2025年大學(xué)《應(yīng)用氣象學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——?dú)庀髮W(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)方法與技巧考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述大氣靜力穩(wěn)定度的概念，并說(shuō)明影響大氣垂直運(yùn)動(dòng)的因素有哪些？二、解釋氣團(tuán)的概念及其主要類型（至少三種）。說(shuō)明氣團(tuán)在形成過(guò)程中會(huì)發(fā)生哪些性質(zhì)的變化？三、描述鋒面的定義及其分類。簡(jiǎn)述冷鋒過(guò)境時(shí)常見的天氣現(xiàn)象及其原因。四、簡(jiǎn)述大氣輻射的主要過(guò)程（吸收、發(fā)射、反射、散射）。說(shuō)明太陽(yáng)輻射和大氣輻射對(duì)地球熱量平衡的意義。五、解釋什么是大氣環(huán)流，并簡(jiǎn)述全球主要大氣環(huán)流類型及其特點(diǎn)。六、簡(jiǎn)述數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）的基本原理。列舉數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中需要考慮的主要物理過(guò)程和參數(shù)化方案。七、說(shuō)明氣象觀測(cè)在《應(yīng)用氣象學(xué)》研究中的重要性。列舉至少五種常用的氣象觀測(cè)手段及其主要觀測(cè)要素。八、簡(jiǎn)述天氣圖分析的基本方法。說(shuō)明在天氣圖上如何分析氣團(tuán)屬性、鋒面系統(tǒng)及高空環(huán)流特征。九、解釋應(yīng)用氣象學(xué)的概念及其主要研究領(lǐng)域。列舉至少三個(gè)應(yīng)用氣象學(xué)的重要應(yīng)用實(shí)例。十、結(jié)合自身學(xué)習(xí)經(jīng)歷，談?wù)勀銓?duì)《應(yīng)用氣象學(xué)》專業(yè)學(xué)習(xí)方法的理解，并說(shuō)明你計(jì)劃如何改進(jìn)你的學(xué)習(xí)策略以更好地掌握該專業(yè)知識(shí)和技能。試卷答案一、概念：大氣靜力穩(wěn)定度是指大氣垂直運(yùn)動(dòng)受到靜力穩(wěn)定的程度。靜力穩(wěn)定度描述了大氣層結(jié)對(duì)垂直位移的阻礙作用。當(dāng)大氣處于靜力穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，空氣垂直位移會(huì)受到慣性力（或科里奧利力）和浮力的共同作用，導(dǎo)致上升或下沉的空氣最終會(huì)回到原來(lái)的高度。如果大氣不穩(wěn)定，則垂直位移會(huì)持續(xù)進(jìn)行，導(dǎo)致對(duì)流發(fā)生。影響因素：1.大氣溫度垂直遞減率（θ/ζ）：這是決定靜力穩(wěn)定度的最主要因素。根據(jù)干絕熱遞減率（約9.8℃/km）、濕絕熱遞減率（約6℃/km）和逆溫層的存在，可以判斷大氣穩(wěn)定度：*當(dāng)實(shí)際溫度遞減率大于干絕熱遞減率時(shí)，大氣不穩(wěn)定。*當(dāng)實(shí)際溫度遞減率介于干絕熱遞減率和濕絕熱遞減率之間時(shí)，大氣為條件性穩(wěn)定。*當(dāng)實(shí)際溫度遞減率小于濕絕熱遞減率時(shí)，大氣穩(wěn)定。*當(dāng)存在逆溫層時(shí)，大氣穩(wěn)定。2.空氣濕度：水汽的凝結(jié)和相變過(guò)程（如凝結(jié)釋放潛熱）會(huì)影響濕絕熱遞減率，進(jìn)而影響穩(wěn)定度。尤其是在達(dá)到露點(diǎn)高度后，濕空氣的絕熱上升會(huì)因潛熱釋放而變得更暖，導(dǎo)致溫度遞減率減小，有利于不穩(wěn)定。3.地面加熱不均：地表溫度的差異會(huì)導(dǎo)致局地空氣的垂直運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而影響局地大氣的穩(wěn)定度。二、概念：氣團(tuán)是指具有相對(duì)均勻的物理屬性（主要是溫度和濕度）的大氣團(tuán)塊，其水平尺度通常可達(dá)數(shù)百公里以上，垂直尺度可達(dá)幾公里到十幾公里。氣團(tuán)作為一個(gè)整體進(jìn)行水平移動(dòng)時(shí)，會(huì)將其特性帶到所經(jīng)過(guò)的地區(qū)，從而引起天氣變化。