2025年大學(xué)《應(yīng)用氣象學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——云量對(duì)氣象預(yù)測(cè)的影響分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、云量觀測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)是如何劃分的？請(qǐng)至少列舉三種云量等級(jí)對(duì)應(yīng)的總云量范圍。二、簡(jiǎn)述低云、中云、高云分別主要包含哪些云狀？并各舉例一種代表性云狀，說(shuō)明其主要?dú)庀笠饬x。三、解釋云層對(duì)到達(dá)地面的太陽(yáng)短波輻射產(chǎn)生削弱作用的主要物理過(guò)程（至少列舉兩種）。四、試分析云量增加對(duì)地表溫度日變化和年變化可能產(chǎn)生的影響，并說(shuō)明其背后的物理原因。五、云量信息在短時(shí)天氣預(yù)報(bào)中具有哪些具體應(yīng)用價(jià)值？請(qǐng)結(jié)合實(shí)例說(shuō)明。六、簡(jiǎn)述數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中，云量數(shù)據(jù)作為初始場(chǎng)輸入和云參數(shù)化方案的作用。七、假設(shè)某地觀測(cè)到總云量為8成，天氣晴朗無(wú)降水。請(qǐng)分析這種云況對(duì)該地區(qū)近地面氣溫和大氣濕度可能產(chǎn)生的影響，并解釋原因。八、比較積雨云和卷云在物理特性（如組成、厚度、溫度）以及對(duì)輻射平衡影響方面的主要差異。九、結(jié)合大氣環(huán)流知識(shí)，分析赤道地區(qū)和極地地區(qū)的云量分布特征及其主要原因。十、試討論提高云量觀測(cè)精度對(duì)于提升天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的重要性。試卷答案一、云量觀測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)通常劃分為：0-10成（或0-8級(jí)）。例如：*0成（0級(jí)）：天空完全晴朗，無(wú)云或云量不到十分之一。*4-5成（3-4級(jí)）：天空有少量云，或云量占天空總面積的1/10到4/10。*8成（6-7級(jí)）：大部分天空被云覆蓋，云量占天空總面積的7/10到9/10。*10成（8級(jí)）：天空完全被云覆蓋。解析思路：本題考查云量觀測(cè)的基本分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。要求學(xué)生回憶并列舉至少三種具體的云量等級(jí)及其對(duì)應(yīng)的總云量百分比范圍。核心在于掌握國(guó)際通用的云量劃分方法。二、低云主要包含：積云（Cumulus）、層積云（Stratocumulus）、層云（Stratus）等。代表性云狀如積云，主要?dú)庀笠饬x：通常預(yù)示天氣晴好，但發(fā)展旺盛時(shí)可產(chǎn)生陣性降水。中云主要包含：高積云（Altocumulus）、高層云（Altostratus）等。代表性云狀如高層云，主要?dú)庀笠饬x：常為連續(xù)性降水或遮蔽日、月。高云主要包含：卷云（Cirrus）、卷積云（Cirrocumulus）、卷層云（Cirrostratus）等。代表性云狀如卷云，主要?dú)庀笠饬x：通常預(yù)示天氣將轉(zhuǎn)壞，可能帶來(lái)氣旋活動(dòng)。解析思路：本題考查云的分類(lèi)及代表性云狀。要求學(xué)生按高度層次（低、中、高）列舉主要云狀，并能舉例說(shuō)明一種代表性云狀的主要天氣學(xué)意義。考察對(duì)云系分類(lèi)和各層云物理特性及天氣預(yù)示功能的掌握。三、云層削弱太陽(yáng)短波輻射的主要物理過(guò)程包括：1.