2025年大學(xué)《地球系統(tǒng)科學(xué)》專業(yè)題庫——地球系統(tǒng)模型與短期氣候預(yù)測考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪一項(xiàng)不屬于地球系統(tǒng)模型（ESM）通常耦合的核心компонент（component）？A.大氣模型B.海洋模型C.冰凍圈模型D.社會經(jīng)濟(jì)模型2.厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）現(xiàn)象主要涉及哪些主要海洋區(qū)域之間的海溫異常變化？A.太平洋和大西洋B.印度洋和太平洋C.大西洋和北太平洋D.南太平洋和北大西洋3.短期氣候預(yù)測（SCP）通常關(guān)注的時(shí)間尺度范圍是？A.幾天到幾周B.幾個(gè)月到幾年C.幾十年到幾百年D.幾個(gè)世紀(jì)到幾千年4.在地球系統(tǒng)模型中，陸面過程模型主要模擬哪些關(guān)鍵地表過程？A.輻射傳輸和大氣環(huán)流B.降水形成和大氣波動C.蒸發(fā)、蒸騰和土壤水分變化D.海流運(yùn)動和海表溫度變化5.統(tǒng)計(jì)短期氣候預(yù)測方法中，利用歷史觀測數(shù)據(jù)和當(dāng)前大氣狀態(tài)來預(yù)測未來氣候的方法通常稱為？A.集合預(yù)報(bào)B.模式輸出統(tǒng)計(jì)（MOS）C.遙相關(guān)型式分析D.統(tǒng)計(jì)降尺度方法6.地球系統(tǒng)模型（ESM）進(jìn)行氣候模擬時(shí)，所謂的“內(nèi)在不確定性”主要來源于？A.模型結(jié)構(gòu)差異B.輸入的強(qiáng)迫數(shù)據(jù)不同C.模型參數(shù)設(shè)置的差異D.無法避免的隨機(jī)擾動7.以下哪項(xiàng)技術(shù)通常用于將高分辨率數(shù)值模式（如GCM）的輸出結(jié)果，應(yīng)用于更精細(xì)的地表區(qū)域（如某流域）？A.集合經(jīng)驗(yàn)似然（EL）B.模式輸出統(tǒng)計(jì)（MOS）C.統(tǒng)計(jì)降尺度方法D.多模式集合平均8.短期氣候預(yù)測業(yè)務(wù)中，評估預(yù)測技巧常用的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量是？A.預(yù)測概率評分（BrierScore）B.相關(guān)系數(shù)C.誤差方差D.CRPS（連續(xù)概率積分）9.哪種類型的短期氣候預(yù)測方法主要依賴于對大氣動力學(xué)方程進(jìn)行積分？A.統(tǒng)計(jì)方法B.動力方法C.遙相關(guān)方法D.指數(shù)方法10.地球系統(tǒng)模型（ESM）的“參數(shù)化方案”指的是？A.模型的數(shù)學(xué)方程B.模型的計(jì)算網(wǎng)格C.對某些復(fù)雜過程進(jìn)行簡化和數(shù)學(xué)表達(dá)的公式D.模型輸入的邊界條件二、填空題（每空2分，共20分）1.地球系統(tǒng)模型（ESM）通常整合了大氣、海洋、海冰、陸面和______等關(guān)鍵圈層的過程。2.短期氣候預(yù)測（SCP）的核心挑戰(zhàn)之一是有效______氣候系統(tǒng)內(nèi)部的不確定性。3.利用集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)的輸出，通過統(tǒng)計(jì)方法得到預(yù)測區(qū)未來天氣氣候概率的方法稱為______。4.大氣中的溫室氣體，如二氧化碳和水汽，通過吸收和發(fā)射紅外輻射，導(dǎo)致地球系統(tǒng)產(chǎn)生______效應(yīng)，進(jìn)而影響全球能量平衡。5.某些氣候現(xiàn)象在不同地理位置表現(xiàn)出時(shí)間和空間上的相關(guān)關(guān)系，這些相關(guān)模式被稱為______。6.地球系統(tǒng)模型（ESM）為了模擬某些難以直接量化的過程（如云的微物理過程），需要采用______來進(jìn)行近似描述。7.評估短期氣候預(yù)測準(zhǔn)確性的一個(gè)重要方面是考慮其______，即預(yù)測結(jié)果的不確定性范圍。8.季節(jié)到年際尺度的氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源管理等方面有重要影響，是______的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。