2025年大學(xué)《應(yīng)用氣象學(xué)》專業(yè)題庫——霧霾天氣形成機(jī)理及防治措施考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.霧2.霾3.PM2.54.逆溫層5.二次污染二、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述霧和霾的主要區(qū)別。2.影響霧形成的主要氣象條件有哪些？3.列舉三種主要的PM2.5二次轉(zhuǎn)化產(chǎn)物及其形成的主要化學(xué)反應(yīng)。4.霧霾天氣對人類健康主要有哪些危害？5.簡述大氣垂直方向上溫度遞減率小于0℃/100m的氣象現(xiàn)象及其對近地面大氣層結(jié)構(gòu)的影響。三、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)闡述城市地區(qū)霧霾天氣形成的主要自然因素和人為因素。2.結(jié)合氣象條件分析，論述一次重污染天氣過程可能經(jīng)歷的演變階段及其關(guān)鍵特征。3.從區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的角度，論述我國北方地區(qū)（如京津冀）實施聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制在防治霧霾天氣方面的必要性和主要措施。四、案例分析題（20分）某中等城市在冬季某段時間連續(xù)出現(xiàn)了嚴(yán)重霧霾天氣，導(dǎo)致空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）持續(xù)爆表，能見度低，市民出行受到嚴(yán)重影響。請結(jié)合你所學(xué)的《應(yīng)用氣象學(xué)》知識，分析此次嚴(yán)重霧霾事件可能的主要成因（從氣象條件和大氣污染物排放兩個方面分析），并提出在該城市短期內(nèi)可以采取的應(yīng)急響應(yīng)措施和長期有效的防治建議。試卷答案一、名詞解釋1.霧：指近地面空氣中水汽凝結(jié)（或凝華）形成的，懸浮于近地面空氣中的水滴或冰晶，使水平能見度小于1公里的現(xiàn)象。**解析思路：*定義需抓住核心要素：水汽凝結(jié)/凝華、懸浮顆粒、近地面、水平能見度降低（小于1公里）。2.霾：指大氣中懸浮的微小顆粒物（氣溶膠）等污染物的水平分布均勻，使大氣混濁，水平能見度降低到一定程度（通常小于10公里，有時小于1公里）的現(xiàn)象。霾主要表現(xiàn)為對光線散射和吸收增加，導(dǎo)致天空呈灰白色。**解析思路：*定義需強(qiáng)調(diào)：微小顆粒物（氣溶膠）、水平分布均勻、能見度降低（區(qū)分于霧的垂直分布特征）、光學(xué)效應(yīng)（灰白色天空）。3.PM2.5：指大氣中空氣動力學(xué)直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為細(xì)顆粒物。**解析思路：*定義需明確：顆粒物尺寸上限（≤2.5微米）、空氣動力學(xué)直徑。4.逆溫層：指在垂直方向上，大氣溫度隨高度升高而異常升高的現(xiàn)象。它是近地面大氣穩(wěn)定的標(biāo)志，能阻止空氣垂直運(yùn)動，導(dǎo)致近地面污染物聚集。**解析思路：*定義需抓住：垂直溫度遞減率反常（大于0℃/100m）、穩(wěn)定大氣結(jié)構(gòu)、阻礙垂直運(yùn)動、導(dǎo)致污染物聚集。5.二次污染：指大氣中的污染物經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)或物理過程，生成新的二次污染物，并造成大氣污染的現(xiàn)象。例如，SO?在空氣中氧化生成硫酸鹽氣溶膠，NOx在陽光下光解產(chǎn)生臭氧等。**解析思路：*定義需強(qiáng)調(diào)：污染物轉(zhuǎn)化為新污染物、新污染物的生成過程（化學(xué)反應(yīng)或物理過程）、導(dǎo)致污染。二、簡答題1.簡述霧和霾的主要區(qū)別。*區(qū)別主要在于垂直分布和主導(dǎo)微物理過程。霧是近地面水汽凝結(jié)形成的，水滴/冰晶垂直分布高度有限，通常集中在低空；霾是懸浮于整個大氣低層甚至中低層的氣溶膠粒子，垂直分布相對均勻；霧的主導(dǎo)微物理過程是液態(tài)/固態(tài)水汽凝結(jié)，而霾是氣溶膠干散射和吸收光線。