2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣環(huán)流異常事件成因分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述厄爾尼諾現(xiàn)象對(duì)全球大氣環(huán)流的主要影響。2.指出影響大氣環(huán)流異常的幾種主要強(qiáng)迫因子，并簡述其中一種強(qiáng)迫因子的作用機(jī)制。3.解釋什么是“遙相關(guān)”，并說明其在連接不同區(qū)域大氣環(huán)流異常中的作用。4.簡述青藏高原積雪/冰蓋變化可能對(duì)亞洲季風(fēng)環(huán)流產(chǎn)生影響的機(jī)制。二、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)分析海溫異常（以赤道中東太平洋為例）引發(fā)全球大氣環(huán)流異常的完整過程，需要說明涉及的主要物理過程（如熱力反饋、動(dòng)力調(diào)整等）。2.選擇一個(gè)你熟悉的大氣環(huán)流異常個(gè)例（如某次強(qiáng)厄爾尼諾/拉尼娜事件、顯著的季風(fēng)異常年、阻塞高壓控制下的異常天氣等），闡述其主要的成因，并分析其中自然強(qiáng)迫和人為強(qiáng)迫可能扮演的角色。3.討論大氣環(huán)流異常事件對(duì)區(qū)域氣候（如降水、溫度）和天氣（如極端天氣頻率）可能產(chǎn)生的影響，并舉例說明。三、綜合分析題（20分）假設(shè)某年夏季，觀測(cè)到東亞夏季風(fēng)偏弱，同時(shí)北半球中高緯度地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)性的阻塞高壓環(huán)流，導(dǎo)致歐亞大陸東部夏季氣溫異常偏低，而同緯度大西洋地區(qū)則出現(xiàn)異常暖濕狀況。請(qǐng)分析這一系列大氣環(huán)流異?，F(xiàn)象可能的共同成因，闡述主要的大氣環(huán)流調(diào)整過程，并說明海氣相互作用、大氣內(nèi)部動(dòng)力學(xué)過程在其中可能發(fā)揮的作用。試卷答案一、簡答題1.答案：厄爾尼諾現(xiàn)象導(dǎo)致赤道中東太平洋海溫異常增暖，通過熱力強(qiáng)迫改變大氣靜力穩(wěn)定度，激發(fā)行星波活動(dòng)。異常增暖的海區(qū)上空對(duì)流活動(dòng)增強(qiáng)，導(dǎo)致信風(fēng)帶異常減弱甚至反向，改變赤道低空風(fēng)場(chǎng)。這進(jìn)而改變了沃克環(huán)流，使其減弱或反向，導(dǎo)致赤道太平洋上空的熱帶輻合帶（ITCZ）位置異常偏東。ITCZ的異常位置通過遙相關(guān)等機(jī)制，導(dǎo)致全球大氣環(huán)流異常：如信風(fēng)帶區(qū)域降水異常（洪澇），赤道西太平洋降水偏少（干旱），非洲薩赫勒地區(qū)降水偏多，北美太平洋沿岸冬季異常寒冷，澳大利亞和東南亞部分地區(qū)夏季異常炎熱干燥等。解析思路：考察對(duì)ENSO現(xiàn)象影響路徑的基本掌握。需要從海溫異常出發(fā)，闡述其對(duì)大氣層結(jié)、風(fēng)場(chǎng)、沃克環(huán)流、ITCZ位置的影響，并初步列舉全球主要的環(huán)流和氣候響應(yīng)異常。2.