2025年大學(xué)《應(yīng)用氣象學(xué)》專業(yè)題庫——氣象現(xiàn)象與預(yù)測技術(shù)探究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題后括號內(nèi)）1.下列哪種天氣系統(tǒng)通常與晴朗、干燥的天氣相聯(lián)系？A.暖鋒B.冷鋒C.氣旋D.反氣旋2.在天氣預(yù)報中，帕博指數(shù)（PPI）主要用于反映什么天氣現(xiàn)象的可能性？A.連續(xù)性降水B.突發(fā)雷暴C.低溫霜凍D.大風(fēng)天氣3.數(shù)值天氣預(yù)報（NWP）的初始場主要依賴于哪些數(shù)據(jù)的綜合？A.氣象觀測站數(shù)據(jù)B.氣象雷達(dá)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)C.氣象圖分析結(jié)果D.以上所有4.大氣靜力穩(wěn)定度判據(jù)通常使用哪個參數(shù)？A.比濕B.氣壓C.位溫D.風(fēng)速5.熱帶氣旋強度變化最劇烈的階段通常是？A.初生階段B.發(fā)展階段C.峰值階段D.削弱階段6.比較集合天氣預(yù)報與確定性天氣預(yù)報，下列說法正確的是？A.集合預(yù)報提供概率預(yù)報，確定性預(yù)報提供確定性預(yù)報B.集合預(yù)報只適用于熱帶氣旋預(yù)報C.集合預(yù)報的預(yù)報精度總是低于確定性預(yù)報D.集合預(yù)報不能反映預(yù)報的不確定性7.能夠反映大氣垂直方向溫度分布特征的氣象要素是？A.氣壓B.濕度C.溫度露點差D.溫層高度8.季風(fēng)環(huán)流的主要驅(qū)動力是？A.太陽輻射差異B.地球自轉(zhuǎn)偏向力C.海陸熱力性質(zhì)差異D.大氣環(huán)流模式9.氣象衛(wèi)星的主要觀測波段中，哪個波段對云層頂部的探測最為有效？A.可見光波段B.紅外波段C.微波波段D.紫外波段10.天氣圖分析中，判斷鋒面位置的主要依據(jù)是？A.氣壓梯度線B.溫度梯度線C.風(fēng)向風(fēng)量線D.等高線二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題后橫線上）1.大氣環(huán)流的基本形式包括______環(huán)流、______環(huán)流和季風(fēng)環(huán)流。2.鋒面過境時，通常在鋒前會出現(xiàn)______天氣，鋒后會出現(xiàn)______天氣。3.數(shù)值天氣預(yù)報模式的時間步長選擇受到______定理的制約。4.雷達(dá)主要探測大氣中的______，通過回波強度可以分析降水強度、范圍和結(jié)構(gòu)。5.天氣預(yù)報的評分方法中，______評分考慮了預(yù)報時效的影響。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述冷鋒形成的過程及其典型的天氣現(xiàn)象。2.簡述數(shù)值天氣預(yù)報（NWP）的基本原理。3.簡述氣象衛(wèi)星在天氣預(yù)報中的應(yīng)用方式。4.簡述集合天氣預(yù)報的原理及其意義。四、論述題（每題10分，共30分）1.試分析影響熱帶氣旋生成和發(fā)展的主要環(huán)境因素。2.比較數(shù)值天氣預(yù)報（NWP）和統(tǒng)計天氣預(yù)報方法的原理、優(yōu)缺點及適用場景。3.探討大氣中的水汽在大氣環(huán)流和天氣現(xiàn)象形成過程中的作用，并結(jié)合實例說明。五、計算題（共10分）已知某地高空測站觀測到氣溫為-20℃，氣壓為500hPa。假設(shè)該氣塊做絕熱上升，到達(dá)300hPa高度時，若不考慮水汽凝結(jié)，請估算此時氣塊的氣溫（干絕熱遞減率取9.8K/km）。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.D4.C5.B6.A7.D8.C9.B10.B二、填空題1.