据集，并研制了基于深度学习的粒子图像识别方法，在高原观测图像集测试结果准确可率达到0.98。2020年10月重大科技专项“青藏高原地—气相互作用及其对下游天气气候的影响”顺利通过了项目中期评估。

3.8 第二次青藏高原综合科学考察研究和华南飞机探测试验

（1）实施并完成了第二次青藏高原综合科学考察研究项目的青藏高原藏东南云降水过程综合外场观测。完成了无人机观测方案设计以及改造工作，2020年8月开始在西藏林芝气象局布设云雷达、微型雨雷达、雨滴谱仪，开展了云-降水外场观测试验，取得了云和降水观测数据，为项目后续开展工作提供基础。（2）8月7—31日，联合广东省人工影响天气中心开展飞机增雨作业抗旱服务，总共飞行5架次。

3.9 气溶胶理化特性及其对云滴谱的影响研究

研究了京津冀地区观测数据，获取的气溶胶与云凝结核、冰核的参数化方案，为本课题中模式的参数方案提供重要观测依据。（1）分析了华北地区地面、空中观测的气溶胶与云凝结核的分布特征及关系，分析了气象条件对分布特征的影响；观测的CCN早晚峰值分别与早高峰的交通尾气排放和夜晚的逆温层抑制扩散有关；风场、湿度、降水和能见度影响气溶胶的扩散、吸湿增长以及湿沉降。（2）开展了北京地区春季冰核数浓度与气溶胶特征及相互关系研究，获取了春季冰核数浓度分布特征并与历史观测结果进行对比；研究了气溶胶数浓度谱分布、PM2.5化学成分特征；分析了冰核粒子和气溶胶数浓度及化学成分的关系。

3.10 北京雾水化学成分及其与雾微物理特征关系的研究

利用2014年3月至2016年7月期间在北京地区连续观测的气溶胶和降水资料，研究了污染情况下不同强度降水对PM2.5清除率的影响以及风速、降水持续时间和雨滴谱分布对污染气溶胶清除率的影响。研究表明，降水强度越大对PM2.5的清除效率越高。在小雨、中雨和大雨中，PM2.5清除率的平均值分别为（5.1 ± 25.7）%、（38.5 ± 29.0）%和（50.6 ± 21.2）%。影响小雨对PM2.5清除率的主要因子是降水持续时间和风速，而雨滴谱影响较小。但在中雨和大雨情况下，降水持续时间和风速对PM2.5清除率的影响较小。

3.11 飞机观测数据集研制

基于数据质控核心算法和WEB技术，针对美国DMT公司和美国SPEC公司生产的散射类探头和光学阵列探头开发一套统一的机载探测数据处理系统。对探测设备的运行监控、标定、数据存储、质量控制、数据处理以及显示与操作等进行综合一体化最优设计，为人工影响天气作业指导和相关科研提供技术支撑。梳理2018—2020年东北3架国家飞机探测数据，开始研制飞机探测数据集。

4 人工影响天气顶层设计

4 Top-level design of weater modification

牵头编制《“十四五”人工影响天气能力建设发展规划》，经专家多次咨询论证，完成《“十四五”人工影响天气能力建设发展规划》（征求意见稿），提交中国气象局应急减灾与公共服务司征求意见。《规划》编制过程中全面征集了各地气象部门的规划需求，充分征求了国家相关部门、各省（区、市）人民政府和有关专家的意见。《规划》在内容上体现了当前形势下我国人工影响天气发展的特点：（1）确定了新发展格局，进一步强化国家级人工影响天气机构的引领作用，完善重点保障区布局、重大科研基础设施布局、作业布局；（2）深化了新发展理念，加快提升科技创新驱动，特别是深化人工影响天气机理研究和强化关键技术突破；（3）明确了新建设任务，推进科学作业、联动指挥、效果检验、安全监管能力建设，提升精细服务保障水平；（4）完善了新融合机制，组建国家级创新团队，联合院所高校推进交叉学科创新，完善区域级人工影响天气业务管理体制和全国指挥调度机制。

5 人工影响天气重大工程

5 Major weather modification projects

5.1 国家工程建设

完善项目管理内控机制，完成一级系统负责人组建方案并上报职能司，成立国家工程“总指挥和总设计师”办公室，完成《国家工程“两总办”管理规定（试行）》等规章制度并印发执行。强化顶层设计，完成项目概算核定工作与初步设计修改工作。有序分步实施，制定并上报《国家工程2020年度实施方案》，并先后完成人工影响天气指挥大楼的现场勘查与设计，3个外场试验基地设备建设实施方案的论证，庐山云雾站改扩建工程的开工建设，以及云雾物理与催化技术研发试验平台、外场试验基地、决策指挥系统中多个设备和软件的采购。积极争取支持，完成国家工程二期可研编制，上报国家发改委。

5.2 西北区域人工影响天气项目建设

飞机系统建设：完成首架新舟60作业飞机的研制、测试与改装试飞，完成播撒、探测、通信、集成等任务系统的研制与功能性能可靠性验证；持续推进空中国王350飞机改装集成项目各项工作，完成空中国王350飞机任务系统的采购，新型播撒系统的设计和试验，气象数据采集设备的研制与测试，首架机已改装施工。

