2025年大學《地球系統(tǒng)科學》專業(yè)題庫——極端天氣事件對地球系統(tǒng)的影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題4分，共20分）1.極端天氣事件2.氣候變率3.閾值效應4.水汽反饋5.冰鋁效應二、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述溫室氣體增加如何通過影響大氣環(huán)流和海氣相互作用，增加極端高溫事件的風險。2.闡述極端降水事件對水圈可能造成的多方面影響。3.描述冰川和海冰融化對地球系統(tǒng)水圈和cryosphere的主要影響機制。4.解釋土地利用變化（如城市擴張、森林砍伐）如何影響區(qū)域氣候系統(tǒng)，進而增加某些極端天氣事件的發(fā)生概率。5.論述極端天氣事件對生物圈可能產(chǎn)生的直接和間接影響。三、綜合分析題（每題20分，共40分）1.以近幾十年來某大都市地區(qū)發(fā)生的嚴重城市內(nèi)澇為例，分析其可能的多圈層驅(qū)動因素，包括氣候變化背景下的降水變化、大氣邊界層效應、城市水文學過程（如不透水面積增加、排水系統(tǒng)能力）以及人類活動的影響，并探討其對城市生態(tài)系統(tǒng)和居民生活的潛在長期影響。2.結(jié)合全球氣候變化的觀測證據(jù)和科學分析，論述人類活動（特別是溫室氣體排放）在加劇極端天氣事件（選擇其中1-2種，如熱浪、干旱、強降水）風險方面的作用機制。并簡要提出從地球系統(tǒng)科學角度出發(fā)，減輕這類風險可能涉及的關(guān)鍵科學問題和潛在的應對策略。試卷答案一、名詞解釋1.極端天氣事件：指在特定時間和地點發(fā)生的、其強度或持續(xù)時間超出該地區(qū)正常氣候范圍的現(xiàn)象，通常伴隨顯著的氣象災害。其頻率和強度被認為與全球氣候變化密切相關(guān)。**解析思路：*定義需包含“異?！薄ⅰ皻庀鬄暮Α?、“與氣候變化聯(lián)系”等核心要素。2.氣候變率：指氣候系統(tǒng)在時間尺度上（從小時到百年以上）發(fā)生的任何變化，包括平均狀態(tài)（如溫度、降水）的變化以及極端天氣事件頻率和強度的變化，不包括主要由人類活動引起的氣候變化。**解析思路：*區(qū)分氣候變率與氣候變化，強調(diào)其時間尺度和包含的內(nèi)容（平均狀態(tài)和極端事件變化）。3.閾值效應：指地球系統(tǒng)在受到外部強迫（如溫室氣體濃度增加）時，其狀態(tài)或行為會在達到某個臨界值或閾值后發(fā)生突然、劇烈或不可逆的變化。**解析思路：*關(guān)鍵在于“臨界值”、“突然/劇烈/不可逆變化”。4.水汽反饋：指大氣中水汽含量的變化對地球輻射平衡產(chǎn)生的反饋作用。暖空氣能容納更多水汽，水汽是強溫室氣體，因此暖化會促進更多水汽蒸發(fā)，進一步增強溫室效應，導致進一步變暖，這是一個正反饋機制。**解析思路：*強調(diào)水汽作為溫室氣體及其含量隨溫度變化，導致正反饋。5.冰鋁效應：指冰雪覆蓋面積的變化對地球反照率（反射太陽輻射的能力）產(chǎn)生的影響。冰雪覆蓋率高時，反照率高，反射更多太陽輻射，使地表和大氣冷卻；冰雪融化后，反照率降低，吸收更多太陽輻射，導致增溫，進而可能加速更多冰雪融化，這是一個正反饋機制。**解析思路：*關(guān)鍵在于“冰雪覆蓋變化”、“反照率變化”、“正反饋”。二、簡答題1.溫室氣體增加導致全球變暖，改變了大氣環(huán)流模式（如哈德萊細胞、費雷爾環(huán)流帶強度和位置變化），可能使得某些區(qū)域（如subtropicalhigh）增強或穩(wěn)定，導致高溫天氣持續(xù)時間更長、范圍更廣。同時，暖濕空氣輸送能力增強，加上大氣對流不穩(wěn)定性增加，更容易形成強降水和極端降水事件。海洋表面溫度升高也提供了更多能量，可能增強熱帶氣旋（臺風/颶風）的強度和降雨量。**解析思路：*聚焦溫室氣體->全球變暖->大氣環(huán)流變化->極端高溫和降水增加的邏輯鏈條。2.極端降水事件會導致短時間內(nèi)地表徑流急劇增加，可能引發(fā)城市內(nèi)澇、山洪、泥石流等災害，威脅人民生命財產(chǎn)安全。洪水會沖刷土壤，導致土壤侵蝕和肥力下降。大量地表徑流匯入河流，可能造成河流水位超警戒，淹沒兩岸地區(qū)，破壞農(nóng)田和基礎設施。若洪水進入湖泊或海洋，可能引起海水入侵（在沿海地區(qū)）。同時，極端降水也會增加地下水補給量，但若管理不當，可能導致地下水超采。**解析思路：*從水圈內(nèi)部（徑流、洪水、泥石流）和外部（土壤侵蝕、海水入侵）以及與地下水系統(tǒng)的關(guān)系進行闡述。3.冰川和海冰融化對水圈的影響主要是通過改變海平面和淡水儲量。冰川融化（尤其是格陵蘭和南極冰蓋）導致全球海平面上升，威脅沿海地區(qū)。