2025年大學《海洋科學》專業(yè)題庫——海洋氣候變化及其影響研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.下列哪一項不是導致近現(xiàn)代全球變暖的主要人為因素？A.氧化石和二氧化硫排放B.二氧化碳濃度的急劇增加C.氮氧化物排放的增加D.甲烷濃度的穩(wěn)定增長2.海洋酸化現(xiàn)象主要是由什么引起的？A.海洋浮游植物大量繁殖B.溶解性有機物增加C.大氣中二氧化碳溶解到海水中，導致海水pH值下降D.海水溫度升高導致溶解氧減少3.厄爾尼諾現(xiàn)象主要對全球海洋環(huán)流產(chǎn)生什么影響？A.加劇中太平洋信風，導致海面溫度異常升高B.減弱北大西洋急流，影響歐洲氣候C.引發(fā)東太平洋冷舌，導致該區(qū)域海洋生產(chǎn)力下降D.促進北太平洋副熱帶環(huán)流，增加北半球降雪量4.海洋變暖對海洋生物多樣性的主要威脅之一是：A.海洋生物過度捕撈B.海洋污染物增加C.珊瑚白化現(xiàn)象加劇D.海洋外來物種入侵5.與傳統(tǒng)溫鹽深測站相比，海洋浮標陣列的主要優(yōu)勢在于：A.可以進行深海觀測B.觀測數(shù)據(jù)實時性好，可用于研究海流和混合等動態(tài)過程C.可以直接測量海平面高度D.成本更低，維護更方便6.海平面上升對沿海低洼地區(qū)的主要威脅不包括：A.淹沒沿海陸地B.增加風暴潮的破壞力C.改變海岸線形態(tài)，導致海岸侵蝕加劇D.直接導致海洋生物滅絕7.以下哪種現(xiàn)象通常被認為是海洋物理過程對氣候變化的重要反饋機制？A.海洋酸化B.海氣相互作用（如海表溫度對大氣環(huán)流的影響）C.海洋生物多樣性喪失D.海洋缺氧區(qū)域擴大8.氣候模型在研究海洋氣候變化時，其主要的局限性之一是：A.無法模擬海洋內(nèi)部的精細過程B.對大氣和海洋相互作用的描述不夠完善C.計算資源需求過高，難以運行D.無法提供具體的未來海平面上升預測數(shù)值9.適應(yīng)海平面上升的沿海管理策略可能包括：A.修建更高更堅固的防波堤B.限制沿海房地產(chǎn)開發(fā)C.進行海灘nourishment（修復）D.以上都是10.國際社會在應(yīng)對海洋氣候變化方面面臨的主要挑戰(zhàn)之一是：A.缺乏統(tǒng)一的觀測標準和數(shù)據(jù)共享機制B.各國在減排責任和資金分配上存在分歧C.海洋科學研究成本高昂，技術(shù)難度大D.公眾對海洋氣候變化的認知度和關(guān)注度不足二、簡答題（每小題5分，共30分。請將答案寫在答題紙上。）1.簡述溫室氣體對地球氣候系統(tǒng)的增溫效應(yīng)（即溫室效應(yīng)）的基本過程。2.描述海洋變暖可能對海洋環(huán)流系統(tǒng)產(chǎn)生的主要影響機制。3.簡要說明海洋酸化對海洋鈣化生物（如珊瑚、貝類）可能造成的生理影響。4.列舉三種用于研究海洋氣候變化的主要觀測手段，并簡述其基本原理或功能。5.解釋什么是“海洋內(nèi)部波”，并簡述其對海洋混合過程的影響。6.闡述海平面上升可能對河口三角洲生態(tài)系統(tǒng)帶來的多重威脅。三、論述題（每小題10分，共20分。請將答案寫在答題紙上。）1.論述人類活動對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成的主要壓力與氣候變化之間的相互關(guān)聯(lián)和反饋。2.分析當前海洋氣候變化研究面臨的主要科學挑戰(zhàn)，并提出可能的應(yīng)對策略或研究方向。四、計算題（10分。請將答案寫在答題紙上。）假設(shè)某區(qū)域大氣向海面的二氧化碳通量為0.05mol/(m2·day)，海面溫度為20°C，海水的堿度為2800μmol/kg-CO2，海洋對二氧化碳的氣體交換系數(shù)（k）為0.01day?1。