试验示范基地建设：基本完成祁连山、天山试验示范基地和外场试验点观测系统的各项建设工作；稳步推进地形云数值模拟软件研发，完成CAMS云物理方案的耦合、WRF资料同化系统框架的搭建和模式系统的设计；完成祁连山北坡烟炉布局方案的模式验证。

指挥系统建设：完成指挥系统主要功能的设计与开发工作，在新疆、青海完成了系统的试点部署和上线试运行工作。

研究试验方面：已完成总体设计内容。组织召开西北区域人工影响天气研究试验项目中期进展汇报会议；向减灾司和科技司提交了研究试验中期进展报告；确定了研究试验一级系统的负责人名单；完成数据分类、算法梳理文档的年度计划；开展了基于深度学习的特种观测资料数据分析方法研究；总结指挥系统和空地系统建设成果，收集整理气候背景场和个例的样例数据，为研究成果与指挥系统的顺利对接提供保障；组织人工影响天气中心青年骨干参加西北六盘山和祁连山的外场试验，利用试验期间的数据开展研究，研究主题分别以微波辐射计、微雨雷达、云雷达、雨滴谱、三维超声和雾滴谱仪观测数据为基础，同时结合数值模拟，从不同角度分析了地形云的宏微观特征及作业效果等，并取得初步结果，完成了研究试验年度总结；组织出版《气象科技进展》专刊，开展西北项目研究试验在国内外的宣传。

培训：与中国气象局干部培训学院合作先后面向全国人工影响天气工作者组织人工影响天气项目管理、机载探测数据等6次专项培训，参训人次逾300人。

5.3 东北区域人工影响天气项目竣工验收

全力做好5项变更项目建设，圆满完成项目建设工作。积极推进项目竣工验收材料编制，完成中央和地方资金审计和决算工作；2020年12月31日，计财司组织专家开展竣工验收，项目已全面通过竣工验收。

5.4 完成人工影响天气物联网项目系统验收

2020年10月16日，中国气象局应急减灾与公共服务司组织召开了“人工影响天气作业装备弹药全程监控应用示范”项目验收会议。专家组指出该项目完成了可研报告规定的各项建设任务，达到了建设目标，一致同意系统通过验收。

6 人工影响天气业务与服务

6 Weather modification operations and services

6.1 重大活动气象服务保障

按照冬季奥运会气象2020年重点工作任务、冬奥气象中心人工影响天气工作部和中国气象科学研究院冬季奥运会服务行动计划要求，依托相关科研和业务项目，有序开展工作和研究：开展复杂地形固定目标区小尺度人工增雪关键技术研究，完成部分FY4卫星反演云参数产在国家级CPAS业务平台的显示；利用FY4反演的云参量产品开展了CPEFS模式预报云产品检验，改进飞机作业扩散传输影响区的计算。圆满完成2020年初冬训及测试赛降雪联合观测试验预报服务，开展多次联合试验的增雪作业条件精细预报服务，发布人工影响天气作业条件预报和作业预案建议2期，开展专题会商2次。完成冬奥冬训及测试赛工作总结、2020年重点工作计划，并提交人工影响天气部。

2020年10月28日至11月11日，按照统一部署，选派专家和技术骨干赴上海、池州，针对第三届国际进口博览会进行专项保障。针对重点过程进行了联合会商，就作业条件预报、作业方案设计、空域保障及飞机作业等提供现场技术指导，利用云模式和污染模式给出增雨作业条件预报结果，结合监测资料提出飞行方案，利用空地指挥系统对国家高性能增雨飞机进行全程跟踪监控，并在飞行后就观测资料开展云条件分析和作业效果的分析工作，圆满完成了保障任务。

6.2 重大抗旱减灾作业和应急服务保障

完成陕西、云南、东北区域、中部区域、辽宁增雨抗旱的作业条件和飞机作业方案设计指导。完成四川、山西、西藏、河南、云南等地林火过程的人工增雨作业条件监测分析和方案设计指导。针对上半年山西忻州、四川凉山、云南迪庆、西藏林芝等地森林草原防灭火人工影响天气作业、服务效果等情况，编制各类人工影响天气指导产品223期，编制森林草原防扑火、春播抗旱为农等决策服务材料4期，提供给减灾司等管理部门。

7 研究型人工影响天气业务发展

7 Research-oriented development of weather modification operation

7.1 国家级业务技术指导能力建设

编制完成《2020年人工影响天气服务需求国家级周年服务指导方案》，3月提交减灾司。梳理改善空气质量人工增雨技术指南的业务流程、关键技术，进一步完善“生态修复和改善空气质量人工增雨技术指南”。启动人工防雹效果评估技术研究，调研国内人工防雹业务现状，探索星-地联合识别防雹效果技术方法，为初步形成技术指南奠定基础。完善全国人工影响天气能力指标算法，制定业务现代化管理指标。落实“耕云计划”，发展面向全国人工影响天气业务质量评价业务，完成《作业信息质量报》《作业设计和作业合理性分析报》《人工影响天气服务快报》《人工影响天气作业过程效果分析报》等业务产品的设计和平台功能实现，并形成模板和业务实例，努力构建国家级人工影响天气效果评估业务。配合中国气象局应急减灾与公共服务司编写《重大应急人工影响天气服务流程》。联合省级部门，完成人工影响天气产品及业务应用培训。

