2025年大學(xué)《應(yīng)用氣象學(xué)》專業(yè)題庫——氣象學(xué)在冰川觀測中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡答題（每題6分，共30分）1.請簡述氣溫和降水（固態(tài)）是如何分別影響冰川的物質(zhì)平衡過程。2.解釋輻射平衡在冰川表面能量平衡計算中的意義，并說明影響冰川表面凈輻射的主要氣象因子。3.常用的冰川區(qū)域氣象要素觀測有哪些？選擇其中兩種，說明其在冰川觀測中的具體作用和布設(shè)時應(yīng)考慮的因素。4.簡述自動氣象站（AWS）在冰川氣象觀測中的應(yīng)用優(yōu)勢，并列舉至少三個AWS需要包含的關(guān)鍵氣象傳感器。5.能量平衡法是估算冰川表面消融量的一種常用方法。請簡述其基本原理，并寫出表面能量平衡方程的一般形式。二、論述題（每題10分，共20分）1.試述數(shù)值天氣預(yù)報（NWP）模型在冰川學(xué)研究中的主要應(yīng)用領(lǐng)域，并舉例說明其應(yīng)用實例。2.闡述氣象因素（如氣溫、風(fēng)、降水）對冰川運動速度可能產(chǎn)生的影響機(jī)制，并討論這些影響在氣候變化背景下的潛在后果。三、綜合應(yīng)用題（每題15分，共30分）1.假設(shè)某高山冰川氣象站觀測到連續(xù)三天晴朗無風(fēng)天氣，氣溫逐漸升高，但冰川表面積雪并未明顯消融。請分析可能的原因，并討論大氣環(huán)流和天氣系統(tǒng)類型對此現(xiàn)象的影響。2.簡述利用氣象數(shù)據(jù)估算冰川徑流的基本思路，并說明在估算過程中需要考慮的主要氣象變量及其對徑流的影響方式。試卷答案一、簡答題（每題6分，共30分）1.答案：氣溫直接影響冰川表面消融速率，氣溫越高，消融越快，導(dǎo)致冰川物質(zhì)損失。降水（固態(tài)，如雪）如果超過融化量則增加冰川物質(zhì)積累，如果以雨雪混合狀態(tài)或純雨形式降落，則可能加速消融或?qū)е聦永硌?，改變雪pack結(jié)構(gòu)，影響后續(xù)消融。固態(tài)降水的積累是冰川形成的基礎(chǔ)。解析思路：考察對冰川物質(zhì)平衡基本要素的理解。需明確氣溫與消融的正相關(guān)關(guān)系，以及降水既可能積累也可能因形態(tài)（雨）而加速消融的雙重作用，特別是固態(tài)降水（雪）的積累意義。2.答案：輻射平衡是指到達(dá)冰川表面的凈能量（短波入射輻射與長波有效輻射之差），它是驅(qū)動冰川表面能量平衡和消融過程的主要動力。影響冰川表面凈輻射的主要氣象因子包括：太陽高度角（與季節(jié)、緯度、時間相關(guān)）、大氣透明度（受氣溶膠、云量影響）、表面反照率（受雪的清潔度、雪深、冰雪粒度影響）、大氣長波輻射（受大氣溫度和濕度影響）。解析思路：考察對能量平衡核心概念的理解。首先回答輻射平衡的定義及其在冰川過程中的作用（驅(qū)動消融），然后準(zhǔn)確列出并簡要說明影響凈輻射的關(guān)鍵氣象相關(guān)因素。3.答案：常用的冰川區(qū)域氣象要素觀測包括：氣溫、降水（雪深、雪水當(dāng)量）、風(fēng)（風(fēng)速、風(fēng)向）、濕度、氣壓、凈輻射、表面溫度等。以氣溫為例，其在冰川觀測中的作用是直接計算消融量、研究冰川表面能量平衡、判斷天氣變化對冰川的影響。布設(shè)時需考慮代表性（能反映冰川區(qū)域特點）、避免地面熱量干擾（如使用百葉箱）、便于維護(hù)等因素。