**解析思路：*從垂直分布（霧低空、霾低層至中層均勻）、形成過程（霧凝結(jié)、霾氣溶膠）、主要成分（霧水滴、霾顆粒物）等關(guān)鍵維度進(jìn)行對比。2.影響霧形成的主要氣象條件有哪些？*主要包括：充足的水汽來源（如近地面濕度大）；微風(fēng)或靜風(fēng)（風(fēng)速較小，便于水汽凝結(jié)）；近地面有逆溫層（阻止水汽擴(kuò)散和凝結(jié)物沉降）；較低的溫度（使水汽易于達(dá)到飽和）。**解析思路：*回答需涵蓋水汽、風(fēng)、逆溫、溫度這四個形成霧的基本氣象要素。3.列舉三種主要的PM2.5二次轉(zhuǎn)化產(chǎn)物及其形成的主要化學(xué)反應(yīng)。*（1）硫酸鹽：SO?+OH→HOSO?→HO?+SO?→SO?+H?O→H?SO?(或SO?+OH→HOSO?→H?SO?)。主要涉及硫酸的生成過程。*（2）硝酸鹽：NOx(NO,NO?)+O?→NO?+O?→NO+O(或NO+OH→HNO?→HNO?)；或NO?+OH→HNO?。主要涉及硝酸的形成過程。*（3）有機(jī)氣溶膠：VOCs(揮發(fā)性有機(jī)物)在NOx和OH自由基等存在下，經(jīng)過一系列復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)和氧化過程，生成復(fù)雜的有機(jī)分子，隨后發(fā)生氣溶膠化。**解析思路：*列舉三種典型產(chǎn)物（硫酸鹽、硝酸鹽、有機(jī)物），并簡述其核心形成化學(xué)路徑或涉及的關(guān)鍵反應(yīng)物/條件。4.霧霾天氣對人類健康主要有哪些危害？*主要危害包括：刺激呼吸系統(tǒng)，導(dǎo)致或加劇哮喘、慢性支氣管炎、支氣管炎、肺炎等呼吸系統(tǒng)疾病；損傷心血管系統(tǒng)，可能誘發(fā)心臟病、心絞痛、心力衰竭等；影響眼部健康，引起眼睛干澀、發(fā)炎；降低免疫力；長期暴露可能增加患肺癌的風(fēng)險。**解析思路：*從呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、眼睛、免疫力、癌癥風(fēng)險等主要器官系統(tǒng)或疾病類型闡述危害。5.簡述大氣垂直方向上溫度遞減率小于0℃/100m的氣象現(xiàn)象及其對近地面大氣層結(jié)構(gòu)的影響。*該現(xiàn)象稱為逆溫層。它使得近地面大氣處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，抑制了空氣的垂直對流運(yùn)動。這種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)阻止了低層大氣污染物向上擴(kuò)散，導(dǎo)致污染物（如PM2.5、SO?、NOx等）在近地面累積，是形成和加劇霧霾天氣的重要因素。**解析思路：*先定義逆溫層，再闡述其穩(wěn)定大氣結(jié)構(gòu)的特點（抑制垂直運(yùn)動），最后重點說明其對污染物擴(kuò)散的影響（抑制擴(kuò)散、導(dǎo)致累積）。三、論述題1.詳細(xì)闡述城市地區(qū)霧霾天氣形成的主要自然因素和人為因素。*自然因素：氣象條件是關(guān)鍵。主要包括靜穩(wěn)天氣系統(tǒng)（如高壓控制、無風(fēng)或小風(fēng)、逆溫層出現(xiàn)），這導(dǎo)致大氣垂直混合受阻，近地面污染物難以擴(kuò)散；水汽條件充沛，為霧的形成提供了必要的水源；前期的污染積累，為霧霾形成提供了充足的污染源。*人為因素：城市地區(qū)是主要的人為污染源。主要包括：工業(yè)排放（如燃煤電廠、鋼鐵廠、水泥廠等排放的SO?、NOx、煙塵）；交通排放（汽車尾氣是NOx、VOCs和顆粒物的重要來源）；揚(yáng)塵（建筑工地、道路揚(yáng)塵）；生活源排放（如冬季燃煤取暖、餐飲油煙）；工業(yè)生產(chǎn)過程排放（如揮發(fā)性有機(jī)物）。這些排放物在大氣化學(xué)作用下發(fā)生轉(zhuǎn)化，生成二次污染物（如PM2.5），與自然因素共同作用，形成霧霾。**解析思路：*分為自然因素和人為因素兩部分。自然因素側(cè)重氣象條件（靜穩(wěn)、水汽、前期積累）。人為因素側(cè)重城市主要污染源（工業(yè)、交通、揚(yáng)塵、生活源、VOCs），并提及二次污染物的生成。2.