請計算該區(qū)域海表面附近海水二氧化碳分壓（pCO2）的變化率（單位：μatm/day）。假設(shè)初始pCO2為400μatm，忽略生物泵和化學泵的快速變化，并使用亨利定律相關(guān)關(guān)系（簡化的）。試卷答案一、選擇題1.A*解析思路：化石燃燒和工業(yè)生產(chǎn)排放大量二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等溫室氣體，是導致近現(xiàn)代全球變暖的主要人為因素。二氧化硫主要導致酸雨，甲烷濃度雖有增加但并非“急劇”且穩(wěn)定增長，氧化石和是工業(yè)煙氣成分，主要影響空氣質(zhì)量，非溫室效應(yīng)主因。2.C*解析思路：海洋酸化的核心機制是大氣中過量的二氧化碳溶解到海水中，與水及水中的碳酸根離子反應(yīng)，消耗碳酸根，導致海水pH值下降，碳酸鹽體系失衡，從而影響依賴碳酸鈣構(gòu)建外殼或骨骼的生物。3.A*解析思路：厄爾尼諾現(xiàn)象表現(xiàn)為東太平洋海表溫度異常升高，這會削弱信風，導致暖水向東擴散，進而影響整個太平洋乃至全球的海洋環(huán)流模式。4.C*解析思路：海水變暖導致珊瑚生理功能失調(diào)（如共生藻白化失活），是珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)面臨的最嚴重威脅之一，進而影響生物多樣性。過度捕撈、污染物、外來物種是其他重要威脅因素，但與變暖的直接關(guān)聯(lián)性不如珊瑚白化。5.B*解析思路：海洋浮標陣列可以實時傳輸數(shù)據(jù)，特別適合連續(xù)監(jiān)測海流、溫鹽垂直結(jié)構(gòu)等動態(tài)變化過程。與傳統(tǒng)固定測站相比，其優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)時效性和動態(tài)監(jiān)測能力。深海觀測需特殊浮標或潛艇，實時性差；直接測海平面高度是驗潮儀或衛(wèi)星測高任務(wù)的功能；成本和維護并非絕對優(yōu)勢。6.D*解析思路：海平面上升會淹沒沿海陸地、增強風暴潮破壞力、改變海岸線導致侵蝕加劇，這些都是其直接或間接的物理威脅。海洋生物滅絕更多是海洋酸化、變暖、缺氧、棲息地破壞等多種因素綜合作用的結(jié)果，而非海平面上升最直接、普遍的威脅。7.B*解析思路：海氣相互作用是氣候系統(tǒng)的重要組成部分，例如海表溫度異常通過改變大氣環(huán)流模式（如ENSO）進而影響氣候，這種反饋機制是物理過程。海洋酸化是化學過程結(jié)果；生物多樣性喪失是綜合影響的表現(xiàn)；缺氧區(qū)域擴大是物理和化學過程的后果。8.B*解析思路：氣候模型在模擬海洋時，由于計算資源限制和復雜性的原因，往往簡化了海洋內(nèi)部的許多精細過程（如湍流混合、中尺度渦動力學等），對海氣相互作用物理過程的描述也難以完全精確，這是其主要局限性。計算資源是挑戰(zhàn)，但不是核心局限；可以提供預測，但精度有限。9.D*解析思路：適應(yīng)海平面上升的策略是多樣的，包括工程措施（建防波堤）、非工程措施（限制開發(fā)、退線）、自然措施（海灘修復）。因此，以上都是可能的策略。10.B*解析思路：應(yīng)對海洋氣候變化需要國際合作，但各國在歷史排放責任、減排能力、資金分擔等方面存在顯著分歧，這是國際社會合作面臨的主要障礙。觀測標準、科研成本、公眾認知也是挑戰(zhàn)，但國家間的政治經(jīng)濟分歧通常是核心難點。二、簡答題1.溫室氣體（如CO2,CH4,N2O）能吸收并重新輻射紅外線，阻止地球表面向太空散失的熱量散失，從而使地球表面和低層大氣溫度升高。太陽短波輻射穿透大氣到達地表，地表吸收熱量后向大氣釋放長波紅外輻射，溫室氣體吸收這些紅外輻射后向各個方向（包括向下）再輻射，將熱量困在大氣層中。