主要類型：1.熱帶氣團(tuán)：發(fā)源于熱帶洋面或大陸，溫度高，濕度大，具有不穩(wěn)定特性。2.副熱帶氣團(tuán)：發(fā)源于副熱帶大陸或海洋，溫度比熱帶氣團(tuán)低，濕度相對(duì)較小，通常比較干燥穩(wěn)定。3.極地氣團(tuán)：發(fā)源于極地大陸，溫度低，濕度小，空氣干燥寒冷，具有穩(wěn)定特性。4.赤道氣團(tuán)：（有時(shí)單獨(dú)列出）發(fā)源于赤道附近地區(qū)，溫度高，濕度極大，非常不穩(wěn)定。形成過(guò)程中的性質(zhì)變化：氣團(tuán)在形成過(guò)程中，其性質(zhì)主要受形成地的下墊面（地表溫度、性質(zhì)）和大氣環(huán)流狀況影響。1.移至不同下墊面：氣團(tuán)移動(dòng)到不同的地區(qū)，會(huì)與當(dāng)?shù)叵聣|面進(jìn)行熱量和水分交換，改變其溫度和濕度。例如，暖濕氣團(tuán)移至冷地面會(huì)變冷變干，冷干氣團(tuán)移至暖濕海洋上空會(huì)變暖變濕。2.絕熱過(guò)程：氣團(tuán)在垂直運(yùn)動(dòng)中會(huì)發(fā)生絕熱變化。上升的氣團(tuán)絕熱冷卻，若冷卻到露點(diǎn)以下則發(fā)生凝結(jié)，釋放潛熱（濕絕熱過(guò)程）；下沉的氣團(tuán)絕熱增溫。這些過(guò)程會(huì)改變氣團(tuán)的溫度和濕度。3.混合：氣團(tuán)在移動(dòng)過(guò)程中可能與其他性質(zhì)不同的氣團(tuán)發(fā)生混合，導(dǎo)致其溫度和濕度趨于均勻化。三、概念：鋒面是指冷、暖氣團(tuán)相遇時(shí)，由于密度和溫度差異而形成的狹窄過(guò)渡帶，其寬度和強(qiáng)度隨時(shí)間變化。鋒面是重要的天氣系統(tǒng)，常伴隨著天氣劇變。分類：1.冷鋒：冷氣團(tuán)主動(dòng)向暖氣團(tuán)推進(jìn)形成的鋒面。2.暖鋒：暖氣團(tuán)主動(dòng)向冷氣團(tuán)推進(jìn)形成的鋒面。3.準(zhǔn)靜止鋒：鋒面移動(dòng)速度很慢，近乎靜止或移動(dòng)周期很長(zhǎng)。4.錮囚鋒：冷鋒和暖鋒相遇，使冷氣團(tuán)完全插入暖氣團(tuán)下方或兩股冷氣團(tuán)相遇形成的鋒面。冷鋒過(guò)境天氣現(xiàn)象及原因：1.天氣現(xiàn)象：通常表現(xiàn)為短時(shí)劇烈的降水（雷雨、陣雨）、風(fēng)力增大（陣風(fēng)）、氣壓迅速升高、氣溫驟降、云層劇烈變化（從高層卷云到低層層積云、層云、雨層云）。2.原因：冷氣團(tuán)密度大、移動(dòng)快，楔入暖氣團(tuán)下方，迫使暖濕空氣劇烈抬升。強(qiáng)烈的絕熱冷卻導(dǎo)致水汽迅速凝結(jié)，形成各種云和降水。冷鋒過(guò)境時(shí)的動(dòng)力抬升和冷氣團(tuán)的強(qiáng)烈不穩(wěn)定特性共同造成了劇烈的天氣變化。四、主要過(guò)程：1.吸收：大氣中的各種氣體成分（如水汽、二氧化碳、臭氧等）會(huì)吸收太陽(yáng)輻射和地?zé)彷椛渲械奶囟úǘ蔚哪芰?，使其從低能?jí)躍遷到高能級(jí)。2.發(fā)射：處于高能級(jí)的氣體分子會(huì)向周圍空間輻射能量，以回到低能級(jí)，形式主要是紅外輻射（地?zé)彷椛洌?.反射：大氣中的云層、氣溶膠等顆粒物會(huì)將部分入射的太陽(yáng)輻射（主要是可見光和部分紫外、紅外輻射）反射回太空。4.散射：大氣中的氣體分子和氣溶膠會(huì)改變?nèi)肷漭椛涞膫鞑シ较?，即散射。瑞利散射（分子散射，短波為主，使天空呈藍(lán)色）和米氏散射（氣溶膠散射，各波段影響近似，云呈白色）是主要形式。意義：1.太陽(yáng)輻射：是地球能量的主要來(lái)源。經(jīng)過(guò)大氣吸收、散射后到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射是地表能量平衡的正項(xiàng)，也是驅(qū)動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)和地表水循環(huán)的能量。2.大氣輻射：地面吸收太陽(yáng)輻射后升溫并發(fā)射紅外輻射（地?zé)彷椛洌?，大氣吸收這些紅外輻射并再次發(fā)射，形成大氣逆輻射，它是地球能量平衡的負(fù)項(xiàng)，但起著保溫作用，使地球表面溫度遠(yuǎn)高于無(wú)大氣時(shí)的溫度。