2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——冰蓋運(yùn)動(dòng)與氣候變化的關(guān)聯(lián)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.冰流的主要驅(qū)動(dòng)力來源于（）。A.冰川表面坡度產(chǎn)生的重力分量B.冰川底部與基巖之間的滑動(dòng)摩擦C.冰川內(nèi)部晶粒間的粘滯力D.外部風(fēng)力對(duì)冰川表面的作用2.下列哪種冰流模型主要考慮冰的粘塑性變形？（）A.滑動(dòng)模型B.拉普拉斯模型C.流變模型（如Nye模型）D.邊界元模型3.冰蓋對(duì)地球氣候系統(tǒng)的主要正反饋機(jī)制是（）。A.冰蓋消融增加海洋熱容量，延緩氣候變暖B.冰蓋擴(kuò)張?jiān)黾拥乇矸凑章剩瓷涓嗵栞椛?，進(jìn)一步冷卻氣候C.冰蓋消融釋放儲(chǔ)存的淡水，改變洋流，加劇氣候變率D.冰蓋擴(kuò)張減少蒸發(fā)，降低大氣濕度，導(dǎo)致氣候更干旱4.能夠直接測(cè)量冰面垂直運(yùn)動(dòng)速度的地球物理方法是（）。A.衛(wèi)星測(cè)高B.GPS大地測(cè)量C.雷達(dá)高度計(jì)D.冰芯鉆探5.冰芯中能夠記錄過去氣候環(huán)境信息的主要載體是（）。A.冰晶顆粒B.包裹在冰晶中的氣泡C.冰層中的塵埃D.冰蓋基底的反射信號(hào)6.全球變暖背景下，導(dǎo)致格陵蘭冰蓋加速消融的最主要因素是（）。A.海洋浮冰的減少B.大氣中二氧化碳濃度的增加C.冰蓋下方基巖的侵蝕D.地震活動(dòng)頻率的升高7.下列哪項(xiàng)技術(shù)主要用于測(cè)量冰川基底的起伏和形變？（）A.衛(wèi)星雷達(dá)干涉測(cè)量（InSAR）B.全球定位系統(tǒng)（GPS）C.重力衛(wèi)星測(cè)量（如GRACE）D.微波輻射計(jì)8.冰蓋質(zhì)量平衡（MBB）是指（）。A.冰蓋內(nèi)部冰的密度變化率B.冰蓋表面消融量和底部積累量的差值C.冰蓋對(duì)海平面的凈貢獻(xiàn)速率D.冰蓋運(yùn)動(dòng)速度的季節(jié)性變化9.傳統(tǒng)的冰流速度測(cè)量方法之一是（）。A.遙感測(cè)速B.重復(fù)GPS測(cè)量C.激光掃描D.地震波探測(cè)10.氣候模型中包含冰蓋動(dòng)力學(xué)模塊的主要目的是（）。A.提高大氣環(huán)流模擬的精度B.準(zhǔn)確預(yù)測(cè)全球海平面上升的速率C.模擬冰川泥石流的發(fā)生頻率D.研究冰蓋內(nèi)部的水文過程二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述影響冰流速度的主要因素。2.解釋什么是冰蓋正反饋機(jī)制，并舉例說明。3.簡(jiǎn)述衛(wèi)星遙感技術(shù)在冰蓋運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。4.描述冰芯如何為我們提供過去氣候變化的證據(jù)。三、論述題（每題10分，共30分）1.論述冰蓋消融對(duì)全球海平面上升的貢獻(xiàn)機(jī)制，并分析未來可能的變化趨勢(shì)。2.結(jié)合地球物理觀測(cè)手段，討論如何評(píng)估冰蓋的穩(wěn)定性及其對(duì)氣候變化的敏感性。3.分析冰蓋-氣候系統(tǒng)相互作用中的主要物理過程和反饋機(jī)制，并說明其在地球氣候系統(tǒng)中的作用。試卷答案一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.A*解析思路：冰流的主要驅(qū)動(dòng)力是冰體在重力作用下克服摩擦力沿地表坡度下滑。表面坡度產(chǎn)生的重力分量是驅(qū)動(dòng)力的主要來源。2.C*解析思路：流變模型（如Nye模型）基于冰的粘塑性變形來描述冰的流動(dòng)行為，考慮了冰的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和流變律?；瑒?dòng)模型主要考慮底滑。拉普拉斯模型通常指流體力學(xué)中的基本方程。邊界元模型是一種數(shù)值方法。3.B*解析思路：冰蓋正反饋機(jī)制指冰蓋的消融（或退縮）導(dǎo)致地表反照率降低（或增加暴露的深色基底），吸收更多太陽輻射，進(jìn)而加速消融（或退縮），導(dǎo)致氣候系統(tǒng)進(jìn)一步變暖（或變冷）。選項(xiàng)B描述了反照率反饋機(jī)制。