2025年大學(xué)《應(yīng)用氣象學(xué)》專業(yè)題庫——大氣邊界層與環(huán)境保護(hù)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)不是大氣邊界層的主要特征？A.湍流交換B.邊界層高度隨時(shí)間變化C.溫度層結(jié)接近逆溫層D.水平尺度遠(yuǎn)大于垂直尺度2.在大氣邊界層中，哪一種尺度渦流占主導(dǎo)地位？A.渦度尺度B.同溫層尺度C.脈動(dòng)尺度D.內(nèi)尺度3.下面哪種方法不屬于常用的邊界層熱量通量觀測方法？A.梯度法B.通量法C.熱紅外遙感D.普朗特法4.城市熱島效應(yīng)的形成主要與以下哪個(gè)因素有關(guān)？A.地表粗糙度B.植被覆蓋率C.人口密度D.海陸位置5.大氣穩(wěn)定度對(duì)污染物擴(kuò)散的主要影響是？A.穩(wěn)定時(shí)，污染物擴(kuò)散迅速B.不穩(wěn)定時(shí)，污染物垂直擴(kuò)散較弱C.中性時(shí)，污染物水平擴(kuò)散最強(qiáng)D.穩(wěn)定時(shí)，污染物垂直擴(kuò)散較弱6.費(fèi)克定律主要描述的是哪種物理過程？A.熱量傳遞B.質(zhì)量傳遞C.動(dòng)量傳遞D.輻射傳遞7.邊界層高度通常用哪種方法估算？A.比熱容法B.面源法C.梯度法D.污染物濃度法8.下列哪項(xiàng)不是影響城市風(fēng)場的主要因素？A.城市布局B.地形地貌C.植被覆蓋D.大氣環(huán)流9.農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害主要包括哪兩類？A.干旱和洪澇B.寒潮和霜凍C.臺(tái)風(fēng)和冰雹D.以上都是10.氣候變化對(duì)大氣邊界層的主要影響是？A.邊界層高度降低B.邊界層高度升高C.邊界層湍流減弱D.邊界層湍流增強(qiáng)二、填空題（每空1分，共10分）1.大氣邊界層是指________與________之間的薄層大氣。2.邊界層內(nèi)的湍流主要是由________和________不匹配引起的。3.邊界層氣象學(xué)在________和________等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。4.常用的邊界層觀測儀器包括________、________和________等。5.空氣污染物的擴(kuò)散模型主要包括________模型和________模型。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述大氣邊界層內(nèi)溫度層結(jié)的主要特征及其對(duì)大氣穩(wěn)定度的影響。2.簡述城市熱島效應(yīng)的形成機(jī)制及其對(duì)城市環(huán)境的影響。3.簡述大氣邊界層觀測的主要方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。4.簡述邊界層氣象學(xué)與農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某地觀測到近地面層風(fēng)速廓線符合對(duì)數(shù)律，已知在高度為10米處風(fēng)速為3米/秒，求在高度為2米處風(fēng)速是多少？（假設(shè)摩擦速度為0.1米/秒）2.假設(shè)某污染源排放率恒定為10克/秒，邊界層高度為1000米，請(qǐng)估算在邊界層充分混合條件下，下風(fēng)向1公里處的污染物濃度是多少？（假設(shè)擴(kuò)散系數(shù)為0.2米^2/秒）五、論述題（10分）試述大氣邊界層氣象學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的重要作用，并舉例說明。六、案例分析題（20分）某城市在夏季經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重空氣污染事件，請(qǐng)分析可能的原因，并提出相應(yīng)的改善措施。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.D4.C5.D6.B7.C8.D9.D10.B二、填空題1.地面；大氣層頂2.氣流速度；地表摩擦力3.環(huán)境保護(hù)；氣象災(zāi)害防御4.風(fēng)速計(jì)；溫度計(jì)；濕度計(jì)5.源匯；箱式三、簡答題1.答案：大氣邊界層內(nèi)溫度層結(jié)通常呈現(xiàn)近地面遞減，向上逐漸趨于中性或逆增。這種溫度層結(jié)對(duì)大氣穩(wěn)定度有重要影響：當(dāng)近地面溫度遞減率較小時(shí)（接近中性），大氣較不穩(wěn)定，有利于垂直混合和污染物擴(kuò)散；當(dāng)近地面溫度遞減率較大時(shí)（逆溫），大氣較穩(wěn)定，不利于垂直混合，污染物易在近地面積累。解析思路：考察對(duì)溫度層結(jié)特征及其與大氣穩(wěn)定度關(guān)系的理解。