2025年大學(xué)《地球系統(tǒng)科學(xué)》專業(yè)題庫——地球系統(tǒng)中的環(huán)境資訊與預(yù)報(bào)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪項(xiàng)不屬于地球系統(tǒng)科學(xué)通常研究的五個(gè)主要圈層之一？A.大氣圈B.水圈C.電磁圈D.冰雪圈2.用于獲取大范圍地表溫度、濕度等信息，且能提供連續(xù)時(shí)序數(shù)據(jù)的主要技術(shù)手段是？A.衛(wèi)星遙感B.地面自動(dòng)氣象站C.氣象雷達(dá)D.原位剖面儀3.在處理多源、多分辨率環(huán)境數(shù)據(jù)時(shí)，為了填補(bǔ)數(shù)據(jù)空白或平滑時(shí)間序列，常采用的方法是？A.線性回歸分析B.插值法C.主成分分析D.灰色預(yù)測模型4.數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的核心是？A.大氣物理過程的參數(shù)化方案B.高性能計(jì)算平臺(tái)C.天氣圖分析技術(shù)D.統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模型5.能夠直接測量大氣中某些特定氣體成分濃度的儀器是？A.風(fēng)速儀B.紫外線光度計(jì)C.氣壓計(jì)D.降水測量裝置6.地球系統(tǒng)環(huán)境預(yù)報(bào)與氣象預(yù)報(bào)相比，其主要特點(diǎn)之一是？A.只關(guān)注大氣現(xiàn)象的變化B.強(qiáng)調(diào)各圈層間的相互作用和反饋C.預(yù)報(bào)時(shí)效通常很短D.僅依賴數(shù)值模式進(jìn)行預(yù)測7.遙感數(shù)據(jù)在環(huán)境監(jiān)測中的優(yōu)勢之一是能夠？A.實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)、定點(diǎn)、高精度測量B.直接獲取環(huán)境要素的物理化學(xué)性質(zhì)C.獲取大范圍、長時(shí)序的地表信息D.無需地面同步觀測驗(yàn)證8.下列哪項(xiàng)現(xiàn)象主要是由水圈與大氣圈相互作用引起的？A.地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)B.沙塵暴C.火山噴發(fā)D.海底擴(kuò)張9.地理信息系統(tǒng)（GIS）在環(huán)境資訊管理中的主要作用是？A.進(jìn)行大氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算B.實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的空間存儲(chǔ)、查詢和分析C.直接進(jìn)行環(huán)境要素的數(shù)值預(yù)報(bào)D.設(shè)計(jì)遙感衛(wèi)星傳感器10.森林植被覆蓋狀況可通過遙感影像的哪些特征來反演？A.光譜反射率、紋理特征B.氣壓、溫度C.風(fēng)速、濕度D.地形高程、土壤類型二、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述地面氣象觀測站網(wǎng)布局需要考慮的主要因素。2.解釋什么是“環(huán)境資訊”，并說明其在地球系統(tǒng)科學(xué)中的作用。3.比較數(shù)值模式預(yù)報(bào)和統(tǒng)計(jì)模式預(yù)報(bào)在原理和適用性上的主要區(qū)別。4.列舉三種常用的環(huán)境數(shù)據(jù)插值方法，并簡要說明其基本思想。5.簡述利用遙感技術(shù)監(jiān)測陸地水循環(huán)過程中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)（如蒸散發(fā)）的基本原理。三、論述題（每題15分，共30分）1.結(jié)合地球系統(tǒng)科學(xué)思想，論述多源環(huán)境資訊融合在理解復(fù)雜環(huán)境問題（如極端天氣事件）中的重要性，并簡述可能面臨的挑戰(zhàn)。2.探討大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)為環(huán)境預(yù)報(bào)帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并舉例說明其在環(huán)境資訊處理或預(yù)報(bào)中的應(yīng)用潛力。---試卷答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.C*解析：地球系統(tǒng)科學(xué)通常研究的五個(gè)主要圈層是大氣圈、水圈、巖石圈、冰雪圈和生物圈。