反射（Reflection）：云中的水滴、冰晶對(duì)太陽(yáng)輻射產(chǎn)生鏡面反射或漫反射，使部分輻射被直接反射回太空，無(wú)法到達(dá)地面。云層越厚、含水量越大，反射作用越強(qiáng)。2.散射（Scattering）：云滴或冰晶對(duì)太陽(yáng)輻射進(jìn)行散射。短波輻射（可見(jiàn)光）更容易被散射，這也是云層常使天空呈現(xiàn)白色的原因。米氏散射等過(guò)程使太陽(yáng)輻射向不同方向散射，一部分到達(dá)地面，一部分被散射回太空。3.吸收（Absorption）：云中的水汽、液態(tài)水滴或冰晶在一定程度上吸收太陽(yáng)短波輻射中的特定波段（如紅外線部分），但云對(duì)可見(jiàn)光的吸收相對(duì)較小。解析思路：本題考查云對(duì)太陽(yáng)輻射削弱作用的物理機(jī)制。要求學(xué)生列舉并解釋至少兩種主要機(jī)制（反射和散射是主要方式，吸收是次要方式）。核心在于理解云的微物理特性（水滴/冰晶）如何與電磁波相互作用。四、云量增加通常會(huì)導(dǎo)致地表溫度日變化和年變化幅度減小。*日變化：白天，增厚云層會(huì)顯著反射和散射到達(dá)地面的太陽(yáng)短波輻射，削弱日照，導(dǎo)致地表升溫緩慢。夜間，云層具有隔熱保溫作用，阻止地表長(zhǎng)波輻射散失，使地表降溫緩慢。綜合結(jié)果，使得一天中最高溫和最低溫的差值減小。*年變化：云量較多的月份（如夏季的午后或雨季）會(huì)削弱夏季的強(qiáng)烈日照，使地表溫度相對(duì)較低。云量較少的月份（如冬季的晴天）則允許更多太陽(yáng)輻射到達(dá)地面，導(dǎo)致地表溫度相對(duì)較高。雖然云有保溫作用，但在全球尺度上，白天削弱效應(yīng)通常更顯著。因此，增厚云量分布可能導(dǎo)致年溫差減小。解析思路：本題考查云量對(duì)地表溫度變化的影響。要求學(xué)生分析云量增厚如何通過(guò)改變太陽(yáng)輻射輸入（白天反射）和改變熱量收支（夜間保溫）來(lái)影響地表溫度的日變化和年變化，并闡述其原因。五、云量信息在短時(shí)天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在：1.判斷降水潛力：特定云狀（如積雨云）的出現(xiàn)是短時(shí)強(qiáng)降水的重要預(yù)兆。云量的突然增加常伴隨天氣系統(tǒng)的發(fā)展，預(yù)示著降水強(qiáng)度的增強(qiáng)或范圍的擴(kuò)大。2.預(yù)測(cè)能見(jiàn)度變化：濃密、低層、垂直發(fā)展的云層（如濃積云、層云）常伴隨低能見(jiàn)度條件（如霧、霾），云量變化可用于預(yù)測(cè)能見(jiàn)度的優(yōu)劣。3.評(píng)估強(qiáng)對(duì)流風(fēng)險(xiǎn)：持續(xù)增加的高云量（如卷云）或特定排列的云層可能預(yù)示著不穩(wěn)定能量的積累和強(qiáng)對(duì)流天氣（如雷暴）的發(fā)生。4.輔助進(jìn)行預(yù)報(bào)修正：預(yù)報(bào)員根據(jù)實(shí)況云圖與預(yù)報(bào)云圖（或數(shù)值預(yù)報(bào)輸出）的對(duì)比，分析云的生消演變，及時(shí)修正短時(shí)預(yù)報(bào)，提高準(zhǔn)確性。5.結(jié)合其他要素綜合判斷：云量與風(fēng)向、風(fēng)力、氣壓場(chǎng)等信息結(jié)合，有助于更全面地分析天氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行短臨預(yù)報(bào)。解析思路：本題考查云量在實(shí)際短時(shí)預(yù)報(bào)中的具體應(yīng)用。要求學(xué)生結(jié)合實(shí)例或常見(jiàn)的氣象現(xiàn)象，說(shuō)明云量信息如何幫助預(yù)報(bào)員判斷降水、能見(jiàn)度、強(qiáng)對(duì)流風(fēng)險(xiǎn)，以及如何用于預(yù)報(bào)修正，體現(xiàn)云量在實(shí)踐中的重要性。