大氣輻射（主要是紅外輻射）及其在大氣中的傳輸過(guò)程決定了地球的能量平衡狀態(tài)和氣候特征。五、定義：大氣環(huán)流是指在地球表面和大氣高層之間，由于太陽(yáng)輻射在地球表面的不均勻加熱以及地球自轉(zhuǎn)的影響，形成的全球性或區(qū)域性的大規(guī)模、有規(guī)則的氣流模式。它包括Hadley環(huán)流、Ferrel環(huán)流、Polar細(xì)胞以及季風(fēng)環(huán)流等，是連接高低緯度、輸送熱量和水分的主要機(jī)制。主要類型及特點(diǎn)：1.全球性環(huán)流（三圈環(huán)流）：*Hadley環(huán)流（低緯）：熱帶地區(qū)近地面熱空氣上升，在約緯度30°處下沉，形成副熱帶高壓帶；下沉氣流分別向東流回赤道（信風(fēng)）和流向中緯度（副熱帶西風(fēng)帶）。特點(diǎn)：輸送低緯熱量和水分到中緯度，形成信風(fēng)和副熱帶高壓。*Ferrel環(huán)流（中緯）：副熱帶高壓帶下沉氣流流向極地，在極地附近上升（極地鋒），上升氣流再流向副熱帶地區(qū)（中緯西風(fēng)帶）。特點(diǎn)：主要在中緯度內(nèi)部進(jìn)行，是熱量和水汽在中緯度地區(qū)循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。*Polar環(huán)流（高緯）：極地地區(qū)冷空氣下沉，在近地面流向低緯度（極地東風(fēng)帶），在副極地低壓帶附近與中緯西風(fēng)帶相遇，空氣抬升（極地鋒）。特點(diǎn)：主要在高緯度地區(qū)運(yùn)行，將極地寒冷空氣輸送到低緯度。2.季風(fēng)環(huán)流（區(qū)域性強(qiáng)）：在某些地區(qū)，由于海陸熱力性質(zhì)差異顯著，風(fēng)向隨季節(jié)發(fā)生顯著變化。夏季風(fēng)從海洋吹向陸地（帶來(lái)暖濕空氣），冬季風(fēng)從陸地吹向海洋（帶來(lái)干冷空氣）。特點(diǎn)：與海陸熱力差異密切相關(guān)，對(duì)區(qū)域氣候有決定性影響。六、基本原理：數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）是利用計(jì)算機(jī)求解描述大氣運(yùn)動(dòng)的基本方程組（如Navier-Stokes方程、熱力學(xué)方程、連續(xù)方程等），通過(guò)積分預(yù)報(bào)未來(lái)一段時(shí)間大氣狀態(tài)的方法。其基本原理是：1.初始狀態(tài)：獲取全球或區(qū)域范圍內(nèi)盡可能精確的、連續(xù)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)（溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速等），利用插值方法形成一個(gè)覆蓋整個(gè)預(yù)報(bào)區(qū)域的“初始狀態(tài)場(chǎng)”。2.數(shù)學(xué)模型：建立能描述大氣物理過(guò)程和動(dòng)力過(guò)程的數(shù)學(xué)方程組（通常是簡(jiǎn)化的方程組，如波譜方法或有限差分/有限元方法離散化）。3.時(shí)間積分：利用數(shù)值方法（如時(shí)間積分格式）從初始時(shí)刻開始，逐步求解方程組，推算出未來(lái)各時(shí)間層的大氣狀態(tài)變量（風(fēng)速、氣壓、溫度、濕度等）。4.預(yù)報(bào)輸出：將計(jì)算結(jié)果以等值線圖、圖像、數(shù)據(jù)文件等形式輸出，供預(yù)報(bào)員使用或進(jìn)行進(jìn)一步分析。主要物理過(guò)程和參數(shù)化方案：模型無(wú)法直接求解大氣中所有細(xì)微的物理過(guò)程（如云的形成和演變、降水過(guò)程、地表與大氣之間的熱量和水分交換、輻射過(guò)程等），需要引入簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)近似描述，這些簡(jiǎn)化表達(dá)式稱為“參數(shù)化方案”。主要包括：1.輻射參數(shù)化：近似計(jì)算太陽(yáng)和大氣輻射的吸收、散射、反射過(guò)程。2.行星邊界層（PBL）參數(shù)化：近似描述地表與大氣之間通過(guò)湍流交換熱量、水分和動(dòng)量的過(guò)程。3.云和降水參數(shù)化：近似描述云的形成（凝結(jié)）、增長(zhǎng)（碰并、蒸發(fā)）、降水（降落到地面）等過(guò)程。