以雪深計為例，其作用是監(jiān)測積雪厚度變化，用于計算積雪水量和物質(zhì)平衡。布設(shè)時需考慮避免雪掩埋、能代表積雪特征區(qū)域等因素。解析思路：要求列舉并選擇其一進(jìn)行說明。列舉要全面，說明作用時要緊扣冰川觀測需求（如計算消融、能量平衡、物質(zhì)平衡）。選擇儀器的說明要結(jié)合冰川環(huán)境特點，闡述其具體功能和布設(shè)原則。4.答案：自動氣象站（AWS）在冰川氣象觀測中的優(yōu)勢在于：能夠長期、連續(xù)、自動進(jìn)行多要素自動觀測，數(shù)據(jù)質(zhì)量穩(wěn)定、時間分辨率高；可集成多種傳感器，實現(xiàn)“一站式”觀測；通過無線傳輸實時或準(zhǔn)實時發(fā)送數(shù)據(jù)，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控和資料分析；結(jié)構(gòu)緊湊，適合在人力難以到達(dá)的高山冰川地區(qū)部署。AWS需要包含的關(guān)鍵氣象傳感器通常有：氣象傳感器組（測量氣溫、相對濕度）、降水傳感器（測量雪深、雪水當(dāng)量）、風(fēng)向風(fēng)速傳感器、太陽輻射傳感器（總輻射、凈輻射）、土壤溫度傳感器等。解析思路：考察對AWS技術(shù)特點及其在特定環(huán)境（冰川）應(yīng)用優(yōu)勢的理解。優(yōu)勢要從自動化、連續(xù)性、數(shù)據(jù)質(zhì)量、集成度、遠(yuǎn)程傳輸、適應(yīng)性強(qiáng)等方面回答。傳感器列舉要符合AWS通常配置，并與冰川觀測需求相關(guān)。5.答案：能量平衡法估算冰川表面消融的基本原理是：通過測量或計算到達(dá)冰川表面的凈輻射、sensibleheatflux（感熱通量）、latentheatflux（潛熱通量，主要指升華和蒸發(fā)）以及地面熱量儲存變化，根據(jù)能量守恒定律推算凈能量用于消融的份額。表面能量平衡方程的一般形式為：Rn=H+Le+G，其中Rn為凈輻射，H為感熱通量，Le為潛熱通量，G為地面熱量儲存變化。若忽略G（如短期過程或簡化模型），則Rn≈H+Le，消融量近似與凈能量（Rn）成正比。解析思路：考察對能量平衡法的核心原理和數(shù)學(xué)表達(dá)式的掌握。首先要解釋其基本思想（能量守恒），然后將各個能量分量（凈輻射、感熱、潛熱、地面儲熱）列出，并給出標(biāo)準(zhǔn)方程形式。需要強(qiáng)調(diào)Rn是消融的主要能量來源，并說明簡化情況下的方程。二、論述題（每題10分，共20分）1.答案：NWP模型在冰川學(xué)研究中的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：提供高分辨率氣象場數(shù)據(jù)，用于驅(qū)動冰川物理模型進(jìn)行模擬，如模擬冰川消融、物質(zhì)平衡、徑流過程；預(yù)測未來短期或中期氣候變化背景下冰川區(qū)域氣象條件的變化，評估冰川對氣候變化的響應(yīng)；分析特定天氣事件（如極端降雪、熱浪）對冰川的影響機(jī)制和程度；研究大氣環(huán)流模式（GCM）輸出，評估其模擬冰川區(qū)域氣候的可信度。應(yīng)用實例如：使用NWP數(shù)據(jù)估算阿爾卑斯山區(qū)冰川的日/季節(jié)性消融量；利用NWP模擬結(jié)果評估全球變暖對格陵蘭冰蓋消融的貢獻(xiàn)；分析強(qiáng)降雪事件（如2018年歐洲暴雪）的氣象成因及其對冰川物質(zhì)積累的影響。