需要知道邊界層內(nèi)典型的溫度廓線特征（近地面遞減，向上趨于中性或逆增），并能解釋這種層結(jié)特征對(duì)大氣垂直運(yùn)動(dòng)（混合能力）和穩(wěn)定度的影響。2.答案：城市熱島效應(yīng)的形成機(jī)制主要是城市下墊面性質(zhì)與人類活動(dòng)綜合作用的結(jié)果。城市建筑材料（如混凝土、瀝青）的比熱容和反照率較小，吸收太陽輻射多，升溫快；城市缺乏植被覆蓋，蒸騰作用弱，散熱慢；城市建筑密集，通風(fēng)不暢，加強(qiáng)了熱量積累；人類活動(dòng)（交通、工業(yè)、空調(diào)等）排放大量人為熱量。這些因素導(dǎo)致城市區(qū)域氣溫高于周邊郊區(qū)和鄉(xiāng)村地區(qū)。解析思路：考察對(duì)城市熱島效應(yīng)形成機(jī)制的理解。需要區(qū)分自然因素（下墊面性質(zhì)）和人為因素（人類活動(dòng)）在城市熱島形成中的作用，并能將這些因素聯(lián)系起來解釋城市與郊區(qū)的溫差。3.答案：常用的邊界層觀測方法包括：*梯度法：通過在垂直方向上布設(shè)觀測儀器，測量氣象要素的垂直梯度，從而推算通量。優(yōu)點(diǎn)是原理簡單，成本相對(duì)較低；缺點(diǎn)是只能得到點(diǎn)上的梯度信息，易受儀器和地形影響。*通量法：直接測量氣象要素的通量，如渦度相關(guān)法、熱量/水分通量儀等。優(yōu)點(diǎn)是能直接得到通量值，信息豐富；缺點(diǎn)是儀器復(fù)雜，維護(hù)要求高，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜。*遙感法：利用衛(wèi)星或地面遙感設(shè)備獲取邊界層參數(shù)信息。優(yōu)點(diǎn)是空間覆蓋范圍大，可獲取連續(xù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)；缺點(diǎn)是空間分辨率和時(shí)間分辨率有限，信號(hào)反演復(fù)雜。解析思路：考察對(duì)邊界層常用觀測方法的掌握。需要了解至少三種主流方法（梯度法、通量法、遙感法）的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。4.答案：邊界層氣象學(xué)與農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)密切相關(guān)。邊界層氣象學(xué)研究大氣與地表之間的相互作用，特別是熱量、水分和污染物的交換過程。在農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)中，需要了解邊界層氣象條件對(duì)農(nóng)田小氣候（溫度、濕度、風(fēng)速等）的影響，以優(yōu)化作物生長環(huán)境；需要運(yùn)用邊界層擴(kuò)散模型預(yù)測農(nóng)藥、化肥等農(nóng)業(yè)面源污染物的擴(kuò)散范圍和濃度，為合理施用提供依據(jù)；需要研究邊界層氣象條件對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害（如干旱、霜凍、大風(fēng)）的影響，為災(zāi)害預(yù)警和防御提供支持。解析思路：考察對(duì)邊界層氣象學(xué)與農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)聯(lián)系的理解。需要能夠列舉出具體的聯(lián)系點(diǎn)，例如農(nóng)田小氣候、農(nóng)業(yè)面源污染、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害等，并說明邊界層氣象學(xué)知識(shí)在這些方面的應(yīng)用。四、計(jì)算題1.答案：根據(jù)對(duì)數(shù)律風(fēng)速廓線公式u(z)=(u*/k)*ln(z/z0)，其中z0為粗糙度長度，k為卡門常數(shù)（約0.4）。當(dāng)z=10m,u(10)=3m/s時(shí)，3=(u*/0.4)*ln(10/z0)。當(dāng)z=2m時(shí)，u(2)=(u*/0.4)*ln(2/z0)。兩式相除得u(2)/3=ln(2/z0)/ln(10/z0)，即u(2)=3*ln(2/z0)/ln(10/z0)。由于u*和z0未知，無法給出數(shù)值解，但可以表達(dá)為上述形式。若題目隱含z0=0.1m，則u(2)=3*ln(2/0.1)/ln(10/0.1)≈3*ln(20)/ln(100)≈3*2.996/4.605≈1.97m/s。(注：題目未明確z0，若按標(biāo)準(zhǔn)算例z0=0.1m，則結(jié)果約為1.97m/s)解析思路：考察對(duì)對(duì)數(shù)律風(fēng)速廓線公式的理解和應(yīng)用能力。需要知道公式u(z)=(u*/k)*ln(z/z0)，并能代入已知條件進(jìn)行計(jì)算。注意區(qū)分摩擦速度u*和粗糙度長度z0。2.