2.海洋變暖導致海水密度減小，特別是高緯度或高鹽度區(qū)域的升溫更顯著，這會削弱深層水的形成（降變暖效應(yīng)）。同時，表層海水溫度升高可能改變風生流的強度和方向，進而影響水團的輸運。這些變化可能打破原有的海洋環(huán)流平衡，例如減弱或改變北大西洋暖流，影響全球熱量輸送格局。3.海洋酸化導致海水pH值下降，降低了碳酸鈣的飽和度。對于依賴碳酸鈣構(gòu)建外殼或骨骼的鈣化生物，它們維持外殼/骨骼需要消耗更多的能量來抵消低飽和度帶來的不利影響，可能導致生長緩慢、繁殖能力下降、外殼/骨骼結(jié)構(gòu)變?nèi)跎踔寥芙狻?.主要觀測手段及其原理/功能：*海洋浮標陣列：通過布設(shè)在海洋中的多個自浮式傳感器，實時或定期采集海流、溫鹽、氣壓、波浪等數(shù)據(jù)，并通過衛(wèi)星或水底光纜傳輸，用于監(jiān)測海洋環(huán)境動態(tài)變化。*衛(wèi)星遙感：利用衛(wèi)星搭載的傳感器（如雷達高度計測海面高度、熱紅外測海面溫度、微波輻射計測海表鹽度、光學傳感器測葉綠素濃度等）從空間尺度大范圍、周期性地獲取海洋參數(shù)信息。*船舶調(diào)查：利用科研船進行航次調(diào)查，通過標準測量方法（如溫鹽深測量CTD、水樣采集分析）獲取特定海區(qū)、特定深度的海洋環(huán)境要素數(shù)據(jù)。5.海洋內(nèi)部波是能量在海水內(nèi)部（不同密度水團之間）傳播的波動現(xiàn)象，其振幅通常較小，但傳播速度可以很快。內(nèi)部波的產(chǎn)生通常與海流剪切、密度梯度不穩(wěn)定或海底地形有關(guān)。內(nèi)部波破裂時能引發(fā)劇烈的湍流混合，將上層的溫鹽信息帶到下層，或?qū)⑾聦拥臓I養(yǎng)鹽帶到上層，對海洋的垂直物質(zhì)交換過程有重要影響。6.海平面上升對河口三角洲生態(tài)系統(tǒng)的威脅：*淹沒低洼地區(qū)：導致濕地面積減少，棲息地喪失。*改變水文情勢：淹沒潮汐通道，減緩水流，增加泥沙淤積，可能堵塞河口。*增加鹽堿化風險：淹沒導致土壤鹽分積累，影響植被生長和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。*生物多樣性下降：生境喪失和改變導致依賴特定環(huán)境的物種減少或消失。*人類社會經(jīng)濟影響：威脅港口、航道、城市、農(nóng)田和居民區(qū)安全。三、論述題1.人類活動排放的溫室氣體（主要是CO2）導致全球變暖，進而引發(fā)海洋變暖、酸化、海冰融化、海平面上升等一系列海洋變化。海洋變暖改變了海流模式、海水層化程度，影響營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)和氧氣輸運，威脅依賴溫度和化學環(huán)境變化的生物（如珊瑚白化、物種分布遷移）。海洋酸化直接影響依賴碳酸鈣的鈣化生物的生理功能和生存。海平面上升淹沒沿海濕地和三角洲，改變海岸線，增加風暴潮風險。這些海洋變化又通過影響海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能（如漁業(yè)資源、海岸保護），進一步對社會經(jīng)濟系統(tǒng)施加壓力，形成惡性循環(huán)。同時，海洋變化也反過來可能影響大氣環(huán)流，形成氣候反饋，加劇氣候變化的不確定性。例如，海洋變暖和層化加劇可能導致缺氧區(qū)擴大，影響大氣水分輸送和極端天氣事件。2.當前海洋氣候變化研究面臨的主要科學挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略：*觀測資料的時空分辨率不足與連續(xù)性缺乏：海洋覆蓋范圍廣、變化復雜，現(xiàn)有觀測網(wǎng)絡(luò)密度低、成本高，難以捕捉精細的時空變化特征，特別是對海洋內(nèi)部過程、高緯度、深海、極地海洋的觀測仍顯薄弱。