電磁圈不屬于此范疇。2.A*解析：衛(wèi)星遙感能夠覆蓋大范圍區(qū)域，并利用不同波段的電磁波探測地表和大氣各種參數(shù)，如溫度、濕度、植被指數(shù)等，并能提供連續(xù)的時(shí)間和空間序列數(shù)據(jù)。地面觀測站范圍有限，氣象雷達(dá)主要用于探測降水和大氣水汽，原位剖面儀用于特定剖面測量。3.B*解析：插值法是在已知數(shù)據(jù)點(diǎn)之間進(jìn)行估計(jì)，以填補(bǔ)數(shù)據(jù)空白或生成平滑曲線/曲面，是處理時(shí)空離散數(shù)據(jù)常用的方法。線性回歸用于建立變量間關(guān)系，主成分分析用于降維，灰色預(yù)測模型用于時(shí)間序列預(yù)測。4.A*解析：數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式通過離散化空間和時(shí)間，利用數(shù)學(xué)方程模擬大氣動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)過程，其核心在于包含各種大氣物理過程的參數(shù)化方案，將無法直接求解的微觀過程轉(zhuǎn)化為宏觀參數(shù)影響。5.B*解析：紫外線光度計(jì)可以通過測量特定波長紫外線對特定氣體（如臭氧）的吸收來直接測定其濃度。風(fēng)速儀測風(fēng)速，氣壓計(jì)測大氣壓，降水測量裝置測降水量。6.B*解析：地球系統(tǒng)環(huán)境問題涉及大氣、水、陸地、海洋、生物等多個(gè)圈層的復(fù)雜相互作用和反饋機(jī)制。環(huán)境預(yù)報(bào)需要綜合考慮這些相互作用，而傳統(tǒng)氣象預(yù)報(bào)主要關(guān)注大氣自身的變化。7.C*解析：遙感技術(shù)的主要優(yōu)勢在于其觀測范圍廣、更新周期相對較短、能夠提供連續(xù)時(shí)序的地表覆蓋和參數(shù)信息，尤其適用于大區(qū)域、難進(jìn)入或動(dòng)態(tài)變化環(huán)境的監(jiān)測。8.B*解析：沙塵暴的形成需要大氣動(dòng)力條件（大風(fēng)）和水圈（地表干燥、植被破壞）的共同作用。地殼運(yùn)動(dòng)、火山噴發(fā)、海底擴(kuò)張屬于巖石圈范疇。9.B*解析：GIS的核心功能是管理、分析和可視化地理空間數(shù)據(jù)。在環(huán)境領(lǐng)域，它用于存儲(chǔ)環(huán)境要素的空間位置和屬性信息，支持空間查詢、疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析等，是環(huán)境資訊管理的重要工具。10.A*解析：植被通過葉片的光譜反射特性（如紅光吸收、近紅外反射）以及冠層的紋理結(jié)構(gòu)（如雜波程度）來與不同地物區(qū)分，這些特征可用于遙感影像上反演植被覆蓋狀況。二、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述地面氣象觀測站網(wǎng)布局需要考慮的主要因素。*解析：地面觀測站網(wǎng)布局需考慮地理覆蓋均勻性，確保監(jiān)測范圍無死角；功能合理性，如區(qū)分氣候站、農(nóng)業(yè)站、水文站等不同類型；代表性與加密度，關(guān)鍵區(qū)域（如下墊面復(fù)雜區(qū)、災(zāi)害易發(fā)區(qū)）應(yīng)適當(dāng)加密；交通便利性與維護(hù)條件；以及數(shù)據(jù)共享與協(xié)同需求。2.解釋什么是“環(huán)境資訊”，并說明其在地球系統(tǒng)科學(xué)中的作用。*解析：環(huán)境資訊是指關(guān)于地球系統(tǒng)各圈層狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、過程及其變化的信息。作用：是認(rèn)識(shí)地球系統(tǒng)基本特征和運(yùn)行規(guī)律的基礎(chǔ)；是進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測、評估和預(yù)警的依據(jù)；是理解人類活動(dòng)與環(huán)境相互作用的關(guān)鍵；是開展環(huán)境預(yù)報(bào)和模擬的重要輸入。3.比較數(shù)值模式預(yù)報(bào)和統(tǒng)計(jì)模式預(yù)報(bào)在原理和適用性上的主要區(qū)別。*解析：數(shù)值模式基于物理定律和數(shù)學(xué)方程，通過計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)動(dòng)態(tài)演變，能模擬過程機(jī)制，適用性廣泛但需依賴細(xì)致的參數(shù)化方案和初始/邊界條件。