答案：影響大氣環(huán)流異常的主要強(qiáng)迫因子包括：海溫異常（海氣相互作用，如ENSO）、海冰變化（海氣相互作用）、溫室氣體濃度變化（熱力強(qiáng)迫，人為）、火山噴發(fā)（氣溶膠，暫時(shí)性強(qiáng)迫）、太陽活動(dòng)（輻射強(qiáng)迫）、土地利用/城市化變化（改變地表反照率、粗糙度，陸氣相互作用）、青藏高原等大型山脈的地表狀態(tài)變化（陸氣相互作用）等。以溫室氣體強(qiáng)迫為例，增加的溫室氣體吸收并重新輻射紅外輻射，導(dǎo)致地球系統(tǒng)總能量增加，全球平均氣溫升高，進(jìn)而引起大氣環(huán)流進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)新的熱力環(huán)境，可能導(dǎo)致一些氣候模式（如急流位置、阻塞頻率等）發(fā)生長期變化。解析思路：考察對(duì)大氣環(huán)流異常驅(qū)動(dòng)力的全面認(rèn)識(shí)。列舉常見的強(qiáng)迫因子類別，并能選擇一種（如溫室氣體）進(jìn)行機(jī)制層面的簡單闡述，理解強(qiáng)迫因子如何作用于大氣系統(tǒng)。3.答案：遙相關(guān)是指一個(gè)區(qū)域的大氣環(huán)流異常通過大氣波動(dòng)（主要是行星波）的遙連接，引發(fā)另一個(gè)區(qū)域出現(xiàn)相關(guān)性相似（同相或反相）的大氣環(huán)流異常的現(xiàn)象。其物理機(jī)制通常涉及大氣行星波的激發(fā)、傳播和耗散過程。當(dāng)某個(gè)區(qū)域出現(xiàn)熱力或動(dòng)力強(qiáng)迫時(shí)，可能激發(fā)特定模式的行星波，這些波動(dòng)向東或向西傳播，當(dāng)波能量在特定區(qū)域耗散時(shí)，就會(huì)對(duì)該區(qū)域的大氣環(huán)流產(chǎn)生影響，導(dǎo)致與源區(qū)具有特定相關(guān)性的環(huán)流異常模式出現(xiàn)。例如，赤道中東太平洋的海溫異常可以通過遙相關(guān)影響北美大陸的冬季氣溫或亞洲季風(fēng)。解析思路：考察對(duì)遙相關(guān)概念和機(jī)制的掌握。需要解釋什么是遙相關(guān)，說明其連接機(jī)制（行星波），并簡述其物理過程，并能舉出簡單的例子說明其作用。4.答案：青藏高原（Qinghai-TibetanPlateau,QTP）是全球海拔最高、面積最大的高原，其地表狀態(tài)（如積雪、冰川）的變化對(duì)局地和鄰近大氣的熱力強(qiáng)迫顯著。夏季，當(dāng)高原積雪融化時(shí)，冰雪覆蓋率降低，地表反照率減小，對(duì)太陽短波輻射的反射減弱，吸收更多熱量，導(dǎo)致高原地面和近地層大氣增溫。這種熱力強(qiáng)迫可能增強(qiáng)高原上空的熱力對(duì)流，并可能通過調(diào)整高原附近的熱力梯度，影響東亞大氣環(huán)流，如可能增強(qiáng)或改變西南季風(fēng)的強(qiáng)度和位置。冬季，如果高原出現(xiàn)異常的積雪/冰蓋擴(kuò)張，則會(huì)削弱其與周圍地區(qū)的熱力差異，可能抑制高原阻塞高壓的形成或維持，進(jìn)而影響亞洲中高緯度的環(huán)流異常。解析思路：考察對(duì)陸氣相互作用中高原因子影響的理解。需要說明高原地表狀態(tài)（積雪/冰川）如何變化，這種變化如何導(dǎo)致熱力強(qiáng)迫，以及這種熱力強(qiáng)迫如何可能影響局地或區(qū)域大氣環(huán)流（如季風(fēng)、阻塞）。二、論述題1.