六、云量數(shù)據(jù)作為初始場(chǎng)輸入：數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型需要精確的初始大氣狀態(tài)來(lái)開(kāi)始模擬。地面觀測(cè)站提供的云量資料（以及對(duì)應(yīng)的云底高度、云類(lèi)型等信息）是構(gòu)成初始云場(chǎng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)之一。準(zhǔn)確的初始云場(chǎng)對(duì)于模型能否正確捕捉到隨后發(fā)展變化的天氣系統(tǒng)（如云帶的形成、演變、消亡）至關(guān)重要。云參數(shù)化方案的作用：由于模型網(wǎng)格尺度遠(yuǎn)大于云的尺度，無(wú)法直接模擬每個(gè)云體，需要采用云參數(shù)化方案。這些方案根據(jù)大尺度氣象變量（如溫度、濕度、風(fēng)場(chǎng)、云量等）來(lái)估算云的宏觀特性（如云量、云水含量、輻射特性等）及其對(duì)天氣過(guò)程的影響。云量是許多參數(shù)化方案的重要輸入?yún)?shù)，影響著方案的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)而影響最終的天氣預(yù)報(bào)。解析思路：本題考查云量在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中的作用。要求學(xué)生分別解釋云量在NWP中的兩個(gè)關(guān)鍵角色：一是作為初始場(chǎng)的重要組分，二是作為云參數(shù)化方案輸入因子，并說(shuō)明其作用機(jī)制對(duì)預(yù)報(bào)的影響。七、總云量為8成（濃云）且天氣晴朗無(wú)降水的情況下，通常意味著天空被較厚的云層覆蓋。*對(duì)地表溫度的影響：白天，由于云層厚重，對(duì)太陽(yáng)輻射的反射和散射作用非常強(qiáng)，到達(dá)地面的太陽(yáng)短波輻射顯著減少，導(dǎo)致地表升溫緩慢，白天氣溫相對(duì)較低。夜間，厚云層像一層“棉被”，有效阻止了地表熱量向天空散失，保溫作用強(qiáng)，使得地表降溫緩慢，夜間最低溫度相對(duì)較高。綜合來(lái)看，云量8成會(huì)使該地區(qū)一天中的氣溫日較差減小。由于無(wú)降水，避免了降水冷卻和蒸發(fā)熱量散失的影響。*對(duì)大氣濕度的影響：白天，到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射減弱，可能抑制近地面蒸發(fā)。同時(shí)，云層覆蓋可能阻止低層水汽的劇烈垂直運(yùn)動(dòng)。夜間，云層保溫作用使近地面溫度不致過(guò)低，有利于維持一定的空氣濕度，不易形成輻射霧。因此，云量8成通常會(huì)使近地面大氣濕度相對(duì)較為穩(wěn)定，日變化可能減小，且不易出現(xiàn)劇烈的干濕變化。解析思路：本題要求學(xué)生結(jié)合特定云量條件（8成濃云，無(wú)降水）和天氣現(xiàn)象（晴朗），分析其對(duì)地表溫度（日變化、夜間保溫）和大氣濕度的影響，并解釋背后的物理原因（云的輻射強(qiáng)迫效應(yīng)）。八、積雨云和卷云在物理特性和對(duì)輻射平衡影響方面的主要差異：1.組成（Composition）：積雨云主要由上升氣流中凝結(jié)的過(guò)冷水滴和/或冰晶組成，常含有較重的冰雹。卷云主要由高空的冰晶組成，有時(shí)可見(jiàn)冰晶的鉤狀結(jié)構(gòu)（砧狀云）。2.厚度（Thickness）：積雨云通常垂直發(fā)展很高，厚度可達(dá)對(duì)流層頂部。卷云則非常薄，通常是水平鋪展的薄層。3.溫度（Temperature）：積雨云內(nèi)部存在冰水混合物甚至過(guò)冷水滴，溫度較低（0°C左右或以下）。