統(tǒng)計(jì)模式基于歷史數(shù)據(jù)建立變量間統(tǒng)計(jì)關(guān)系，不模擬物理過程，計(jì)算簡單，適用于數(shù)據(jù)豐富、關(guān)系明確的短期或特定模式預(yù)報(bào)，但對物理機(jī)制解釋能力弱。4.列舉三種常用的環(huán)境數(shù)據(jù)插值方法，并簡要說明其基本思想。*解析：①最近鄰插值：直接取距離待插值點(diǎn)最近的已知數(shù)據(jù)點(diǎn)的值。思想簡單，保持原始數(shù)據(jù)點(diǎn)值不變。②線性插值：利用兩個(gè)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過直線方程計(jì)算待插值點(diǎn)的值。思想利用局部線性關(guān)系進(jìn)行估計(jì)。③樣條插值（如三次樣條）：利用多個(gè)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過分段多項(xiàng)式函數(shù)（通常是三次多項(xiàng)式）擬合，保證插值曲線光滑。思想擬合高階光滑曲線通過數(shù)據(jù)點(diǎn)。5.簡述利用遙感技術(shù)監(jiān)測陸地水循環(huán)過程中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)（如蒸散發(fā)）的基本原理。*解析：例如，利用遙感測量地表溫度（LST），結(jié)合能量平衡原理估算潛熱通量（土壤水分影響蒸散發(fā)），或利用遙感植被指數(shù)（NDVI）、葉面積指數(shù)（LAI）等指標(biāo)反演植被蒸騰。也可以通過微波遙感觀測土壤濕度變化，結(jié)合模型估算蒸散發(fā)。基本思想是利用遙感器獲取地表能量、溫度、植被或土壤水分等與蒸散發(fā)相關(guān)的物理參數(shù)，通過能量平衡、水汽輸送、植被生理等模型或經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式進(jìn)行估算。三、論述題（每題15分，共30分）1.結(jié)合地球系統(tǒng)科學(xué)思想，論述多源環(huán)境資訊融合在理解復(fù)雜環(huán)境問題（如極端天氣事件）中的重要性，并簡述可能面臨的挑戰(zhàn)。*解析：地球系統(tǒng)是一個(gè)由多個(gè)圈層相互作用的復(fù)雜整體。極端天氣事件往往涉及大氣、水、陸地等多種圈層的耦合過程。多源環(huán)境資訊（如遙感、地面觀測、模型輸出）融合能夠提供更全面、時(shí)空連續(xù)、多維度（氣象、水文、地表狀態(tài)、海溫等）的信息，有助于揭示極端事件的形成機(jī)制、演變過程和影響范圍，彌補(bǔ)單一信息源的不足，提高對事件綜合評估和預(yù)警能力。重要性體現(xiàn)在：①提供系統(tǒng)性視角，理解多圈層耦合機(jī)制；②增強(qiáng)信息完備性與準(zhǔn)確性，提高診斷和評估水平；③支持更精準(zhǔn)的預(yù)報(bào)和影響評估。挑戰(zhàn)包括：①數(shù)據(jù)異構(gòu)性問題（來源、尺度、精度、格式不同）；②數(shù)據(jù)融合算法復(fù)雜性與計(jì)算成本；③融合結(jié)果的質(zhì)量保證與不確定性分析；④需要跨學(xué)科知識(shí)和整合能力。2.探討大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)為環(huán)境預(yù)報(bào)帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并舉例說明其在環(huán)境資訊處理或預(yù)報(bào)中的應(yīng)用潛力。*解析：大數(shù)據(jù)和人工智能為環(huán)境預(yù)報(bào)帶來巨大機(jī)遇。機(jī)遇：①處理海量、高維、多源環(huán)境數(shù)據(jù)的能力，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法難以捕捉的復(fù)雜模式和非線性關(guān)系；②提高預(yù)報(bào)精度和時(shí)效性，尤其是在短期預(yù)報(bào)和極端事件預(yù)警方面；③優(yōu)化預(yù)報(bào)模型，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)學(xué)習(xí)和參數(shù)優(yōu)化；④識(shí)別環(huán)境問題的早期預(yù)警信號(hào)。挑戰(zhàn)包括：①數(shù)據(jù)質(zhì)量與偏見問題影響模型性能；②模型“黑箱”問題導(dǎo)致可解釋性差，難以理解物理機(jī)制