海冰融化減少了對洋流的冷卻和鹽度調(diào)節(jié)作用，可能影響海洋環(huán)流模式。對cryosphere的影響則包括：永久凍土融化會釋放大量溫室氣體（甲烷、二氧化碳），改變區(qū)域水文過程；冰川融化改變流域徑流季節(jié)分配，影響水資源供需；海冰減少改變了海洋與大氣之間的熱量和水分交換，進一步影響區(qū)域氣候。**解析思路：*重點突出對海平面、淡水儲量、海洋環(huán)流、溫室氣體釋放、水文過程和氣候系統(tǒng)的連鎖影響。4.土地利用變化顯著影響地表反照率、蒸散發(fā)和熱量吸收。城市擴張（“城市熱島效應”）增加了不透水表面，反照率降低，吸收更多太陽輻射；建筑物和街道儲存并釋放熱量，導致局部氣溫升高；減少了蒸散發(fā)，進一步加劇了熱島效應。森林砍伐減少了植被蒸騰對大氣的冷卻作用，改變了區(qū)域水循環(huán)，可能增加局部降水或?qū)е赂珊导觿?。改變地表性質(zhì)也影響地表能量平衡，進而影響區(qū)域大氣環(huán)流，可能改變風向和降水分布，增加某些極端天氣事件（如干旱、熱浪）的風險。**解析思路：*結(jié)合反照率、蒸散發(fā)、城市熱島效應、水循環(huán)、能量平衡等機制，闡述土地利用變化對區(qū)域氣候和極端天氣的影響。5.極端天氣事件對生物圈的影響包括：高溫熱浪導致動植物生理脅迫、繁殖受阻、死亡率增加；強降水和洪水淹沒植被、沖毀棲息地、導致土壤侵蝕和養(yǎng)分流失，對陸地和淡水生態(tài)系統(tǒng)造成破壞；干旱導致植被枯萎、土地退化、水資源短缺，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和野生動物生存；強風摧毀森林、影響農(nóng)作物；極端天氣事件還可能促進病蟲害爆發(fā)，加劇物種瀕危風險，甚至引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能退化。**解析思路：*從對陸地、水域生態(tài)系統(tǒng)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、物種生存等多個層面闡述直接和間接影響。三、綜合分析題1.該城市嚴重內(nèi)澇的多圈層驅(qū)動因素分析：首先，在全球氣候變化背景下，區(qū)域降水總量增加和極端降水事件頻率、強度升高是重要背景。其次，大氣環(huán)流模式改變可能使得暖濕氣流更易到達該區(qū)域并長時間滯留。城市快速發(fā)展導致大規(guī)模土地利用/覆被變化，城市熱島效應加劇了局地對流活動，可能觸發(fā)或增強降水。同時，城市擴張覆蓋了大量透水地面，被不透水材料取代，導致地表徑流迅速匯集，流量劇增。此外，城市排水系統(tǒng)設計標準可能未跟上氣候變化帶來的極端降水挑戰(zhàn)，或存在老化、堵塞等問題，導致排水能力不足。這些因素（氣候變化、大氣環(huán)流、城市熱島、不透水面積增加、排水系統(tǒng)能力不足）相互作用，共同導致了此次嚴重內(nèi)澇。其潛在長期影響包括：城市生態(tài)系統(tǒng)（如濕地）被破壞，生物多樣性減少；基礎設施（道路、建筑）損壞，經(jīng)濟損失巨大；居民健康風險增加（如水傳播疾病）；城市功能和形象受損；可能加劇社會不平等（弱勢群體受影響更大）。**解析思路：*采用自上而下（宏觀氣候變化）到自下而上（局部城市因素）相結(jié)合的方法，系統(tǒng)梳理自然和人為因素，強調(diào)多圈層耦合（大氣、水圈、巖石圈/城市地表、社會系統(tǒng)），并分析其連鎖反應和長期后果。2.人類活動，特別是溫室氣體排放增加，是加劇極端天氣事件風險的主要驅(qū)動力。溫室氣體（如二氧化碳、甲烷）增強了大氣的溫室效應，導致全球平均氣溫升高。這種變暖改變了大氣環(huán)流系統(tǒng)（如急流位置和強度、副熱帶高壓等），使得原本不利于極端天氣事件發(fā)生的環(huán)流模式變得更容易出現(xiàn)或持續(xù)時間更長。例如，全球變暖可能導致亞熱帶地區(qū)干旱加劇，同時暖濕空氣輸送能力增強，更容易形成極端強降水。對于熱浪，全球變暖直接提高了基礎氣溫，使得熱浪更容易發(fā)生，且強度更大、持續(xù)時間更長。對于熱帶氣旋，海表面溫度是關(guān)鍵驅(qū)動力，全球變暖導致海洋變暖，為臺風提供了更多能量，可能使其強度增強，降雨量增大。觀測數(shù)據(jù)（如極端天氣事件記錄的增加）和氣候模型模擬結(jié)果都支持人類活動在加劇這些風險中的關(guān)鍵作用。從地球系統(tǒng)科學角度應對，需深入研究這些復雜耦合機制，改進極端事件預測和預警能力；發(fā)展適應策略，如建設更具韌性的城市基礎設施、調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、加強水資源管理等；同時，核心是實施強有力的全球減排行動，以減緩氣候變化進程，從而降低極端天氣事件