4.B*解析思路：GPS通過接收多顆衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算接收機(jī)位置，可以精確測(cè)量冰面的三維坐標(biāo)變化，從而得到垂直和水平運(yùn)動(dòng)速度。衛(wèi)星測(cè)高測(cè)量的是海面高度，間接反映冰蓋質(zhì)量變化。雷達(dá)高度計(jì)測(cè)量的是海面或冰面到衛(wèi)星的距離變化。冰芯鉆探獲取冰芯樣本進(jìn)行年代測(cè)定和成分分析。5.B*解析思路：冰芯中的氣泡封裝了過去大氣樣本，通過分析氣泡成分（如氣體濃度）可以重建古大氣氣體（如CO2,CH4）歷史。冰層中的塵?？梢苑从彻怒h(huán)境（如火山活動(dòng)、風(fēng)塵來源）和冰流速度。冰晶和基底信號(hào)不是主要的氣候信息載體。6.B*解析思路：全球變暖導(dǎo)致近地表空氣溫度升高，加劇了格陵蘭冰蓋表面的融化，形成了更多的融水，這些融水會(huì)滲透到冰蓋內(nèi)部，在冰體內(nèi)部形成通道（meltwaterchannels），降低了冰的粘度，并潤滑了冰底界面，顯著增加了冰流速度，加速了冰蓋的消融。7.C*解析思路：重力衛(wèi)星（如GRACE及后續(xù)任務(wù)如GOCE）通過測(cè)量地球重力場(chǎng)的微小變化來探測(cè)地表質(zhì)量分布的不均勻性。冰蓋的重量會(huì)使其下方的基巖產(chǎn)生沉降，同時(shí)冰蓋內(nèi)部的冰流和融化也會(huì)引起質(zhì)量變化，這些都會(huì)反映在重力場(chǎng)的變化上，從而可以反演基底的起伏和形變。InSAR測(cè)量地表形變。GPS測(cè)量冰面運(yùn)動(dòng)。微波輻射計(jì)測(cè)量表面溫度或雪水當(dāng)量。8.B*解析思路：冰蓋質(zhì)量平衡定義為冰蓋在單位時(shí)間內(nèi)，通過表面消融/升華、降水/積雪以及冰流（通過冰前區(qū)域）等過程獲得的冰量與損失冰量的差值。它是描述冰蓋厚度變化率的關(guān)鍵參數(shù)。9.B*解析思路：傳統(tǒng)的冰流速度測(cè)量方法包括標(biāo)記法（如插入標(biāo)記桿或放置標(biāo)記塊）并在一段時(shí)間后重新測(cè)量其位置，以及使用GPS進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)。遙感測(cè)速是現(xiàn)代方法。激光掃描主要用于地形測(cè)繪。地震波探測(cè)主要用于探測(cè)冰下結(jié)構(gòu)和基巖。10.B*解析思路：氣候模型包含冰蓋動(dòng)力學(xué)模塊的主要目的是將冰蓋作為氣候系統(tǒng)的一個(gè)積極反饋環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬。冰蓋的體積和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)隨氣候變化而變化，反過來，冰蓋的變化（如融化、增長(zhǎng)）也會(huì)顯著影響氣候（如反照率、海平面、洋流），因此必須耦合冰蓋模型才能更準(zhǔn)確地模擬和預(yù)測(cè)氣候演變，特別是長(zhǎng)期海平面上升等關(guān)鍵指標(biāo)。二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述影響冰流速度的主要因素。*解析思路：回答應(yīng)涵蓋驅(qū)動(dòng)力和制約因素。驅(qū)動(dòng)力主要是表面坡度（提供動(dòng)力）和底滑（提供潤滑）。制約因素包括冰溫（溫度高，冰更軟，速度加快）、冰流匯聚/輻散（匯聚處應(yīng)力大，速度慢；輻散處應(yīng)力小，速度快）、基底地形（陡坡、基巖摩擦、水壓）、冰流分叉與合并（分叉處速度減慢）、冰的流變性質(zhì)（粘度隨應(yīng)力、溫度變化）。2.解釋什么是冰蓋正反饋機(jī)制，并舉例說明。*解析思路：首先定義正反饋機(jī)制（一個(gè)變化導(dǎo)致另一個(gè)加強(qiáng)該變化的過程）。然后舉例說明冰蓋相關(guān)的正反饋。最典型的例子是反照率反饋：冰蓋消融，暴露出darker（深色）的基底或水面，反照率降低，吸收更多太陽輻射，導(dǎo)致進(jìn)一步消融。另一個(gè)例子是冰下融化反饋：變暖導(dǎo)致冰下融化加劇，形成水槽，潤滑冰底，加速冰流，導(dǎo)致更多消融。3.簡(jiǎn)述衛(wèi)星遙感技術(shù)在冰蓋運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。