答案：赤道中東太平洋海溫異常增暖是ENSO事件（厄爾尼諾）的標(biāo)志。首先，異常增暖的海面降低了海氣界面附近的溫差，削弱了赤道信風(fēng)，導(dǎo)致混合層深度增加，海洋向大氣的感熱和潛熱交換減弱。同時(shí)，海面增溫導(dǎo)致大氣層結(jié)變不穩(wěn)定，低層對(duì)流活動(dòng)顯著增強(qiáng)，熱帶輻合帶（ITCZ）異常東移至太平洋中部。強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)產(chǎn)生大量的水汽，并通過大尺度波動(dòng)（行星波）向東傳播。當(dāng)這些波動(dòng)到達(dá)西太平洋上空時(shí)，激發(fā)出東傳的羅斯貝波。羅斯貝波在向西傳播過程中，能量在北美西海岸附近耗散，導(dǎo)致西太平洋上空出現(xiàn)異常的阻塞高壓（或東風(fēng)急流增強(qiáng)），同時(shí)北美大陸西岸上空出現(xiàn)異常的低壓和強(qiáng)風(fēng)。這個(gè)由海溫異常引發(fā)的大氣調(diào)整過程，通過沃克環(huán)流（減弱/反向）和大氣波動(dòng)的傳播，最終導(dǎo)致全球大氣環(huán)流發(fā)生顯著變化，如信風(fēng)帶異常、急流位置偏移、全球多地降水分布異常等。解析思路：考察對(duì)ENSO成因及其影響機(jī)制的深入理解。需要詳細(xì)描述從海溫異常到大氣環(huán)流調(diào)整的完整鏈條，包括熱力效應(yīng)、動(dòng)力效應(yīng)（風(fēng)場(chǎng)變化、沃克環(huán)流調(diào)整、行星波激發(fā)與傳播），并提及全球主要環(huán)流異常的例子。評(píng)分關(guān)注機(jī)制闡述的清晰度、邏輯性和完整性。2.答案：選擇實(shí)例：例如，2015-2016年的強(qiáng)厄爾尼諾事件。其主要成因是赤道中東太平洋持續(xù)數(shù)月的大范圍海表溫度異常增暖（超過0.5°C）。這次強(qiáng)烈的海溫異常通過上述ENSO機(jī)制，引發(fā)了全球大氣環(huán)流的顯著異常：ITCZ異常東移，導(dǎo)致全球多地降水異常，如澳大利亞東部、印度尼西亞、厄瓜多爾等地出現(xiàn)嚴(yán)重干旱，而美國西部、秘魯?shù)鹊貏t異常多雨；西太平洋副熱帶高壓異常偏強(qiáng)偏西，導(dǎo)致東亞夏季風(fēng)偏弱，中國多地夏季降水偏少；北大西洋濤動(dòng)（NAO）處于正位相，導(dǎo)致歐洲冬季異常溫和，北美東部寒冷。成因分析中還需考慮人為強(qiáng)迫的作用：雖然強(qiáng)厄爾尼諾事件本身是自然現(xiàn)象，但長期增暖的背景（人為強(qiáng)迫）可能改變了ENSO事件發(fā)生的頻率或強(qiáng)度，并且全球大氣環(huán)流系統(tǒng)對(duì)強(qiáng)迫的敏感性也可能存在長期變化。此外，該年冬季北美爆發(fā)了罕見的“寒潮”，除了ENSO的影響，可能也與極地渦旋異常、北極海冰減少等自然因素有關(guān)。解析思路：考察綜合運(yùn)用知識(shí)和分析實(shí)際個(gè)例的能力。需要選擇一個(gè)具體事件，準(zhǔn)確描述其成因（主要是海溫異常，可結(jié)合年份），詳細(xì)闡述其主要的全球大氣環(huán)流和氣候影響，并能結(jié)合自然強(qiáng)迫和人為強(qiáng)迫進(jìn)行更深入的思考，體現(xiàn)分析深度。3.