結(jié)合氣象條件分析，論述一次重污染天氣過程可能經(jīng)歷的演變階段及其關(guān)鍵特征。*一次重污染天氣過程通?？梢詣澐譃槿齻€階段：*累積階段：特征是污染物排放量可能并未顯著增加，但氣象條件逐漸變得不利于擴(kuò)散，如氣壓升高、風(fēng)速減小、出現(xiàn)逆溫層。此時大氣邊界層高度降低，污染物在近地面累積，濃度逐漸升高，空氣質(zhì)量開始惡化，但可能尚未達(dá)到嚴(yán)重污染水平。*穩(wěn)定/峰值階段：特征是不利氣象條件（如持續(xù)高壓、靜風(fēng)、強(qiáng)逆溫）控制，同時可能伴有持續(xù)或集中的污染排放（如不利風(fēng)向帶來的區(qū)域外傳輸、燃煤高峰期）。此時污染物擴(kuò)散能力極差，排放的污染物大量累積，空氣質(zhì)量達(dá)到或接近嚴(yán)重污染水平，AQI持續(xù)處于高位，能見度顯著下降。*消散階段：特征是不利氣象條件開始減弱或移除，如風(fēng)向轉(zhuǎn)變、風(fēng)速增大、出現(xiàn)降水或新的降水前兆（如輻射逆溫被破壞）、氣壓下降等。這些條件有利于大氣垂直混合和水平擴(kuò)散，將累積的污染物稀釋和輸送到外地，空氣質(zhì)量開始逐漸改善。**解析思路：*明確劃分三個階段：累積、穩(wěn)定/峰值、消散。結(jié)合每個階段的關(guān)鍵氣象特征（靜穩(wěn)、逆溫、風(fēng)力、邊界層高度、降水等）和相應(yīng)的污染物變化特征（累積、峰值、消散），進(jìn)行邏輯闡述。3.從區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的角度，論述我國北方地區(qū)（如京津冀）實施聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制在防治霧霾天氣方面的必要性和主要措施。*必要性：京津冀地區(qū)霧霾問題具有顯著的區(qū)域傳輸特征，單一地區(qū)的治理效果有限，污染物可能從周邊地區(qū)輸入。同時，區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、交通結(jié)構(gòu)相似，污染源分布廣泛。因此，必須打破行政壁壘，實施區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控，才能有效控制區(qū)域整體污染水平，實現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量的整體改善。*主要措施：包括制定區(qū)域統(tǒng)一或協(xié)調(diào)的空氣質(zhì)量改善目標(biāo)；建立區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和會商機(jī)制，實現(xiàn)信息共享和預(yù)警聯(lián)動；實施統(tǒng)一的重污染天氣應(yīng)急響應(yīng)措施，如區(qū)域限產(chǎn)停產(chǎn)、區(qū)域限行等；協(xié)同控制區(qū)域主要污染物排放總量（SO?、NOx、PM2.5）；推動區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整；加強(qiáng)區(qū)域間的政策協(xié)調(diào)和資金支持。**解析思路：*先論證必要性（區(qū)域傳輸、污染源分布、單一治理局限性、區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的要求）。再闡述主要措施（目標(biāo)統(tǒng)一、監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急聯(lián)動、總量控制、結(jié)構(gòu)調(diào)整、政策協(xié)調(diào)等），體現(xiàn)系統(tǒng)性和協(xié)同性。四、案例分析題某中等城市在冬季某段時間連續(xù)出現(xiàn)了嚴(yán)重霧霾天氣，導(dǎo)致空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）持續(xù)爆表，能見度低，市民出行受到嚴(yán)重影響。請結(jié)合你所學(xué)的《應(yīng)用氣象學(xué)》知識，分析此次嚴(yán)重霧霾事件可能的主要成因（從氣象條件和大氣污染物排放兩個方面分析），并提出在該城市短期內(nèi)可以采取的應(yīng)急響應(yīng)措施和長期有效的防治建議。