4.陸面過(guò)程參數(shù)化：近似描述地表（植被、土壤、水體）與大氣之間的熱量、水分交換過(guò)程（如蒸散發(fā)）。5.重力波參數(shù)化：近似描述大氣中重力波的產(chǎn)生、傳播和對(duì)流的影響。七、重要性：氣象觀測(cè)是《應(yīng)用氣象學(xué)》所有研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)。沒有準(zhǔn)確的、全面的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，就無(wú)法理解大氣現(xiàn)象的物理機(jī)制，無(wú)法進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)，也無(wú)法開展農(nóng)業(yè)、水文、航空氣象、環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用研究。它是檢驗(yàn)和改進(jìn)氣象模型、發(fā)展新的預(yù)報(bào)方法、進(jìn)行氣候變化研究、評(píng)估氣象災(zāi)害影響等一切活動(dòng)的數(shù)據(jù)支撐。常用觀測(cè)手段及其主要觀測(cè)要素：1.地面氣象觀測(cè)：使用自動(dòng)氣象站（AWS）或傳統(tǒng)氣象站，觀測(cè)要素包括氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水（雨量、雪量）、能見度、日照時(shí)數(shù)、地溫等。2.探空觀測(cè)：利用探空氣球（Radiosonde）攜帶各種傳感器升空，自動(dòng)記錄自地表至高空的溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速等垂直分布數(shù)據(jù)。常規(guī)探空（天氣sounding）通常在每日固定時(shí)間進(jìn)行，高空探空（Specialsounding）根據(jù)需要加密進(jìn)行。3.雷達(dá)觀測(cè)：利用無(wú)線電波探測(cè)大氣中的降水粒子（雨滴、冰晶、雪花等），可以獲取降水強(qiáng)度、空間分布、移動(dòng)速度等信息。多普勒天氣雷達(dá)還能探測(cè)風(fēng)場(chǎng)信息。4.衛(wèi)星觀測(cè)：利用人造地球衛(wèi)星從空間對(duì)地球大氣進(jìn)行遙測(cè)?？梢垣@取大范圍、連續(xù)變化的云圖信息、氣溫、水汽、風(fēng)場(chǎng)（反演）、海表溫度等參數(shù)。不同類型衛(wèi)星（如氣象衛(wèi)星、地球資源衛(wèi)星）提供不同特性和時(shí)空分辨率的數(shù)據(jù)。5.激光雷達(dá)/光學(xué)生物雷達(dá)（Lidar/BAL）：利用激光束與大氣中的氣溶膠、云、降水粒子或生物氣溶膠（如花粉、孢子）相互作用，通過(guò)探測(cè)散射或吸收信號(hào)來(lái)遙感探測(cè)這些物質(zhì)的垂直分布、濃度、類型和運(yùn)動(dòng)特征。6.其他：如自動(dòng)雨雪量計(jì)、風(fēng)杯式/超聲波風(fēng)向風(fēng)速儀、雪深傳感器、土壤濕度傳感器等專項(xiàng)觀測(cè)設(shè)備。八、基本方法：1.識(shí)別基本天氣系統(tǒng)：在天氣圖上識(shí)別高壓、低壓（氣旋）、高壓脊、低壓槽、冷鋒、暖鋒、靜止鋒等天氣系統(tǒng)的位置、強(qiáng)度和移動(dòng)趨勢(shì)。2.分析氣團(tuán)屬性：根據(jù)等溫線、等壓線、溫度露點(diǎn)差（T-Td）等圖素，分析氣團(tuán)的類型（熱帶、副熱帶、極地等）、溫度特征（暖、冷、干、濕）。3.分析鋒面系統(tǒng)：判定鋒面類型（冷鋒、暖鋒、靜止鋒），分析鋒面位置、坡度、移動(dòng)速度，并預(yù)測(cè)過(guò)境時(shí)的天氣變化。4.分析高空環(huán)流：分析高空等壓面圖（如500hPa圖），識(shí)別高壓脊、低壓槽、急流帶的位置和強(qiáng)度，判斷大氣環(huán)流形勢(shì)（如緯向環(huán)流、經(jīng)向環(huán)流），分析高空引導(dǎo)氣流對(duì)低層天氣系統(tǒng)的影響。5.