*應(yīng)對策略：發(fā)展更高精度、更低成本的傳感器技術(shù)（如智能浮標、新型遙感探測）；加強多平臺、多手段（衛(wèi)星、船基、航空、深潛器、阿哥拉馬計劃等）觀測的協(xié)同；利用人工智能技術(shù)進行數(shù)據(jù)填充和同化。*海洋內(nèi)部復雜過程模擬困難：海洋湍流混合、中尺度渦動力學、生物地球化學過程等在區(qū)域和全球模型中仍存在顯著的不確定性。*應(yīng)對策略：發(fā)展多尺度耦合模型；利用高分辨率模型進行重點區(qū)域研究；加強過程研究，利用實驗室模擬、現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)改進模型參數(shù)化方案。*海氣相互作用機制理解不深：海洋對大氣變暖的反饋（如云反饋、水汽反饋、海洋熱含量變化反饋）的定量評估存在很大爭議和不確定性。*應(yīng)對策略：加強海氣耦合模式研發(fā)和對比；利用ENSO等自然變率事件進行機理診斷；開展大型過程實驗。*極端事件頻率和強度變化預測：如何準確預測海洋極端事件（如強厄爾尼諾、極端海溫異常、有害藻華爆發(fā)等）的發(fā)生頻率、強度及其影響。*應(yīng)對策略：發(fā)展針對極端事件的預測系統(tǒng)；加強機理研究，理解驅(qū)動因素；提高預警能力。*長期變化趨勢與短期變率的區(qū)分：在觀測數(shù)據(jù)有限的情況下，區(qū)分自然變率與長期氣候變化趨勢的貢獻具有挑戰(zhàn)性。*應(yīng)對策略：利用長時間序列觀測數(shù)據(jù)；結(jié)合氣候模型模擬進行歸因分析；利用氣候指數(shù)和統(tǒng)計方法進行診斷。四、計算題*計算思路：根據(jù)簡化的亨利定律，海表面附近海水二氧化碳分壓（pCO2）的變化率（dpCO2/dt）與大氣向海面的二氧化碳通量（F）和氣體交換系數(shù)（k）成正比。即dpCO2/dt=F/k。將給定數(shù)值代入公式計算即可。*計算過程：dpCO2/dt=0.05mol/(m2·day)/0.01day?1=5mol/(m2·day)需要將摩爾通量轉(zhuǎn)換為分壓變化率。使用標準海水的亨利常數(shù)Kh（在海表溫度20°C時，約為1.52atm/(μmol/kg-CO2)）。dpCO2/dt(atm/day)=dpCO2/dt(mol/(m2·day))*Kh(atm/(μmol/kg-CO2))*1kg/m3(假設(shè)密度為1kg/L)dpCO2/dt(atm/day)=5mol/(m2·day)*1.52atm/(μmol/kg-CO2)*(1μmol/10??mol)*(1kg/1000L)*(1m2/10?m2)dpCO2/dt(atm/day)=5*1.52*10?*10??/1000=5*1.52/1000=7.6/1000=0.0076atm/day將atm轉(zhuǎn)換為μatm（1atm=10?μatm）：dpCO2/dt(μatm/day)=0.0076atm/day*10?μatm/atm=7600μatm/day*修正計算過程：上述分子分母單位換算有誤，應(yīng)直接用Henry常數(shù)。*dpCO2/dt(μatm/day)=5mol/(m2·day)*1.52atm/(μmol/kg-CO2)*10?μmol/mol*1000L/m3*1m2/m?dpCO2/dt(μatm/day)=5*1.52*10?*1000/1000=5*1.52*10?=7600000/1000=7600μatm/day*再次修正，簡化計算：*dpCO2/dt(μatm/day)=F(mol/(m2·day))*Kh(atm/(μ