*可能的主要成因分析：*氣象條件方面：*近地面出現(xiàn)持續(xù)性的逆溫層，特別是夜間的輻射逆溫，以及白天穩(wěn)定性的混合層高度較低，限制了污染物的垂直擴(kuò)散。*風(fēng)速較小，尤其是靜風(fēng)或小風(fēng)天氣，導(dǎo)致近地面污染物水平擴(kuò)散能力極弱，易于在本地累積。*氣溫較低，可能伴隨著水汽條件的滿足，如果存在前體物，則易形成霧或增加氣溶膠的吸濕增長，加重霾的污染程度。*城市下墊面效應(yīng)（如高樓環(huán)繞形成的狹管效應(yīng)、熱島效應(yīng)可能加劇邊界層穩(wěn)定）可能加劇了局地污染。*大氣污染物排放方面：*燃煤污染：冬季取暖燃煤量大幅增加，特別是城中村、部分企業(yè)和居民使用燃煤爐灶或低效鍋爐，產(chǎn)生大量SO?、NOx、煙塵和VOCs。*交通排放：城市機(jī)動車保有量持續(xù)增長，尤其在冬季低溫和不利氣象條件下，尾氣排放（特別是NOx和顆粒物）不易充分?jǐn)U散，且尾氣中的VOCs是二次有機(jī)氣溶膠的重要前體物。*工業(yè)排放：若城市周邊存在工業(yè)企業(yè)（如化工廠、水泥廠、鋼鐵廠等），在不利氣象條件下，其排放的污染物（SO?、NOx、顆粒物、VOCs等）會大量累積。*揚(yáng)塵污染：冬季干燥多風(fēng)，或城市建設(shè)、道路維護(hù)等活動產(chǎn)生的揚(yáng)塵也是PM10和部分PM2.5的貢獻(xiàn)來源。*區(qū)域傳輸：該城市可能受到周邊地區(qū)污染物的傳輸影響，特別是鄰近的工業(yè)區(qū)或重污染區(qū)域。*二次污染貢獻(xiàn)：在不利氣象條件下，排放的SO?、NOx、VOCs等通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸鹽、硝酸鹽、二次有機(jī)氣溶膠等二次污染物，其對PM2.5的貢獻(xiàn)率可能很高，是加重霧霾的重要機(jī)制。*應(yīng)急響應(yīng)措施（短期）：*issuingAlertsandRestrictions:發(fā)布重污染天氣預(yù)警，并根據(jù)預(yù)警級別采取相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)措施，如：*機(jī)動車限行（按尾號輪換或全天限行）。*部分行業(yè)企業(yè)（特別是高排放行業(yè)）實施停產(chǎn)、限產(chǎn)措施。*揚(yáng)塵控制措施加強(qiáng)（如道路灑水、建筑工地封閉）。*停止土方作業(yè)等戶外作業(yè)。*鼓勵市民綠色出行（公交、地鐵免費或優(yōu)惠）。*減少非必要的戶外活動。*防治建議（長期）：*OptimizeIndustrialStructure:調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，淘汰落后產(chǎn)能，發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和綠色產(chǎn)業(yè)。*TransformEnergyStructure:大力發(fā)展清潔能源和可再生能源（如天然氣、風(fēng)電、太陽能），逐步替代燃煤，提高能源利用效率。*ImproveTrafficEmissionStandards:提升機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)，推廣新能源汽車，優(yōu)化城市交通布局，發(fā)展智能交通。*StrengthenConstructionDustControl:建立健全建筑工地、道路揚(yáng)塵的監(jiān)控和管理體系，推廣使用預(yù)拌混凝土、裝配式建筑等。*ImplementCleanHeating:推進(jìn)“煤改氣”、“煤改電”工程，推廣使用清潔高效取暖設(shè)備。*EnhanceVOCsEmissionControl:加強(qiáng)工業(yè)源和生活源VOCs排放的監(jiān)管和治理。*EstablishRegionalCoordinationMechanism:加強(qiáng)與周邊城市的聯(lián)防聯(lián)控，協(xié)同治理區(qū)域污染。*ImproveMonitor