2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——大氣輻射傳輸與氣候變化研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種氣體在大氣中對(duì)0.76μm附近的可見(jiàn)光具有強(qiáng)烈的吸收？（）A.O?B.N?C.CO?D.水汽2.根據(jù)比爾-朗伯定律，當(dāng)光通過(guò)均勻介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)厚度加倍，則透射輻射強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的？（）A.1/4B.1/2C.√2倍D.2倍3.大氣中的瑞利散射主要是由哪種粒子引起的？（）A.大氣分子B.水滴C.大氣氣溶膠D.云凝結(jié)核4.地表反射太陽(yáng)輻射的能力稱(chēng)為？（）A.吸收率B.透過(guò)率C.反照率D.發(fā)射率5.地球大氣層頂接收到的太陽(yáng)輻射能量與地表接收到的太陽(yáng)輻射能量之比，稱(chēng)為？（）A.輻射傳輸比B.太陽(yáng)常數(shù)C.輻射利用效率D.輻射透過(guò)率6.導(dǎo)致地球表面溫度高于根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律計(jì)算的平衡溫度的主要原因是？（）A.大氣散射B.地表比熱容小C.大氣逆輻射D.太陽(yáng)活動(dòng)增強(qiáng)7.在氣候?qū)W中，指由于大氣成分變化而引起的到達(dá)地表的凈輻射變化，從而對(duì)氣候系統(tǒng)產(chǎn)生影響的量是？（）A.能量通量B.輻射平衡C.輻射強(qiáng)迫D.熱量守恒8.下列哪種氣溶膠類(lèi)型通常被認(rèn)為具有冷卻氣候效應(yīng)？（）A.黑碳B.海鹽粒C.硅酸鹽塵D.硫酸鹽氣溶膠9.估算CO?濃度變化引起的輻射強(qiáng)迫時(shí)，通常假設(shè)CO?具有朗伯體特性，這意味著？（）A.CO?對(duì)所有波長(zhǎng)的輻射都完全吸收B.CO?對(duì)特定波段的輻射具有選擇性吸收C.CO?自身不發(fā)射輻射D.大氣中CO?濃度均勻分布10.輻射傳輸模型用于計(jì)算光在大氣中傳播時(shí)能量變化的數(shù)學(xué)工具，其基本原理源于？（）A.牛頓運(yùn)動(dòng)定律B.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論C.能量守恒定律D.道爾頓分壓定律二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.太陽(yáng)輻射按波長(zhǎng)可分為和兩大類(lèi)，前者主要來(lái)自太陽(yáng)的層，后者主要來(lái)自太陽(yáng)的層。2.大氣輻射傳輸過(guò)程中，除了吸收和散射，還有和兩種主要相互作用。3.地球大氣中主要的紅外吸收氣體包括和等。4.地球大氣層頂?shù)奶?yáng)輻射強(qiáng)度稱(chēng)為。5.地表凈輻射是指地表接收到的太陽(yáng)輻射與發(fā)出的之和。6.溫室效應(yīng)是指大氣中的某些氣體（溫室氣體）能夠吸收地面發(fā)出的紅外輻射，并將其部分輻射回地面，從而導(dǎo)致地球表面溫度升高的現(xiàn)象。7.輻射強(qiáng)迫的數(shù)值單位通常用來(lái)表示。8.氣溶膠的尺寸和成分對(duì)其對(duì)太陽(yáng)輻射的和有重要影響。9.輻射傳輸方程描述了沿傳播方向輻射強(qiáng)度變化的規(guī)律，其微分形式通常包含項(xiàng)：沿路徑的衰減項(xiàng)、由大氣成分引起的項(xiàng)、以及由氣溶膠引起的項(xiàng)。10.遙感技術(shù)中，常通過(guò)測(cè)量目標(biāo)物體對(duì)和的信息來(lái)反演其物理屬性。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述太陽(yáng)輻射的直射和散射有何區(qū)別。2.解釋什么是大氣窗口，并列舉幾個(gè)重要的紅外大氣窗口。3.簡(jiǎn)述溫室效應(yīng)的物理過(guò)程。4.為什么說(shuō)準(zhǔn)確估算人為溫室氣體的輻射強(qiáng)迫對(duì)于理解氣候變化至關(guān)重要？四、計(jì)算題（每題10分，共30分。請(qǐng)列出計(jì)算步驟并給出結(jié)果）1.假設(shè)某波段太陽(yáng)輻射通過(guò)一厚度為1km的大氣層后，強(qiáng)度衰減為原來(lái)的50%。若該大氣層的衰減是均勻的，求該波段輻射在大氣中的透過(guò)率τ和平均路徑長(zhǎng)度m。2.地表反照率為0.3，大氣對(duì)太陽(yáng)短波輻射的平均透過(guò)率為0.7。計(jì)算到達(dá)地表的太陽(yáng)短波輻射中，被大氣吸收的分?jǐn)?shù)。3.已知CO?濃度從280ppm增加到420ppm，根據(jù)典型計(jì)算，每增加1ppmCO?約引起0.47Wm?2的輻射強(qiáng)迫。估算此濃度變化引起的總輻射強(qiáng)迫增量（假設(shè)其他因素不變）。