哈德里帕博2.暖惡劣3.穩(wěn)定4.水汽5.絕對三、簡答題1.簡述冷鋒形成的過程及其典型的天氣現(xiàn)象。解析思路：冷鋒是冷氣團主動向暖氣團移動形成的鋒面。其形成過程通常與冷空氣的南下或堆積有關(guān)。當(dāng)冷氣團密度更大時，會楔入暖氣團下方，迫使暖氣團抬升。典型的冷鋒天氣現(xiàn)象包括：鋒前常有氣壓升高、氣溫下降、天氣轉(zhuǎn)陰、風(fēng)向量順時針轉(zhuǎn)（北半球）等現(xiàn)象，鋒過境時容易出現(xiàn)劇烈的天氣變化，如狂風(fēng)、雨雪、氣溫驟降等，鋒后氣壓繼續(xù)升高、氣溫更低、風(fēng)向量再次變化（北半球）。2.簡述數(shù)值天氣預(yù)報（NWP）的基本原理。解析思路：NWP的基本原理是利用計算機求解描述大氣運動和變化的控制方程組（主要是流體力學(xué)方程組、熱力學(xué)方程組和輻射傳輸方程等）。其過程包括：①收集大量的氣象觀測資料，構(gòu)建初始狀態(tài)場；②將初始場和邊界條件輸入數(shù)值模式；③模式通過計算，逐時間步長模擬大氣狀態(tài)的演變；④輸出未來一段時間內(nèi)大氣的預(yù)報場。核心在于將連續(xù)的物理過程離散化（空間和時間），并在計算機上求解這些離散化的方程。3.簡述氣象衛(wèi)星在天氣預(yù)報中的應(yīng)用方式。解析思路：氣象衛(wèi)星通過搭載各類傳感器，從空間遙測大氣信息。在天氣預(yù)報中應(yīng)用廣泛：①獲取大范圍、同步的云圖資料，用于分析云系分布、移動和發(fā)展，判斷天氣系統(tǒng)；②探測大氣溫度、濕度、水汽含量等垂直廓線信息，為數(shù)值預(yù)報提供初始和邊界資料；③監(jiān)測臺風(fēng)、強對流等災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展；④繪制大氣風(fēng)場圖；⑤長期監(jiān)測氣候變化信號。其數(shù)據(jù)通常與地面觀測和數(shù)值預(yù)報結(jié)果結(jié)合使用。4.簡述集合天氣預(yù)報的原理及其意義。解析思路：集合天氣預(yù)報是通過運行多個（通常是多套）初始條件略有不同的數(shù)值模式，或者采用不同的模式方案，產(chǎn)生一系列（集合成員）相互之間只有微小初始差異的預(yù)報場。其原理是基于混沌理論，認(rèn)為大氣系統(tǒng)對初始條件高度敏感（蝴蝶效應(yīng)），微小的初始誤差會隨時間累積導(dǎo)致預(yù)報結(jié)果巨大差異。集合預(yù)報的意義在于，通過分析這些集合成員的預(yù)報結(jié)果散布特征，可以得到預(yù)報的不確定性范圍和概率信息，從而提供比單一確定性預(yù)報更可靠的預(yù)報產(chǎn)品，尤其在預(yù)測極端天氣時價值顯著。四、論述題1.試分析影響熱帶氣旋生成和發(fā)展的主要環(huán)境因素。解析思路：熱帶氣旋（臺風(fēng)）的生成和發(fā)展需要滿足一系列環(huán)境條件：①暖海溫：海面溫度通常需高于26.5℃且暖水層足夠深厚（至少50米），提供氣旋發(fā)展的能量和水汽；②高濕度：低層大氣濕度大，為氣旋提供充足水汽，有利于對流發(fā)展和維持；③較小的垂直風(fēng)切變：垂直方向上的風(fēng)速梯度小，有利于熱帶擾動向中心輻合，維持低空渦度，避免擾動被切離；④一定的緯度：通常在熱帶或副熱帶地區(qū)（南北緯10°-20°之間），提供足夠的熱力不穩(wěn)定性和地球自轉(zhuǎn)偏向力；⑤預(yù)先存在的擾動：如熱帶波、東風(fēng)波等作為初始擾動；⑥高空的散度：高空輻散有利于低空輻合，維持氣旋發(fā)展。這些因素綜合作用，促使對流活動旺盛，低層氣流強烈輻合，中心氣壓下降，旋轉(zhuǎn)速度加快，從而形成和發(fā)展為熱帶氣旋。2.比較數(shù)值天氣預(yù)報（NWP）和統(tǒng)計天氣預(yù)報方法的原理、優(yōu)缺點及適用場景。