綜合分析：將地面、高空?qǐng)D結(jié)合起來(lái)分析，判斷天氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、移動(dòng)和發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合其他信息（如衛(wèi)星云圖、實(shí)況觀測(cè)）進(jìn)行綜合判斷，最終做出天氣分析或預(yù)報(bào)。分析內(nèi)容：1.氣團(tuán)屬性分析：通過(guò)分析溫度場(chǎng)（等溫線疏密表示溫度梯度）、濕度場(chǎng)（如T-Td圖、比濕圖）、氣壓場(chǎng)（等壓面高度）來(lái)識(shí)別不同氣團(tuán)的類型、溫度、濕度特征及其空間分布。2.鋒面系統(tǒng)分析：通過(guò)分析溫度突變線（鋒面）、氣壓梯度變化、風(fēng)向急變、等溫線/等壓線曲率變化等來(lái)判斷鋒面類型、位置、強(qiáng)度和移動(dòng)方向，預(yù)測(cè)其過(guò)境將帶來(lái)的天氣變化。3.高空環(huán)流分析：通過(guò)分析高空等壓面圖上的高壓脊、低壓槽、切變線（零度線附近）、急流等特征，了解大尺度環(huán)流背景，判斷其引導(dǎo)氣流和動(dòng)力強(qiáng)迫對(duì)低層天氣系統(tǒng)的影響。九、概念：應(yīng)用氣象學(xué)是大氣科學(xué)的一個(gè)分支，它將氣象學(xué)的基本理論、觀測(cè)技術(shù)和分析方法應(yīng)用于解決人類社會(huì)面臨的實(shí)際問(wèn)題和促進(jìn)社會(huì)發(fā)展。它側(cè)重于氣象現(xiàn)象的應(yīng)用和效益，研究氣象條件對(duì)各種人類活動(dòng)和自然環(huán)境的影響，并開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)和預(yù)報(bào)服務(wù)。主要研究領(lǐng)域：1.農(nóng)業(yè)氣象學(xué)：研究氣象條件（光照、溫度、降水、風(fēng)等）對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)）的影響，以及如何利用氣象知識(shí)進(jìn)行農(nóng)業(yè)決策（播種、灌溉、施肥、病蟲害防治、收獲）、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警、農(nóng)業(yè)氣候資源評(píng)估與利用等。2.水文氣象學(xué)：研究降水、蒸發(fā)、徑流等水文過(guò)程與氣象條件的關(guān)系，利用氣象預(yù)報(bào)進(jìn)行洪水、干旱、融雪徑流等災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)警，以及水資源評(píng)估與管理。3.航空氣象學(xué)：研究氣象條件（風(fēng)、雷暴、結(jié)冰、低能見度、火山灰等）對(duì)航空活動(dòng)（飛行安全、航線規(guī)劃、機(jī)場(chǎng)運(yùn)行）的影響，提供專業(yè)的航空天氣預(yù)報(bào)和警報(bào)服務(wù)。4.災(zāi)害性天氣預(yù)警：重點(diǎn)關(guān)注強(qiáng)對(duì)流天氣（雷暴、冰雹、龍卷）、臺(tái)風(fēng)/颶風(fēng)、暴雨、暴雪、寒潮、高溫、干旱、大霧等災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為防災(zāi)減災(zāi)提供決策支持。5.氣候應(yīng)用：研究氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)、水文、生態(tài)系統(tǒng)、能源、人類健康等方面的影響，進(jìn)行氣候趨勢(shì)預(yù)測(cè)、極端氣候事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為適應(yīng)和減緩氣候變化提供科學(xué)依據(jù)。6.軍事氣象學(xué)：研究氣象條件對(duì)軍事活動(dòng)（作戰(zhàn)、訓(xùn)練、后勤保障）的影響，提供軍用天氣預(yù)報(bào)和氣象保障服務(wù)。7.城市氣象學(xué)/環(huán)境氣象學(xué)：研究城市環(huán)境的特殊氣象現(xiàn)象（如熱島效應(yīng)、城市風(fēng)場(chǎng)）及其對(duì)城市交通、空氣質(zhì)量、人體舒適度等方面的影響。8.其他應(yīng)用：如森林火災(zāi)氣象、旅游氣象、體育氣象、建筑氣象、交通運(yùn)輸氣象等。十