答案：大氣環(huán)流異常事件對(duì)區(qū)域氣候和天氣的影響廣泛而顯著。以強(qiáng)厄爾尼諾事件為例，其導(dǎo)致的全球降水異常模式變化，直接影響了農(nóng)業(yè)、水資源管理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。例如，秘魯和厄瓜多爾的太平洋沿岸地區(qū)因異常多雨而遭受洪澇災(zāi)害，而澳大利亞東部和印度尼西亞則因干旱引發(fā)嚴(yán)重的叢林大火。大氣環(huán)流異常還導(dǎo)致極端天氣事件的頻率和強(qiáng)度發(fā)生變化。例如，ENSO事件與北半球冬季的極端氣溫、阻塞高壓的持續(xù)存在與爆發(fā)，往往伴隨著極端寒潮、暴雪或持續(xù)性冷熱天氣。強(qiáng)季風(fēng)異常則可能導(dǎo)致特定區(qū)域出現(xiàn)極端降水或干旱。這些影響機(jī)制涉及大氣環(huán)流模式調(diào)整對(duì)水汽輸送、熱量平流路徑和天氣系統(tǒng)（如氣旋、反氣旋）活動(dòng)的影響。理解這些影響對(duì)于災(zāi)害預(yù)警、氣候變化適應(yīng)具有重要意義。解析思路：考察對(duì)大氣環(huán)流異常后果的廣度理解和聯(lián)系實(shí)際的能力。需要從區(qū)域氣候（降水、溫度模式）和天氣（極端事件）兩個(gè)層面進(jìn)行闡述，結(jié)合具體例子說明影響，并解釋影響機(jī)制（水汽、熱量輸送、天氣系統(tǒng)活動(dòng)），體現(xiàn)知識(shí)的遷移應(yīng)用能力。三、綜合分析題答案：該系列大氣環(huán)流異?，F(xiàn)象（東亞夏季風(fēng)偏弱、歐亞中高緯阻塞高壓、大西洋異常暖濕）可能共享一個(gè)共同的深層成因，即背景性的全球氣候變暖趨勢(shì)與特定的大氣內(nèi)部波動(dòng)/強(qiáng)迫事件的疊加作用。首先，全球變暖導(dǎo)致中高緯度大氣層結(jié)穩(wěn)定性降低，有利于極地渦旋的分裂和阻塞高壓的生成與維持。持續(xù)性的阻塞高壓控制下，其下游地區(qū)（如歐亞大陸東部）的緯向氣流被切斷，導(dǎo)致經(jīng)向環(huán)流加強(qiáng)，冷空氣難以南下，造成該地區(qū)氣溫異常偏低，同時(shí)高壓內(nèi)部下沉氣流可能帶來異常暖濕（從南方輸送）。同時(shí)，全球變暖也改變了大氣環(huán)流的基本態(tài)，可能影響行星波的傳播路徑和強(qiáng)度。東亞夏季風(fēng)偏弱可能與西太平洋副熱帶高壓異常偏強(qiáng)偏西有關(guān)，這可能又與背景變暖以及可能的ENSO模態(tài)（如厄爾尼諾）或遙相關(guān)型有關(guān)。大西洋地區(qū)的異常暖濕可能與北大西洋濤動(dòng)（NAO）處于正位相有關(guān)，NAO正位相時(shí)，冷空氣堆積在北美東岸，導(dǎo)致大西洋中緯度地區(qū)暖平流加強(qiáng)。因此，這一系列現(xiàn)象的成因是復(fù)雜的，可能涉及：1）全球變暖背景下大氣環(huán)流調(diào)整（如阻塞增強(qiáng)）；2）大氣內(nèi)部動(dòng)力過程（如行星波活動(dòng)異常）；3）可能存在的ENSO或MJO等年際/季節(jié)內(nèi)波動(dòng)模態(tài)的影響；4）不同區(qū)域強(qiáng)迫因子（如海溫、陸地冰雪）的相互作用。海氣相互作用（如大西洋海溫異常）和大氣內(nèi)部動(dòng)力學(xué)（如阻塞高壓的維持機(jī)制、行星波