五、論述題（15分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，闡述大氣輻射傳輸過(guò)程對(duì)氣候變化研究的重要性。）試卷答案一、選擇題1.C2.B3.A4.C5.A6.C7.C8.D9.B10.C二、填空題1.可見(jiàn)光；紫外線；光球；日冕2.反射；透射3.CO?；水汽4.太陽(yáng)常數(shù)5.入射；長(zhǎng)波輻射（或紅外輻射）6.大氣；地面7.Wm?2K?1（或瓦每平方米開(kāi)爾文）8.散射；吸收9.相乘；散射10.反射；透射三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：區(qū)分直射和散射的本質(zhì)在于光線是否沿直線傳播。直射指光線未經(jīng)顯著改變方向地到達(dá)目標(biāo)。散射指光線在傳播過(guò)程中與大氣分子或氣溶膠粒子相互作用，改變傳播方向。直射光強(qiáng)度相對(duì)較強(qiáng)，方向性強(qiáng)；散射光強(qiáng)度較弱，分布范圍廣，形成天空亮度和陰影等現(xiàn)象。2.解析思路：大氣窗口是指大氣對(duì)太陽(yáng)或地球紅外輻射吸收較少，允許大部分輻射穿透或傳出的特定波長(zhǎng)區(qū)域。這些窗口對(duì)于遙感技術(shù)至關(guān)重要，因?yàn)閭鞲衅骺梢栽诖藚^(qū)域探測(cè)到地物或大氣的輻射信息。常見(jiàn)的紅外大氣窗口包括：3-5μm窗口、8-14μm窗口（主要與水汽有關(guān)）、15-25μm窗口（主要與CO?有關(guān)）。3.解析思路：溫室效應(yīng)過(guò)程主要包括：太陽(yáng)短波輻射穿透大氣到達(dá)地表，地表吸收后升溫并發(fā)出長(zhǎng)波紅外輻射；大氣中的溫室氣體（如CO?、H?O）選擇性地吸收這些紅外輻射，部分能量以逆輻射形式返回地表，從而加熱地表和低層大氣，使地球平均溫度高于無(wú)大氣時(shí)的水平。4.解析思路：輻射強(qiáng)迫是驅(qū)動(dòng)氣候系統(tǒng)變化的關(guān)鍵物理量。人為溫室氣體排放導(dǎo)致大氣成分改變，引起輻射強(qiáng)迫增加，這是當(dāng)前全球變暖的主要驅(qū)動(dòng)力之一。準(zhǔn)確估算輻射強(qiáng)迫的大小和來(lái)源，有助于我們理解氣候變化的機(jī)制，評(píng)估不同減排策略的潛力，并為氣候模型提供輸入和驗(yàn)證依據(jù)。這是連接觀測(cè)到的氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)影響的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。四、計(jì)算題1.解析思路：利用比爾-朗伯定律I=I?*τ^m或I=I?*exp(-κm)，其中I?為初始強(qiáng)度，I為透射后強(qiáng)度，τ為透過(guò)率，m為平均路徑長(zhǎng)度，κ為消光系數(shù)。已知I/I?=0.5，則exp(-κm)=0.5，取自然對(duì)數(shù)ln，得到-κm=ln(0.5)。透過(guò)率τ定義為I/I?，所以τ=0.5。平均路徑長(zhǎng)度m=-ln(τ)/κ。由于κm=-ln(τ)，所以m=-ln(τ)/κ=ln(2)/κ。結(jié)合題目條件，可以直接得到τ=0.5。若假設(shè)消光系數(shù)κ與路徑長(zhǎng)度m無(wú)關(guān)（或題目未明確區(qū)分），則平均路徑長(zhǎng)度m可視為1km。答案：透過(guò)率τ=0.5；平均路徑長(zhǎng)度m=1km。2.解析思路：到達(dá)地表的太陽(yáng)短波輻射分為兩部分：一部分被大氣吸收，另一部分透過(guò)大氣到達(dá)地表。設(shè)到達(dá)地表的總太陽(yáng)短波輻射為I?，大氣吸收部分為I_a，大氣透過(guò)部分為I_t。根據(jù)題意，I_t=I?*0.7，且I_a+I_t=I?。所以I_a=I?-I_t=I?-0.7*I?=0.3*I?。被大氣吸收的分?jǐn)?shù)即為I_a/I?=0.3。答案：被大氣吸收的分?jǐn)?shù)為0.3。3.解析思路：輻射強(qiáng)迫增量ΔF=ΔCO?*系數(shù)。其中ΔCO?=420ppm-280ppm=140ppm。ΔF=140ppm*0.47Wm?2(ppm?1)=66.8Wm?2。答案：總輻射強(qiáng)迫增量約為66.8Wm?2。五、論述題解析思路：1.基礎(chǔ)作用：大氣輻射傳輸是連接太陽(yáng)能量輸入和地球能量平衡的核心環(huán)節(jié)。理解輻射如何被大氣吸收、散射、透射，以及能量如何在大氣和地表之間交換，是建立氣候模型、解釋氣候現(xiàn)象的基礎(chǔ)。2.氣候變化機(jī)制：氣候變化的核心是能量平衡的改變。人類(lèi)活動(dòng)排放的溫室氣體增加，導(dǎo)致大氣吸收更多地面長(zhǎng)波輻射（即輻射強(qiáng)迫增加），打破了原有的能量平衡，導(dǎo)致全球變暖。因此，精確計(jì)算和研究輻射強(qiáng)迫是理解氣候變化機(jī)制的關(guān)鍵。3.遙感應(yīng)用：許多氣候變量（如地表溫度、云量、水汽含量、氣溶膠分布）直接影響或反映大氣輻射特性。通過(guò)測(cè)量地表或大氣的反射、透射、發(fā)射輻射（即遙感觀測(cè)），并利用輻射傳輸理論反演這些變量，是氣候監(jiān)測(cè)