解析思路：比較NWP和統(tǒng)計預(yù)報：①原理：NWP基于大氣物理定律的數(shù)學(xué)方程組，通過計算機模擬大氣演變；統(tǒng)計預(yù)報基于歷史天氣數(shù)據(jù)或NWP輸出，建立預(yù)報因子與預(yù)報量之間的統(tǒng)計關(guān)系（如回歸、機器學(xué)習(xí)模型）。②優(yōu)點：NWP能提供物理上連貫的、大范圍、高分辨率的三維時空預(yù)報；統(tǒng)計預(yù)報計算簡單快速，能捕捉歷史數(shù)據(jù)中存在的復(fù)雜非線性關(guān)系，有時在特定時效或局地預(yù)報上更準(zhǔn)確，可融合多源信息。③缺點：NWP對初始場精度要求高，存在模擬能力局限（如對中小尺度系統(tǒng)、云降水過程的模擬），計算量大；統(tǒng)計預(yù)報依賴歷史數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)同質(zhì)性、時效性限制），物理依據(jù)較弱，預(yù)報解釋性較差，對模式誤差敏感。④適用場景：NWP適用于大范圍、持續(xù)性天氣過程的預(yù)報，提供基礎(chǔ)預(yù)報場，也是集合預(yù)報的基礎(chǔ)；統(tǒng)計預(yù)報適用于短期（如小時到幾天）、局地預(yù)報，特定要素預(yù)報（如降水概率、溫度極端值），或作為NWP輸出的訂正，以及處理NWP難以模擬的局地現(xiàn)象。3.探討大氣中的水汽在大氣環(huán)流和天氣現(xiàn)象形成過程中的作用，并結(jié)合實例說明。解析思路：水汽是大氣中最活躍的溫室氣體之一，也是許多天氣現(xiàn)象的基礎(chǔ)。①能量輸送：水汽通過蒸發(fā)吸收熱量，通過凝結(jié)釋放潛熱，這兩種過程對大氣能量平衡和垂直運動至關(guān)重要。水汽蒸發(fā)主要發(fā)生在低緯暖洋面，攜帶能量向高緯輸送；水汽凝結(jié)釋放的潛熱加熱大氣，是熱帶氣旋發(fā)展和維持的關(guān)鍵能量來源，也加劇了對流天氣。②天氣現(xiàn)象形成：水汽是云和降水的唯一來源。大氣中水汽含量和垂直分布決定了云的類型和分布，水汽達(dá)到飽和并凝結(jié)（或凍結(jié)）形成云。當(dāng)云中的水滴或冰晶增長到足夠大，克服上升氣流，便形成降水（雨、雪、冰雹等）。③大氣環(huán)流聯(lián)系：水汽輸送是大氣環(huán)流的重要組成部分。大氣環(huán)流決定了水汽的輸送路徑和分布格局，而水汽分布又通過蒸發(fā)-凝結(jié)-潛熱釋放過程反作用于大氣環(huán)流，形成正反饋。例如，信風(fēng)帶將熱帶海洋的水汽輸送到副熱帶地區(qū)，在副熱帶高壓控制下水汽凝結(jié)形成急流帶降水，釋放的潛熱又對信風(fēng)的維持和行星波活動產(chǎn)生影響。實例：臺風(fēng)的形成和發(fā)展強烈依賴暖洋面上的大量水汽蒸發(fā)和后續(xù)凝結(jié)釋放的潛熱。西太平洋暖池是全球水汽最豐富的區(qū)域之一，也是臺風(fēng)最活躍的地區(qū)。梅雨季節(jié)，來自海洋的水汽在有利的大氣環(huán)流背景下（如副熱帶高壓邊緣、鋒面附近）凝結(jié)，導(dǎo)致長時間連續(xù)性降水。五、計算題已知某地高空測站觀測到氣溫為-20℃，氣壓為500hPa。假設(shè)該氣塊做絕熱上升，到達(dá)300hPa高度時，若不考慮水汽凝結(jié)，請估算此時氣塊的氣溫（干絕熱遞減率取9.8K/km）。解析思路：根據(jù)干絕熱過程的特點，氣塊在絕熱上升過程中，溫度變化與高度變化成正比，其變化率由干絕熱遞減率（Γd）決定。計算公式為：ΔT=Γd×Δz。其中，ΔT為溫度變化量，Γd為干絕熱遞減率，Δz為高度變化量（取絕對值）。本題中，初始高度對應(yīng)氣壓P1=500hPa，目標(biāo)高度對應(yīng)氣壓P2=300hPa。高度變化量Δz=z1-z2。需要將氣壓高度關(guān)系（如標(biāo)準(zhǔn)大氣或假定公式）轉(zhuǎn)換為高度差。