7.2 国家级业务平台功能和业务支撑能力建设

加强数据监管，确保业务安全。对业务应用服务器增强安全防护措施；强化业务账户管理，规范人工影响天气业务平台获取CIMISS与大数据云平台的数据访问行为；顺利通过“2020年气象部门网络安全攻防演习”测试活动。

开展国家级业务平台升级完善工作。编制业务平台升级工作方案；完成硬件设备采购；升级建立“人工影响天气业务和管理综合信息系统”，新增飞行轨迹和作业信息以及地面作业仰角、方位角等要素，实现飞机、地面全要素采集，提高作业信息采集业务的规范化水平。

融入气象大数据云平台。编制《国家级人工影响天气核心业务系统CAPS-WMC融入气象大数据云平台实施方案》，提交预报司；已实现9类数据资源的实时访问和应用；建立了人工影响天气专题数据库_CPAS（逻辑库）；人工影响天气业务数据已纳入“天镜”实时监控。

7.3 卫星云参量产品研制

按计划推进风云卫星工程建设，完成FY3-03批卫星人工影响天气应用团队2020年度计划及任务明细表，开展风云卫星资料应用。编写并提交《风云卫星人工影响天气应用效益报告》《卫星遥感综合应用体系建设报告——人工影响天气方向》。研发了9类人工影响天气云宏微观结构参量、4类人工影响天气作业目标云分类产品、过冷水潜在区产品，研发成果在山西、贵州、辽宁、宁夏、湖北等10余省推广，实现国家、省、市、县四级业务应用。提交卫星遥感产品需求清单。

7.4 人工影响天气业务装备的现代化和标准化

在全国全面推进人工影响天气物联网业务系统的推广和应用，系统已业务试运行，编制《人工影响天气装备弹药监控管理系统业务运行规定》，减灾司已下发。加强东北国家飞机运行技术指导，国省协作贯彻落实机载设备巡检制度，针对国家飞机运行指导支持保障情况进行阶段总结，并将报告呈报减灾司；编制《国家人工影响天气作业飞机观测资料汇交规范（试行）》《国家人工影响天气作业飞机托管招标工作规范》《国家人工影响天气作业飞机航材储备和使用管理办法（试行）》等业务规范；梳理2018—2020年东北3架国家飞机探测数据，开始研制飞机探测数据集；推进国家飞机航材采购工作。

7.5 人工影响天气科技人才队伍建设

加强云雾物理环境重点开放实验室建设，引进国内专家担任实验室主任，确定2名实验室副主任，组建新一届实验室学术委员会，已上报中国气象局科技与气候变化司。组建中国气象局和中国气象科学研究院人工影响天气科技创新团队（人工影响天气机理与数值模式发展）。提名第五届全国人工影响天气咨询评议委员会建议名单。加强庐山云雾试验站技术支撑工作，明确了试验站的运行和管理机制，制定了庐山云雾站技术支撑岗位设置、工作职责和考核指标。中心职工有5人获得高级以上技术职称晋升，与成都信息工程大学联合培养在读研究生8名，接收新毕业学生3人，访问学者2名。

7.6 跟踪国际发展动态

完成2020年美国气象学会（AMS）人工影响天气解读。美国气象学会2018年发表了A Century of Progress in Atmospheric and Related Sciences:Celebrating the American Meteorological Society Centennial的印刷品，总结了过去100年美国气象领域内的各项科技进展。针对该书中“人工影响天气”和“云物理和人工影响天气相关领域”两部分内容，结合国内相关进展，组织开展了解读工作。对美国气象同行过去74年在人工影响天气学科发展的显著贡献和有效推动等工作进行了系统地梳理和总结，汲取其精华解读其纲要，完成了《AMS100年发展解读1——人工影响天气》研究报告。具体内容包括美国人工影响天气的发展情况、科学假设和进展、国外主要的人工影响天气外场试验情况、现在的工作和未来展望、总结和结论思考等部分。该研究报告对我国云雾物理和人工影响天气科技人员，包括业务人员、研究人员、决策管理人员和气象爱好者提供了一次难得的综合学习机会，同时也为研究人员与人工影响天气从业人员提供重要的参考。《AMS100年发展解读2——云物理和人工影响天气相关领域》中详细介绍了20世纪以来美国气象行业在大气观测系统、云物理、气溶胶和气溶胶化学、地球系统模式开发、数值预报等方面取得的进展。该报告梳理了与云物理和人工影响天气相关的多个领域的发展历史，突出了其中的重要发现，并指出了这些领域的未来发展方向，可以让我们在更长的时间尺度，更广的研究方向上更加综合地了解、把握美国气象相关领域的发展。