卷云完全處于冰區(qū)，溫度極低（-20°C至-80°C甚至更低）。4.對(duì)輻射平衡影響（RadiativeImpact）：*積雨云：由于其厚度大，包含大量水滴和冰晶，對(duì)太陽(yáng)輻射具有強(qiáng)烈的反射和散射作用（導(dǎo)致其常呈白色或灰色），同時(shí)云頂?shù)母呖毡б矊?duì)紅外輻射有相當(dāng)程度的吸收和散射，使得積雨云整體上傾向于削弱到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射，但在其覆蓋區(qū)域下方可能因反射而使天空變暗。其強(qiáng)烈的上升和下降氣流也參與水汽和能量的垂直輸送。*卷云：由于其薄，對(duì)太陽(yáng)短波輻射的反射和散射作用相對(duì)較弱（天空常呈現(xiàn)藍(lán)色），但高空的冰晶對(duì)紅外輻射具有較強(qiáng)的散射和吸收能力，對(duì)大氣輻射平衡有顯著的冷卻效應(yīng)（因其吸收地面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射）。卷云常作為大型天氣系統(tǒng)（如氣旋）發(fā)展和演變的指示，其出現(xiàn)往往預(yù)示著天氣變化。解析思路：本題要求學(xué)生比較兩種不同類(lèi)型云（積雨云和卷云）在基本物理特性（組成、厚度、溫度）上的差異，并重點(diǎn)分析這些特性如何導(dǎo)致它們?cè)谟绊懘髿廨椛淦胶夥矫妫▽?duì)太陽(yáng)輻射和紅外輻射的作用）存在不同。九、赤道地區(qū)和極地地區(qū)的云量分布特征及其主要原因：*赤道地區(qū)：年平均云量非常高，通常在7-8成以上，常年盛行對(duì)流性天氣，熱帶輻合帶（ITCZ）的活動(dòng)導(dǎo)致大量積云和積雨云生成。高空也有深厚的云層。主要原因：強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射加熱地面，形成巨大的熱力對(duì)流，水汽充沛。*極地地區(qū)：年平均云量相對(duì)較低，尤其是在冬季的極夜期間，云量更少（晴朗天氣多）。夏季由于極地渦旋的建立和冷鋒活動(dòng)，云量也會(huì)增加，但通常不如赤道地區(qū)。主要原因：全年獲得的太陽(yáng)輻射極少，大氣活動(dòng)性弱，水汽含量低，尤其在冬季。解析思路：本題要求學(xué)生結(jié)合大氣環(huán)流和氣候?qū)W知識(shí)，分析兩個(gè)緯度地帶（赤道和極地）年平均云量的差異及其主要原因，考察對(duì)全球大氣環(huán)流模式及其影響的理解。十、提高云量觀測(cè)精度對(duì)于提升天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率至關(guān)重要，原因如下：1.初始場(chǎng)質(zhì)量：云量是NWP模型初始場(chǎng)的重要組成部分。云量的初始分布直接影響到模型對(duì)大氣垂直結(jié)構(gòu)的描述，進(jìn)而影響后續(xù)天氣系統(tǒng)的生消、移動(dòng)和強(qiáng)度的模擬。精確的云量初始場(chǎng)能減少模型對(duì)初始狀態(tài)擾動(dòng)的不敏感性，提高預(yù)報(bào)的穩(wěn)定性。2.參數(shù)化方案輸入：云量是許多云物理和輻射參數(shù)化方案的關(guān)鍵輸入?yún)?shù)。例如，云量影響著云輻射參數(shù)（如反照率、吸收率）和云水含量參數(shù)的估算。輸入云量的精度直接影響參數(shù)化方案的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)而影響對(duì)降水、溫度、輻射平衡等氣象要素的預(yù)報(bào)。3.短時(shí)預(yù)報(bào)和災(zāi)害預(yù)警：在短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴、濃