2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——地球氣圈同步衛(wèi)星觀測(cè)在氣候變遷與環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用?？荚嚂r(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪項(xiàng)不是地球同步軌道的主要特點(diǎn)？A.角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同B.軌道高度約為36000公里C.相對(duì)于地面保持靜止D.軌道平面必須與地球赤道平面重合2.GOES系列衛(wèi)星主要用于觀測(cè)哪種主要大氣物理量？A.海洋表面溫度B.平流層臭氧總量C.近地面氣溫和水汽含量D.地球輻射收支3.利用紅外輻射計(jì)測(cè)量大氣溫度時(shí)，主要依據(jù)的物理原理是？A.大氣分子對(duì)不同波段的電磁波具有選擇性吸收B.地面發(fā)射的長(zhǎng)波輻射穿過(guò)大氣層C.大氣自身的微波發(fā)射特性D.衛(wèi)星與地面之間的視線角變化4.與低軌道氣象衛(wèi)星相比，地球同步氣象衛(wèi)星在以下哪方面具有顯著優(yōu)勢(shì)？A.大氣水汽含量的垂直分辨率B.地面目標(biāo)的瞬時(shí)視場(chǎng)角C.對(duì)同一區(qū)域觀測(cè)的時(shí)間頻率D.空間輻射計(jì)的探測(cè)精度5.大氣數(shù)據(jù)同化的主要目的是什么？A.提高衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)空分辨率B.將衛(wèi)星觀測(cè)信息融入數(shù)值模型，改進(jìn)模型狀態(tài)估計(jì)C.校正衛(wèi)星傳感器在軌運(yùn)行時(shí)的標(biāo)定誤差D.融合不同來(lái)源的觀測(cè)數(shù)據(jù)，生成一致性更高的大氣場(chǎng)信息6.監(jiān)測(cè)全球變暖趨勢(shì)時(shí)，地球同步衛(wèi)星觀測(cè)的哪些參數(shù)具有重要意義？A.近地面風(fēng)速和風(fēng)向B.全球海平面高度變化C.平流層臭氧總量變化D.全球地表凈輻射收支變化7.利用同步衛(wèi)星紅外云圖估算風(fēng)場(chǎng)，主要采用的方法是？A.直接測(cè)量風(fēng)壓梯度B.基于云圖移動(dòng)特征或紋理的半定量估算C.微波輻射計(jì)測(cè)量風(fēng)場(chǎng)D.數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式輸出8.同步衛(wèi)星可以用于監(jiān)測(cè)哪種環(huán)境污染物？A.大氣中的懸浮顆粒物（PM2.5）B.水體中的重金屬離子濃度C.地下土壤的石油泄漏D.地面噪聲污染水平9.水汽衛(wèi)星（如AMSU）對(duì)大氣水汽觀測(cè)的主要優(yōu)勢(shì)在于？A.提供高空間分辨率的云頂水汽含量B.實(shí)現(xiàn)從地面到平流層的高垂直分辨率探測(cè)C.直接測(cè)量大氣中的液態(tài)水含量D.獲取海面水汽通量信息10.地球同步衛(wèi)星觀測(cè)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，主要可以監(jiān)測(cè)什么？A.農(nóng)作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)B.土壤類(lèi)型分布C.作物長(zhǎng)勢(shì)和葉綠素含量D.農(nóng)田灌溉用水量二、填空題（每空1分，共15分）1.地球同步衛(wèi)星相對(duì)于地面是__________的。2.同步衛(wèi)星遙感大氣主要依賴(lài)大氣對(duì)電磁波的__________特性。3.衛(wèi)星紅外輻射計(jì)通過(guò)測(cè)量大氣發(fā)射的紅外輻射來(lái)反演__________和__________。4.衛(wèi)星觀測(cè)到的云頂亮溫與實(shí)際云頂溫度通常存在偏差，需要進(jìn)行__________訂正。5.利用同步衛(wèi)星微波探測(cè)技術(shù)可以反演__________和__________。6.