2025年大學《地球系統科學》專業(yè)題庫——地球系統模擬在城市規(guī)劃中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的字母填入括號內）1.地球系統科學通常認為地球是一個由哪些主要圈層耦合構成的復雜系統？（）A.大氣圈、水圈、巖石圈B.大氣圈、水圈、生物圈、冰雪圈C.大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈、冰雪圈、人類活動系統D.生物圈、巖石圈、冰雪圈、人類活動系統2.下列哪項不是地球系統模擬（ESSM）的主要目標？（）A.理解地球系統的運行機制B.預測地球系統未來的變化趨勢C.為人類決策提供科學依據D.直接進行城市建設的物理改造3.在城市規(guī)劃中應用地球系統模擬，其核心優(yōu)勢在于？（）A.可以完全精確地預測城市建設的最終成本B.能夠模擬城市中所有居民的個人行為C.提供一種綜合評估城市發(fā)展與環(huán)境相互作用的方法D.自動生成最優(yōu)的城市規(guī)劃布局方案4.以下哪類地球系統模型最常用于模擬城市區(qū)域的溫度變化和局地環(huán)流？（）A.大氣環(huán)流模型（GCM）B.水文模型C.城市冠層模型（UCM）D.生態(tài)系統模型5.將氣候模型、水文模型和社會經濟模型耦合起來進行城市模擬，主要目的是？（）A.僅預測城市未來的氣候狀況B.僅評估城市水資源供需情況C.理解社會經濟活動如何影響環(huán)境，以及環(huán)境變化如何反作用于社會經濟D.提高單個模型計算精度6.城市擴張對區(qū)域水循環(huán)產生的主要影響之一是？（）A.增加區(qū)域蒸散發(fā)總量B.提高區(qū)域地表徑流系數，增加洪水風險C.減少區(qū)域地下水補給D.改善區(qū)域空氣濕度7.在使用地球系統模擬評估城市綠地生態(tài)服務功能時，通常重點考慮哪些服務？（）A.經濟服務（如礦產開采）B.調節(jié)服務（如緩解熱島、凈化空氣、涵養(yǎng)水源）C.文化服務（如城市景觀美化）D.支撐服務（如土壤形成）中與城市環(huán)境直接相關部分8.下列哪項不屬于地球系統模擬在城市規(guī)劃應用中需要考慮的關鍵不確定性來源？（）A.模型結構本身的簡化假設B.輸入數據（如土地利用、人口）的精度和時效性C.城市居民行為模式的隨機性D.計算資源的限制二、填空題9.地球系統模擬通常涉及多個子模型的__________，以模擬不同圈層之間的相互作用。10.城市化過程通過改變地表性質和__________，顯著影響區(qū)域能量平衡和水循環(huán)。11.評估地球系統模擬在城市規(guī)劃中應用效果時，需要關注模擬結果的__________和__________。12.在進行城市交通與空氣污染耦合模擬時，需要考慮交通排放對__________的影響，以及污染物在__________中的擴散過程。13.地球系統模擬結果通常具有__________，需要結合其他信息進行綜合解讀和決策。14.將ESSM應用于城市規(guī)劃需要跨學科的知識融合，涉及自然科學、__________和工程學等多個領域。三、名詞解釋15.地球系統耦合16.城市熱島效應17.模型驗證18.社會經濟反饋機制四、簡答題19.簡述地球系統模擬的基本原理及其在城市規(guī)劃中發(fā)揮作用的主要途徑。20.比較城市尺度和區(qū)域尺度地球系統模擬在目標、數據需求和主要側重方面的異同。21.描述在使用地球系統模擬評估城市擴展對生態(tài)系統服務功能影響時，可能涉及的主要模型類型和關鍵模擬環(huán)節(jié)。22.論述在規(guī)劃城市綠地系統以改善城市微氣候時，地球系統模擬可以提供哪些方面的支持？并說明其局限性。五、論述題23.結合具體例子，論述地球系統模擬如何幫助城市規(guī)劃者評估不同城市發(fā)展策略（如緊湊型城市、綠色基礎設施優(yōu)先）對環(huán)境可持續(xù)性的潛在影響，并分析這種應用帶來的挑戰(zhàn)和不確定性。---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.C5.C6.B7.B8.D二、填空題9.耦合10.大氣邊界層11.準確性；可靠性12.空氣質量；大氣13.不確定性14.社會三、名詞解釋15.