解析思路：要求闡述應(yīng)用領(lǐng)域并舉例。領(lǐng)域要覆蓋模擬、預(yù)測、分析等方面。舉例需具體，說明是用NWP的什么數(shù)據(jù)/功能解決了什么冰川學(xué)問題，或者模擬/預(yù)測了什么現(xiàn)象。2.答案：氣象因素通過影響冰川表面能量平衡和物質(zhì)狀態(tài)（固態(tài)/液態(tài)轉(zhuǎn)換）間接或直接影響冰川運動速度。具體機(jī)制包括：氣溫升高導(dǎo)致表面消融加劇，形成更多冰川湖或加深裂隙，可能引發(fā)冰崩或冰滑，從而加速冰川運動；高溫高濕天氣可能促進(jìn)冰川內(nèi)部升華和冰體再結(jié)晶，改變冰的力學(xué)性質(zhì)，影響運動；強(qiáng)風(fēng)能將表層冰雪吹走，暴露下伏冰川，加速表面消融，并可能通過風(fēng)壓作用影響冰流；固態(tài)降水（雪）的快速積累如果形成厚實的雪蓋，會增加冰川重量，通過重力驅(qū)動加速運動，但深厚的雪蓋也可能增加滑動阻力。在氣候變化背景下，氣溫升高導(dǎo)致加速消融和可能的冰架崩解（如格陵蘭、阿拉斯加），顯著加劇冰川退縮，并通過反饋機(jī)制（如暴露更多吸熱表面）進(jìn)一步加速消融和運動，對海平面上升和區(qū)域水文產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。解析思路：要求解釋機(jī)制并討論后果。機(jī)制要從能量平衡（消融）、物質(zhì)狀態(tài)（雪壓）、力學(xué)性質(zhì)（升華再結(jié)晶）、風(fēng)壓、重量加載等多個角度說明。后果要結(jié)合氣候變化大背景，討論其對冰川整體運動、穩(wěn)定性以及全球氣候和環(huán)境系統(tǒng)的長遠(yuǎn)影響。三、綜合應(yīng)用題（每題15分，共30分）1.答案：連續(xù)三天晴朗無風(fēng)、氣溫升高但冰川表面積雪未明顯消融，可能的原因包括：氣溫雖然升高，但尚未達(dá)到足以克服夜間降溫或雪層自身隔熱效應(yīng)的融點或融速；大氣濕度較低，晴天條件下蒸發(fā)強(qiáng)烈，導(dǎo)致近地表空氣冷卻，抑制了雪面消融（強(qiáng)烈的潛熱消耗）；積雪層深厚，底層雪溫長期低于0℃，即使表層升溫，熱量傳導(dǎo)緩慢，無法快速融化深層；近期可能有降雪，新雪層覆蓋在舊雪上，新雪具有較低的反照率和較高的導(dǎo)熱性，使得升溫雪面消融較快，但整體積雪厚度變化不大；冰川處于背風(fēng)坡或地形封閉區(qū)域，風(fēng)速小，抑制了熱量交換和升華。解析思路：要求分析多種可能性。需結(jié)合氣象條件（晴、暖、無風(fēng)）和冰川物理特性（雪層結(jié)構(gòu)、溫度、反照率、地形）進(jìn)行推理。考慮的因素應(yīng)涵蓋溫度閾值、潛熱通量（蒸發(fā)冷卻）、熱量傳導(dǎo)、積雪特性（新/舊雪、厚度、反照率）、地形風(fēng)影效應(yīng)等。2.答案：利用氣象數(shù)據(jù)估算冰川徑流的基本思路是：首先通過氣象觀測（主要是氣溫和降水）計算冰川表面的能量平衡，確定消融量（即冰川表面損失的水量）；然后根據(jù)水量平衡原理，知道冰川的徑流（R）等于輸入的水量（P，降雪融化成水）減去消融量（A）再加上冰川內(nèi)部冰融（I，如冰層中氣泡融化）和可能的地下水補(bǔ)給（G），即R=P-A+I+G。在實際估算中，降雪量（P）需要通過觀測或模型估算其雪水當(dāng)量（SWE），即轉(zhuǎn)化為水的雪