將長(zhǎng)時(shí)間序列的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)融入氣候模型的過(guò)程稱(chēng)為_(kāi)_________。7.同步衛(wèi)星觀測(cè)對(duì)于監(jiān)測(cè)全球__________變化和__________事件具有重要意義。8.衛(wèi)星遙感大氣成分時(shí)，常用的探測(cè)波段包括紅外波段和__________波段。9.大氣數(shù)據(jù)同化技術(shù)可以有效提高數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的__________和__________。10.除了氣象應(yīng)用，地球同步衛(wèi)星còn???cs?d?ng??giámsátm?itr??ngnh??nhi?mkh?ngkhí,bi?n??ikhíh?uvà__________。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述同步衛(wèi)星如何實(shí)現(xiàn)相對(duì)于地面目標(biāo)的連續(xù)觀測(cè)。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明利用同步衛(wèi)星紅外云圖估算風(fēng)場(chǎng)的基本原理及其局限性。3.解釋什么是大氣輻射傳輸？它是如何應(yīng)用于衛(wèi)星遙感大氣參數(shù)的？4.簡(jiǎn)述同步衛(wèi)星觀測(cè)在監(jiān)測(cè)火山噴發(fā)事件中的作用。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述地球同步衛(wèi)星觀測(cè)在全球氣候變化研究中的主要貢獻(xiàn)。2.分析利用同步衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)陸地環(huán)境變化（如森林砍伐、城市擴(kuò)張）的主要方法和應(yīng)用實(shí)例。3.探討地球同步衛(wèi)星觀測(cè)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)（如觀測(cè)精度、覆蓋范圍、數(shù)據(jù)處理等），并提出可能的解決方案或發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.A4.C5.B6.D7.B8.A9.B10.C二、填空題1.靜止2.選擇性吸收/散射3.氣溫，水汽含量4.大氣（或紅外）5.海面風(fēng)場(chǎng)，海面溫度6.數(shù)據(jù)同化7.氣候，極端天氣8.微波9.精度，可靠性（或預(yù)報(bào)能力）10.海洋環(huán)境（或資源環(huán)境）三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：同步衛(wèi)星位于赤道上空約36000公里處，其軌道角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同。這意味著從地面上看，衛(wèi)星在天空中的位置保持不變。因此，只要衛(wèi)星傳感器具備足夠的視場(chǎng)角覆蓋目標(biāo)區(qū)域，它就能對(duì)該區(qū)域進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)。這種連續(xù)觀測(cè)能力對(duì)于監(jiān)測(cè)天氣系統(tǒng)的演變、獲取大氣狀態(tài)的長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)至關(guān)重要。2.解析思路：原理：利用紅外云圖，可以通過(guò)云頂溫度（亮溫）來(lái)間接判斷云的屬性。例如，更冷的云頂通常意味著更高的云層。通過(guò)分析相鄰時(shí)間步云圖上云塊的移動(dòng)距離和方向，可以估算出風(fēng)場(chǎng)。常用的方法有云跡風(fēng)法、紋理風(fēng)法等。局限性：這種估算方法通常是半定量的，精度受云的移動(dòng)速度、云圖分辨率、地表遮蔽等因素影響。它不能直接測(cè)量風(fēng)，也無(wú)法提供風(fēng)場(chǎng)在空間上的精細(xì)結(jié)構(gòu)。3.解析思路：大氣輻射傳輸是指太陽(yáng)輻射（或地面輻射）穿過(guò)大氣層時(shí)，與大氣中的氣體分子、云、氣溶膠等粒子發(fā)生吸收、散射、反射等相互作用的物理過(guò)程。