地球系統耦合：指地球系統內部不同圈層（大氣、水、生物、巖石、冰雪圈等）以及人與自然系統之間通過能量、物質和信息的交換與相互作用而形成的相互聯系和影響。16.城市熱島效應：指城市地區(qū)的氣溫顯著高于周邊郊區(qū)的現象，主要由城市下墊面性質改變（如水泥、瀝青吸收更多熱量）、人工熱源排放、綠地和水體減少、大氣污染物累積等因素導致。17.模型驗證：指通過比較模型模擬結果與實際觀測數據，評估模型對現實系統表征的準確性和可靠性的過程。18.社會經濟反饋機制：指城市社會經濟活動（如人口增長、經濟發(fā)展、土地利用變化、技術進步、政策制定等）對環(huán)境系統產生影響，同時環(huán)境系統的變化又反過來影響社會經濟活動的各種相互作用和調節(jié)機制。四、簡答題19.解析思路：*首先回答ESSM基本原理：系統觀、整體性、相互作用、反饋機制、非線性。*然后說明其在城市規(guī)劃中發(fā)揮作用的途徑：*模擬城市增長及其環(huán)境影響（如熱島、空氣污染、水資源壓力）。*評估不同規(guī)劃方案（如綠地布局、交通政策、建筑形態(tài)）的環(huán)境效應。*預測氣候變化對城市系統的潛在風險和機遇。*為制定基于科學證據的可持續(xù)發(fā)展城市戰(zhàn)略提供支持。20.解析思路：*目標：城市尺度關注局部詳細過程（如微氣候、交通流），區(qū)域尺度關注更大范圍的整體影響（如區(qū)域氣候、水循環(huán)）。*數據需求：城市尺度需要更高分辨率、更精細的地形、土地利用、社會經濟數據；區(qū)域尺度數據相對粗略但需覆蓋更廣范圍。*側重：城市尺度側重于人類活動對環(huán)境的局地放大效應和精細管理；區(qū)域尺度側重于城市作為區(qū)域系統的一部分，與其他區(qū)域要素的相互作用。21.解析思路：*模型類型：可能涉及城市冠層模型（UCM）模擬微氣候，生態(tài)模型（如InVEST模塊）評估服務功能（如蒸散、固碳、生物多樣性），水文模型模擬水循環(huán)影響。*關鍵環(huán)節(jié)：需要收集城市高分辨率地形、土地利用、植被覆蓋、建筑材料等數據；選擇或構建合適的模型；設置模擬場景（如不同綠地布局方案）；運行模擬并獲取結果（如溫度分布、蒸散發(fā)量、服務功能值）；分析比較不同場景的結果，評估綠地系統的效益。22.解析思路：*ESSM支持方面：*模擬不同綠地配置（位置、面積、類型）對城市氣溫的影響，輔助熱島緩解規(guī)劃。*模擬綠地對空氣污染物（如O3,PM2.5）的吸收、滯留和轉化效果，優(yōu)化空氣質量管理。*模擬綠地對局地降水、徑流的影響，輔助城市雨水管理和洪水控制。*評估綠地系統對城市生物多樣性、居民福祉等生態(tài)服務功能的影響。*局限性：*模型簡化：難以完全刻畫城市復雜幾何結構和人類行為的細節(jié)。*數據精度：依賴輸入數據的準確性，城市數據獲取往往困難。*不確定性：模型參數、結構和輸入數據均存在不確定性，影響結果可靠性。*計算成本：高分辨率城市模擬計算量大，時效性可能受限。*動態(tài)適應：模型難以完全捕捉城市快速發(fā)展和居民行為變化的動態(tài)性。五、論述題23.解析思路：*引入：簡述城市面臨的環(huán)境挑戰(zhàn)（如氣候變化適應、資源高效利用、生態(tài)保護）以及ESSM作為綜合評估工具的作用。*ESSM支持評估：*緊湊型城市策略：模擬緊湊發(fā)展模式下的交通流量變化（可能減少）、能源消耗（可能降低）、熱島效應（可能減弱，但需考慮密度效應）、綠地可達性（可能提高）、生物多樣性影響（可能受擠壓）等，評估其對環(huán)境可持續(xù)性的綜合影響。*綠色基礎設施優(yōu)先策略：模擬增加綠地和水體后對區(qū)域微氣候（降溫增濕）、雨洪管理（削減徑流）、空氣質量（凈化）、碳匯（增加）、熱島效應（緩解）、生物通道（構建）等方面的具體效益和空間分布，評估其對環(huán)境可持續(xù)性的貢獻。*多指標綜合評估：強調ESSM可以同時模擬多個環(huán)境指標（如溫室氣體排放、水資源消耗、空氣質量、生物多樣性指數等），進行綜合績效評估，而傳統方法往往只能關注單一指標。*挑戰(zhàn)與不確定性：*模型不確定性：指出模型本身結構、參數化和輸入數據的誤差會影響評估結果的準確性。*社會經濟不確定性：強調城市發(fā)展路徑、技術進步、政策執(zhí)行等社會經濟因素充滿變數，增加了模擬預測的不確定性。*數據限制：城市動態(tài)變化快，獲取及時、準確