9.除了ENSO，影響短期氣候預(yù)測的另一個(gè)重要遙相關(guān)型式是北大西洋濤動（______）。10.將長時(shí)間序列的觀測數(shù)據(jù)（如月平均氣溫）與模式輸出進(jìn)行比較，以檢驗(yàn)?zāi)Ｊ侥M效果的方法屬于______評估。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述地球系統(tǒng)模型（ESM）中，大氣模型、海洋模型和陸面模型之間相互作用的物理機(jī)制。2.簡要說明什么是集合預(yù)報(bào)，并列舉至少兩種產(chǎn)生集合預(yù)報(bào)成員的主要方法。3.簡述短期氣候預(yù)測（SCP）中，統(tǒng)計(jì)方法與動力方法各自的主要優(yōu)缺點(diǎn)。四、論述題（10分）結(jié)合地球系統(tǒng)模型（ESM）的基本概念，論述其在短期氣候預(yù)測（SCP）中可能扮演的角色、面臨的挑戰(zhàn)以及未來的發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.C5.B6.D7.C8.A9.B10.C二、填空題1.生物地球化學(xué)循環(huán)2.處理3.集合經(jīng)驗(yàn)似然（EL）或統(tǒng)計(jì)降尺度4.溫室效應(yīng)5.遙相關(guān)型式6.參數(shù)化方案7.預(yù)測不確定性8.短期氣候預(yù)測9.NAO10.統(tǒng)計(jì)三、簡答題1.解析思路：考察對ESM耦合機(jī)制的理解。需分別說明大氣、海洋、陸面模型模擬的核心過程，以及它們之間如何通過能量、水分、物質(zhì)進(jìn)行交換。例如，大氣與海洋通過熱量和動量交換相互作用；海洋與陸面通過海陸風(fēng)環(huán)流、蒸發(fā)蒸騰、河流輸送交換能量和水分；陸面過程（蒸散發(fā)）影響大氣邊界層和降水；大氣環(huán)流影響海洋表面風(fēng)應(yīng)力、溫鹽分布。2.解析思路：考察對集合預(yù)報(bào)概念和方法的掌握。首先要定義集合預(yù)報(bào)是為同一初始狀態(tài)，使用不同參數(shù)化方案、不同模式版本或不同擾動初始條件運(yùn)行多個(gè)模型，得到一組（集合）預(yù)測結(jié)果。然后列舉至少兩種產(chǎn)生擾動的方法，如：①使用不同的模式參數(shù)化方案；②在模式初始場中加入隨機(jī)擾動（如對風(fēng)速、溫度場的擾動）。3.解析思路：考察對兩種預(yù)測方法優(yōu)缺點(diǎn)的比較。統(tǒng)計(jì)方法優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算成本低、可快速提供概率預(yù)報(bào)、適用于數(shù)據(jù)長序列分析；缺點(diǎn)：依賴于歷史統(tǒng)計(jì)關(guān)系，可能失效、對物理機(jī)制理解不足。動力方法優(yōu)點(diǎn)：基于物理方程，理論上更完善、能模擬物理過程演變；缺點(diǎn)：計(jì)算成本高、對初始場精度和模式質(zhì)量依賴性強(qiáng)、集合預(yù)報(bào)產(chǎn)生高質(zhì)量成員困難、小概率事件預(yù)測技巧低。四、論述題解析思路：考察對ESM與SCP結(jié)合的理解深度和綜合分析能力。應(yīng)從幾個(gè)層面展開：*ESM在SCP中的角色：ESM可以運(yùn)行較長的積分時(shí)間，模擬氣候背景態(tài)和年際變率（如ENSO），為短期氣候預(yù)測提供關(guān)鍵的氣候背景信息和模式基礎(chǔ)。ESM輸出可以用于改進(jìn)統(tǒng)計(jì)降尺度方法（提供更優(yōu)的氣候背景場）。一些先進(jìn)的ESM或集合氣候系統(tǒng)模型（CMIP系列模型）本身也包含季節(jié)預(yù)測能力。*面臨的挑戰(zhàn)：ESM通常計(jì)算成本高昂，難以進(jìn)行高分辨率、長時(shí)間跨度（如季節(jié)）的集合預(yù)報(bào)。ESM在模擬某些關(guān)鍵過程（如云、冰凍圈）方面仍有較大不確定性，這會傳遞到短期預(yù)測中。將ESM與統(tǒng)計(jì)方法有效結(jié)合仍需克服數(shù)據(jù)同化、降尺度等技術(shù)難題。短期預(yù)測主要受初始條件擾動影響，ESM更側(cè)重于長期氣候模擬，如何有效利用其信息克服初始不確定性是關(guān)鍵。*