*解析思路：說明遙感技術(shù)（特別是衛(wèi)星）如何非接觸、大范圍、重復(fù)性地監(jiān)測(cè)冰蓋。主要應(yīng)用包括：利用雷達(dá)干涉測(cè)量（InSAR）技術(shù)監(jiān)測(cè)冰面表面形變速度，從而推算冰流速度；利用衛(wèi)星測(cè)高技術(shù)監(jiān)測(cè)冰蓋頂面高程變化，間接反映質(zhì)量平衡；利用合成孔徑雷達(dá)（SAR）或光學(xué)衛(wèi)星觀測(cè)冰蓋表面特征變化、裂縫、融水湖等，輔助分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和穩(wěn)定性；利用激光高度計(jì)（如GLASS）監(jiān)測(cè)冰蓋表面高程變化。4.描述冰芯如何為我們提供過去氣候變化的證據(jù)。*解析思路：說明冰芯是古氣候信息的直接載體。首先，冰芯中的氣泡包含了不同時(shí)期的大氣樣本，通過分析氣泡中溫室氣體（CO2,CH4）的濃度，可以重建過去大氣成分變化。其次，冰芯本身的物理性質(zhì)，如冰的密度、氣泡間距，可以反映過去的溫度變化。冰芯中的雜質(zhì)（如火山灰、塵土、花粉）可以提供關(guān)于火山活動(dòng)、風(fēng)塵來源、植被變化等信息。此外，冰芯中的同位素（如氧同位素18O,氫同位素D）比率變化與過去的溫度和降水蒸發(fā)循環(huán)有關(guān)，是重建古溫度和古降水的重要指標(biāo)。三、論述題（每題10分，共30分）1.論述冰蓋消融對(duì)全球海平面上升的貢獻(xiàn)機(jī)制，并分析未來可能的變化趨勢(shì)。*解析思路：首先闡述貢獻(xiàn)機(jī)制：冰蓋消融（包括表面消融和內(nèi)部融化）導(dǎo)致冰蓋質(zhì)量損失，這些失去的冰最終匯入海洋，直接導(dǎo)致全球海平面上升。需要區(qū)分格陵蘭和南極冰蓋，說明其潛在貢獻(xiàn)量巨大。其次，分析未來趨勢(shì)：指出全球變暖是主要驅(qū)動(dòng)力，預(yù)計(jì)未來幾十年冰蓋將繼續(xù)加速消融?？梢越Y(jié)合當(dāng)前研究，說明格陵蘭冰蓋消融速度加快的貢獻(xiàn)比例在增加，南極冰蓋（特別是西南極）也存在不穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)。強(qiáng)調(diào)這是海平面上升的主要不確定性來源之一，趨勢(shì)通常是持續(xù)上升。2.結(jié)合地球物理觀測(cè)手段，討論如何評(píng)估冰蓋的穩(wěn)定性及其對(duì)氣候變化的敏感性。*解析思路：說明評(píng)估穩(wěn)定性和敏感性的方法和思路。穩(wěn)定性評(píng)估：利用多種觀測(cè)手段綜合判斷。GPS測(cè)量冰面運(yùn)動(dòng)速度和加速度，揭示冰流變化。衛(wèi)星雷達(dá)干涉測(cè)量（InSAR）監(jiān)測(cè)冰面形變和速度場(chǎng)變化。衛(wèi)星測(cè)高監(jiān)測(cè)冰蓋頂面高程變化，反映質(zhì)量損失速率。重力衛(wèi)星（GRACE）監(jiān)測(cè)冰蓋質(zhì)量變化。冰芯記錄過去冰流和消融速率的變化。通過分析這些觀測(cè)數(shù)據(jù)，可以識(shí)別冰流加速區(qū)域、潛在的斷裂帶（如Rochefort冰架）、冰下融化加劇區(qū)域等，判斷冰蓋整體或局部的穩(wěn)定性。敏感性分析：通過觀測(cè)不同氣候區(qū)（如暖濕氣流影響區(qū)）冰蓋響應(yīng)的差異，或利用氣候模型模擬不同氣候變化情景下冰蓋的響應(yīng)，評(píng)估冰蓋對(duì)溫度、降水等氣候因素的敏感程度。結(jié)合觀測(cè)到的過去氣候時(shí)期冰蓋變化與氣候波動(dòng)的關(guān)系，可以推斷其對(duì)未來氣候變化的潛在響應(yīng)幅度。3.分析冰蓋-氣候系統(tǒng)相互作用中的主要物理過程和反饋機(jī)制，并說明其在地球氣候系統(tǒng)中的作用。*解析思路：分析相互作用的核心是能量和質(zhì)量的交換，主要通過輻射、熱量、水汽和冰雪質(zhì)量變化實(shí)現(xiàn)。主要物理過程：冰蓋的反照率效應(yīng)（Albedoeffect）：冰面反射率高，吸收太陽輻射少；冰蓋消融時(shí)，反照率降低，吸收更多輻射。冰蓋的溫室氣體效應(yīng)：冰芯記錄顯示，過去氣候變暖時(shí)，冰蓋融化，大氣中CO2濃度升高，形成正反饋。冰蓋的質(zhì)量平衡（MBB）：氣候變化影響冰的積累和消融，導(dǎo)致冰蓋質(zhì)量變化，進(jìn)而影響海平面。冰蓋對(duì)海洋的物理影響：通過冰流注入海洋改變洋流模式，影響區(qū)域