衛(wèi)星遙感大氣參數(shù)正是基于大氣輻射傳輸原理。例如，衛(wèi)星紅外傳感器接收到的信號(hào)是地面或大氣輻射經(jīng)過(guò)路徑上所有物質(zhì)的調(diào)制結(jié)果。通過(guò)反演算法，結(jié)合已知的輻射傳輸模型和觀測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度，可以推算出路徑上不同高度的大氣溫度、水汽含量、云量等參數(shù)。4.解析思路：同步衛(wèi)星由于其連續(xù)觀測(cè)能力，能夠提供火山噴發(fā)前后大氣環(huán)境（特別是大氣成分和溫度場(chǎng)）的連續(xù)變化信息?；鹕絿姲l(fā)會(huì)向大氣中注入大量的二氧化硫（SO2）、火山灰和其它氣體。同步衛(wèi)星上的紅外光譜儀可以探測(cè)到SO2等氣體引起的特定波段吸收增強(qiáng)信號(hào)，從而監(jiān)測(cè)到火山噴發(fā)的發(fā)生、火山灰云的分布和擴(kuò)散路徑。此外，紅外輻射計(jì)還可以監(jiān)測(cè)火山噴發(fā)引起的區(qū)域氣溫變化。這些觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)于火山噴發(fā)預(yù)警、火山灰云對(duì)航空安全的影響評(píng)估以及火山噴發(fā)對(duì)氣候環(huán)境的影響研究都具有重要價(jià)值。四、論述題1.解析思路：貢獻(xiàn)：*提供連續(xù)覆蓋：同步衛(wèi)星覆蓋全球一半以上地區(qū)，提供近乎連續(xù)的觀測(cè)，為氣候變化研究提供了寶貴的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。*監(jiān)測(cè)關(guān)鍵參數(shù)：能夠長(zhǎng)時(shí)間序列監(jiān)測(cè)大氣溫度、水汽、云、溫室氣體等關(guān)鍵氣候變量及其時(shí)空變化。*捕捉極端事件：對(duì)于監(jiān)測(cè)和評(píng)估臺(tái)風(fēng)、洪水、干旱、極端寒暖等天氣氣候事件具有重要作用。*數(shù)據(jù)同化基礎(chǔ)：為數(shù)值氣候模型和天氣預(yù)報(bào)模型提供關(guān)鍵的初始條件和邊界條件，改進(jìn)模型模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。*多學(xué)科應(yīng)用：其觀測(cè)數(shù)據(jù)不僅服務(wù)于氣候?qū)W，也為環(huán)境科學(xué)、海洋學(xué)、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域的研究提供了支持。2.解析思路：方法與應(yīng)用：*方法：主要利用同步衛(wèi)星的紅外、可見(jiàn)光和微波遙感數(shù)據(jù)。通過(guò)監(jiān)測(cè)地表溫度變化、植被指數(shù)（如NDVI）、土地利用/土地覆蓋（LULC）變化特征（如云影、城市熱島）、水體參數(shù)（如溫度、蒸散發(fā)）等，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行分析。*應(yīng)用實(shí)例：監(jiān)測(cè)森林砍伐對(duì)地表溫度和反照率的影響；通過(guò)植被指數(shù)變化評(píng)估干旱影響和農(nóng)業(yè)產(chǎn)量；追蹤城市擴(kuò)張邊界及其對(duì)下墊面和環(huán)境的影響；監(jiān)測(cè)土地退化、沙塵暴等。3.解析思路：挑戰(zhàn)與方案：*挑戰(zhàn)：*空間分辨率限制：同步軌道高度導(dǎo)致其觀測(cè)分辨率相對(duì)較低，難以捕捉小尺度或局地的環(huán)境細(xì)節(jié)。*觀測(cè)譜段有限：并非所有環(huán)境信息都能被現(xiàn)有同步衛(wèi)星有效探測(cè)。*數(shù)據(jù)處理復(fù)雜性：長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的處理、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)融合等面臨挑戰(zhàn)。*定量化精度：某些參數(shù)（如氣溶膠、溫室氣體柱濃度）的遙感定量化