2025年大學《應(yīng)用氣象學》專業(yè)題庫——大氣科學中的數(shù)值模擬考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪一項不屬于數(shù)值模擬的基本要素？（）A.模型方程B.數(shù)值格式C.初始條件和邊界條件D.模型驗證2.有限差分法的基本思想是將連續(xù)的偏微分方程離散化為？（）A.代數(shù)方程組B.微分方程組C.積分方程組D.絕對值方程組3.在大氣動力學中，納維-斯托克斯方程描述的是？（）A.大氣中溫度的垂直分布B.大氣中水分的垂直分布C.大氣運動的速度場D.大氣中的輻射傳輸4.行星波的主要特征是？（）A.頻率較高，波數(shù)較小B.頻率較低，波數(shù)較大C.頻率較高，波數(shù)較大D.頻率較低，波數(shù)較小5.大氣邊界層的主要特征是？（）A.氣流接近地面時受到摩擦的影響B(tài).氣流接近地面時不受摩擦的影響C.溫度垂直梯度較大D.溫度垂直梯度較小6.輻射傳輸方程描述的是？（）A.大氣中能量垂直傳輸?shù)倪^程B.大氣中水分垂直傳輸?shù)倪^程C.大氣中動量垂直傳輸?shù)倪^程D.大氣中污染物垂直傳輸?shù)倪^程7.云和降水參數(shù)化方案的主要目的是？（）A.描述云和降水的微物理過程B.繞過云和降水微物理過程的復(fù)雜性C.計算云和降水的輻射效應(yīng)D.計算云和降水的邊界層效應(yīng)8.中尺度數(shù)值模型主要模擬的是哪種尺度的氣象現(xiàn)象？（）A.全球尺度B.區(qū)域尺度C.中尺度D.微尺度9.全球數(shù)值天氣預(yù)報模型的主要優(yōu)勢是？（）A.空間分辨率高B.時間分辨率高C.覆蓋范圍廣D.模擬精度高10.氣候模型的主要應(yīng)用領(lǐng)域是？（）A.天氣預(yù)報B.短期氣候變化研究C.長期氣候變化研究D.降水預(yù)報二、填空題（每空2分，共20分。請將正確答案填在題后的橫線上）1.數(shù)值模擬中，為了減小誤差，常采用______和______等技術(shù)。2.大氣動力學的基本方程包括______、______和______。3.數(shù)值模擬中，初始條件是指模型域內(nèi)物理量在______時刻的分布。4.邊界條件是指模型域邊界上物理量的______或______。5.云和降水的微物理過程包括______、______和______。6.中尺度氣象現(xiàn)象包括______、______和______。7.數(shù)值天氣預(yù)報的精度主要受______、______和______等因素的影響。8.氣候模型通常分為______和______兩種類型。9.常用的中尺度數(shù)值模型有______和______。10.數(shù)值模擬結(jié)果的診斷分析方法包括______、______和______。三、簡答題（每小題5分，共30分。請簡要回答下列問題）1.簡述數(shù)值模擬的優(yōu)缺點。2.簡述有限差分法的基本步驟。3.簡述大氣波動的主要類型。4.簡述大氣邊界層的主要特征。5.簡述云和降水參數(shù)化方案的基本思路。6.簡述中尺度數(shù)值模型的應(yīng)用領(lǐng)域。四、計算題（每小題10分，共20分。請計算下列問題）1.已知大氣溫度垂直遞減率為6.5K/km，地面溫度為288K，求海拔3000米處的溫度。2.已知某地的風速為10m/s，風向為東北偏北（即北偏東45度），請將其分解為北風和東風的速度分量。五、論述題（每小題15分，共30分。請結(jié)合所學知識，回答下列問題）1.試述數(shù)值模擬在天氣預(yù)報中的應(yīng)用及其局限性。2.試述數(shù)值模擬在氣候變化研究中的應(yīng)用及其面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.B5.A6.A7.B8.C9.C10.C二、填空題1.時間步進，空間離散2.連續(xù)方程，動量方程，能量方程3.初始4.值，通量5.云凝華，過冷云滴凍結(jié)，雨滴碰并6.鋒面，暴雨，臺風7.模型分辨率，初始條件精度，觀測資料精度8.原型氣候模型，區(qū)域氣候模型9.WRF，MM510.統(tǒng)計分析，數(shù)值積分，可視化分析三、簡答題1.解析思路：首先回答數(shù)值模擬的優(yōu)點，例如能夠模擬復(fù)雜的大氣過程、可以研究不可觀測的物理量、可以用于長期模擬等。然后回答數(shù)值模擬的缺點，例如計算量大、模型存在誤差、需要高性能計算機等。2.解析思路：首先說明有限差分法的思想是將連續(xù)的偏微分方程離散化為離散點的代數(shù)方程組。然后簡述其基本步驟，例如選擇網(wǎng)格點，將偏導數(shù)用差商代替，得到代數(shù)方程組，最后求解代數(shù)方程組得到離散點上的數(shù)值解。3.解析思路：首先說明大氣波動的類型可以根據(jù)波動的水平尺度、垂直尺度和頻率進行分類。然后列舉主要類型，例如長波、短波、Rossby波、重力波等。4.解析思路：首先說明大氣邊界層是緊貼地面的一層大氣，其厚度通常為1-2公里。然后列舉其主要特征，例如風速隨高度遞減、存在摩擦層、溫度受地面影響顯著等。5.解析思路：首先說明云和降水的微物理過程非常復(fù)雜，難以在模型中直接模擬。然后說明參數(shù)化方案的基本思路是利用一些簡化的參數(shù)化關(guān)系，將微物理過程對宏觀天氣現(xiàn)象的影響表示出來。6.解析思路：首先說明中尺度數(shù)值模型主要模擬的范圍在幾公里到幾千公里之間，時間尺度從幾小時到幾天。然后列舉其應(yīng)用領(lǐng)域，例如短臨天氣預(yù)報、強對流天氣預(yù)報、暴雨預(yù)報等。四、計算題1.解析思路：利用線性溫度遞減率公式，即溫度隨海拔高度的升高而降低。公式為：T=T0-L*h，其中T為海拔h米處的溫度，T0為地面溫度，L為溫度垂直遞減率，h為海拔高度。代入數(shù)據(jù)計算即可。答案：273.5K2.解析思路：將風速分解為北風和東風的速度分量，可以利用三角函數(shù)。設(shè)北風速度分量為Vn，東風速度分量為Ve，風速為V，風向與北風的夾角為θ。則有Vn=V*sinθ，Ve=V*cosθ。代入數(shù)據(jù)計算即可。答案：Vn=7.07m/s，Ve=7.07m/s五、論述題1.解析思路：首先說明數(shù)值模擬在天氣預(yù)報中的應(yīng)用，例如可以模擬大氣環(huán)流、預(yù)測天氣系統(tǒng)的發(fā)展演變、提供氣象要素的時空分布等。然后說明