答案：在邊界層充分混合的條件下，污染物濃度可近似為C=Q/(π*H^2*σy*σz)，其中Q為排放率，H為邊界層高度，σy和σz為橫向和垂直方向的擴(kuò)散參數(shù)。題目未給出擴(kuò)散參數(shù)，若假設(shè)污染物在水平和垂直方向擴(kuò)散能力相同（σy≈σz），則C=Q/(π*H^2*σy^2)=Q/(π*H*σy^2)。代入Q=10g/s,H=1000m,σy=0.2m/s(假設(shè)σy代表σ)，C=10/(π*1000*(0.2)^2)=10/(π*1000*0.04)=10/(40π)≈0.0796g/m^3。若按1km=1000m距離處濃度，還需考慮下風(fēng)向距離與擴(kuò)散參數(shù)的關(guān)系，但題目條件不足，上述計(jì)算為在充分混合假設(shè)下的點(diǎn)濃度估算。解析思路：考察對(duì)箱式擴(kuò)散模型（或充分混合高斯模型簡化形式）的理解和應(yīng)用能力。需要知道污染物濃度計(jì)算的基本公式，并能代入已知參數(shù)進(jìn)行估算。注意題目條件（如擴(kuò)散參數(shù)）的缺失，導(dǎo)致無法給出精確數(shù)值。五、論述題答案：大氣邊界層氣象學(xué)在環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮著重要作用。首先，它為空氣污染預(yù)報(bào)提供了關(guān)鍵的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。通過研究邊界層結(jié)構(gòu)、湍流擴(kuò)散特性等，可以預(yù)測污染物的遷移轉(zhuǎn)化路徑和濃度分布，為制定污染控制策略和應(yīng)急響應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。其次，邊界層氣象學(xué)研究有助于理解城市熱島效應(yīng)、光化學(xué)煙霧等環(huán)境問題的形成機(jī)制，為城市規(guī)劃和環(huán)境治理提供指導(dǎo)。例如，通過改善城市通風(fēng)廊道設(shè)計(jì)，可以緩解城市熱島效應(yīng)和污染物聚集。此外，邊界層氣象學(xué)在室內(nèi)空氣質(zhì)量研究、農(nóng)業(yè)面源污染防治、生物多樣性保護(hù)等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。例如，研究建筑物的通風(fēng)換氣設(shè)計(jì)需要考慮邊界層內(nèi)的空氣流動(dòng)規(guī)律；農(nóng)業(yè)活動(dòng)中化肥、農(nóng)藥的揮發(fā)和擴(kuò)散受邊界層氣象條件影響，研究這些條件有助于減少面源污染?？傊?，邊界層氣象學(xué)為解決環(huán)境污染問題提供了重要的科學(xué)支撐。解析思路：考察對(duì)邊界層氣象學(xué)在環(huán)境保護(hù)中作用的理解和綜合分析能力。需要能夠從多個(gè)方面（空氣污染、城市環(huán)境、農(nóng)業(yè)環(huán)境等）論述邊界層氣象學(xué)的應(yīng)用價(jià)值，并舉例說明其在具體環(huán)境問題中的指導(dǎo)作用。六、案例分析題答案：該城市夏季嚴(yán)重空氣污染事件可能的原因包括：*氣象條件不利：夏季容易出現(xiàn)高溫、靜穩(wěn)的邊界層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致大氣垂直混合能力弱，污染物難以擴(kuò)散，積聚在近地面。例如，出現(xiàn)逆溫層，特別是城市熱島逆溫，會(huì)顯著阻礙污染物擴(kuò)散。*污染源排放量大：城市工業(yè)生產(chǎn)、交通出行、居民生活等排放大量污染物（如SO2,NOx,PM2.5,VOCs等）。若產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，或能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，則污染物排放量可能更大。*城市形態(tài)影響：城市建筑密集，高樓林立，形成“城市峽谷”效應(yīng)，阻礙氣流流通，加劇近地面污染物積累。*周邊區(qū)域傳輸：城市可能位于盆地或河谷地帶，不利于污染物擴(kuò)散，周邊地區(qū)的污染物也可能傳輸至此。*缺乏有效的污染控制措施：如工業(yè)廢氣處理不達(dá)標(biāo)、車輛尾氣排放控制不力、揚(yáng)塵污染控制不足等。改善措施包括：*優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)：發(fā)展清潔能源，減少高污染產(chǎn)業(yè)，推廣使用清潔生產(chǎn)技術(shù)。*加強(qiáng)污染源控制：嚴(yán)格執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)，推廣使用高效污染治理設(shè)施，控制工業(yè)、交通、揚(yáng)塵等污染源排放。*改善城市通風(fēng)條件：