2025年大學《大氣科學》專業(yè)題庫——大氣環(huán)境中的能量平衡考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填在題后括號內(nèi)）1.下列哪種氣體對大氣中的長波輻射幾乎沒有吸收作用？A.氧氣(O2)B.氮氣(N2)C.水汽(H2O)D.二氧化碳(CO2)2.在晴朗的白天，地面熱量平衡方程中，主要代表大氣對地面熱量吸收的是哪一項？A.凈輻射(Rn)B.感熱通量(H)C.潛熱通量(LE)D.地面長波輻射(L)3.大氣輻射收支的平衡點（即凈輻射為零）大致位于哪個高度范圍？A.對流層頂B.平流層中上部C.地表附近D.對流層低部4.下列哪項因素主要影響大氣的感熱交換？A.地表比輻射率B.大氣濕度C.地表與大氣之間的溫度差D.大氣中的水汽含量5.潛熱交換主要涉及哪種物質(zhì)相變過程？A.氣化B.凝華C.升華D.凝結(jié)6.與陰天相比，晴朗天氣下地表凈輻射通常如何？A.較小B.較大C.相同D.無法確定7.地表熱量平衡方程Rn=H+LE+G中，G通常代表什么？A.大氣逆輻射B.地表熱通量C.地面吸收的太陽短波輻射D.地表存儲熱量的變化率8.在其他條件相同時，風速增大通常會導致：A.潛熱通量增大，感熱通量減小B.潛熱通量減小，感熱通量增大C.潛熱通量和感熱通量都增大D.潛熱通量和感熱通量都減小9.大氣輻射傳輸過程中，哪種現(xiàn)象會導致部分太陽輻射被向各個方向散射？A.選擇性吸收B.強吸收C.散射D.反射10.大氣能量最主要的直接能量來源是：A.地球內(nèi)部熱源B.地面長波輻射C.太陽輻射D.大氣自身感熱交換二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題后橫線上）1.大氣對太陽輻射的吸收具有________性，而對地球輻射的吸收則具有________性。2.地面熱量平衡方程中，凈輻射減去土壤熱通量等于感熱通量與________通量之和。3.大氣中的水汽通過________交換和________交換，將地表的能量傳遞給大氣。4.感熱通量代表地表與大氣之間通過________傳遞的能量。5.在大氣垂直方向上，溫度隨高度升高而降低的層稱為________。6.地球大氣系統(tǒng)總體的能量平衡主要表現(xiàn)為吸收的太陽輻射等于向外空間發(fā)射的________輻射。7.影響地面吸收太陽輻射的主要因素有太陽高度角、云量、地表反照率和________。8.潛熱通量的大小與地表蒸發(fā)和大氣中的________含量密切相關(guān)。9.大氣中的臭氧主要吸收________輻射。10.能量平衡原理不僅適用于整個大氣系統(tǒng)，也適用于________或任何特定的氣象要素。三、判斷題（每題2分，共20分。請將“正確”或“錯誤”填在題后括號內(nèi)）1.太陽直接輻射是指未經(jīng)大氣散射到達地面的太陽輻射。()2.大氣逆輻射總是等于地表有效輻射。()3.感熱通量總是從溫度較高的地表指向溫度較低的大氣。()4.潛熱通量總是從干燥的大氣指向濕潤的地表。()5.地面熱量平衡方程可以寫成Rn=H+LE。()6.平流層由于臭氧吸收了大量紫外線，溫度隨高度升高而顯著升高。()7.云量的增加通常會增大地表的凈輻射。()8.風速越大，大氣的感熱和潛熱交換能力通常也越強。()9.地球發(fā)射的長波輻射波長范圍比太陽輻射的短波輻射波長范圍更短。()10.能量在垂直方向上的傳輸主要是通過輻射進行的。()四、簡答題（每題5分，共10分）1.簡述大氣對太陽輻射的吸收和散射過程。2.比較感熱交換和潛熱交換的區(qū)別。五、計算題（每題10分，共20分）1.某地某晴天下午2時的測量結(jié)果顯示：太陽高度角為60°，地表溫度為30°C，氣溫為25°C，地表比輻射率為0.95，大氣逆輻射為40W/m2，土壤熱通量忽略不計。請估算此時地表的凈輻射（Rn）。（可使用簡化公式Rn≈(1-α)S(1+βcosθ)+Ta-Ta_inv，其中α=0.3,β=0.1,Ta_inv為大氣逆輻射，θ為太陽高度角的余弦值）2.假設(shè)某地表蒸發(fā)通量（潛熱通量LE）為100W/m2，同時測量得到感熱通量（H）為50W/m2。請計算該地表在此刻的凈輻射Rn。（可使用地面熱量平衡方程）六、論述題（10分）試述大氣能量平衡原理在解釋海陸熱力差異及其對局地環(huán)流的影響方面的作用。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.B4.C5.A6.B7.B8.C9.C10.C二、填空題1.選擇性；選擇性2.潛熱3.蒸發(fā)；凝結(jié)4.熱傳導5.對流層6.地球長波7.地表狀況（或反照率）8.水汽9.紫外線（或UV）10.氣團三、判斷題1.正確2.錯誤3.正確4.錯誤5.正確6.正確7.錯誤8.正確9.錯誤10.錯誤四、簡答題1.解析思路：大氣對太陽輻射的吸收具有選擇性，主要吸收紫外線和紅外線部分，可見光部分大部分透過。散射是指太陽輻射與大氣分子或氣溶膠粒子碰撞后改變方向的現(xiàn)象，包括瑞利散射（波長依賴，藍光易散）和米氏散射（顆粒散射）。大氣對太陽輻射的散射使得天空呈現(xiàn)藍色，并使到達地面的太陽輻射包含散射成分。2.解析思路：感熱交換通過大氣與地表間的熱量傳導和湍流熱交換實現(xiàn)，將地表的動能（熱能）傳遞給大氣，總是從較熱的地表流向較冷的大氣。潛熱交換通過水相變（蒸發(fā)/蒸騰和凝結(jié)/降水）進行，將地表的能量以潛熱形式（水汽）переносить到大氣中，再通過大氣中的凝結(jié)/降水過程釋放，能量形式發(fā)生轉(zhuǎn)變。兩者都涉及能量轉(zhuǎn)移，但機制和能量形式不同。五、計算題1.解析思路：計算凈輻射Rn。先計算太陽高度角余弦值cosθ=cos(60°)=0.5。代入簡化公式Rn≈(1-α)S(1+βcosθ)+Ta-Ta_inv。其中α=0.3,S=短波入射太陽輻射（題目未給，通常晴天估算值約600W/m2），β=0.1,Ta=25°C(即298K),Ta_inv=40W/m2。代入計算即可。注意單位統(tǒng)一，最終結(jié)果應為W/m2。*計算過程：Rn≈(1-0.3)*600*(1+0.1*0.5)+298-40=0.7*600*1.05+258=441+258=699W/m2。(結(jié)果可能因S值取值略有不同)2.解析思路：應用地面熱量平衡方程Rn=H+LE。已知H=50W/m2，LE=100W/m2。將數(shù)值代入方程直接計算即可。*計算過程：Rn=50+100=150W/m2。六、論述題解析思路：海洋和陸地由于熱容量、蒸散發(fā)能力、地表粗糙度等不同，對太陽輻射能量的吸收、存儲和釋放存在差異，導致熱力性質(zhì)不同。海洋熱容量大，升溫慢降溫慢；陸地熱容量小，升溫快降溫快