2025年大學(xué)《應(yīng)用氣象學(xué)》專業(yè)題庫——大氣層中的風(fēng)場分析考試時間：______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干后的括號內(nèi)）1.在地轉(zhuǎn)平衡近似下，地轉(zhuǎn)風(fēng)的速度主要取決于（）。A.氣壓隨經(jīng)度的變化率B.氣壓隨緯度的變化率C.氣壓隨高度的垂直變化率D.地球自轉(zhuǎn)角速度和氣壓水平梯度2.下列哪一種風(fēng)主要是由地面摩擦力引起的？（）A.地轉(zhuǎn)風(fēng)B.梯度風(fēng)C.摩擦風(fēng)D.平流風(fēng)3.風(fēng)向是指（）。A.風(fēng)的移動方向B.風(fēng)的來向C.風(fēng)的去向D.風(fēng)的水平分量方向4.風(fēng)速的單位通常用（）表示。A.米/秒B.千米/小時C.節(jié)D.以上都是5.測量風(fēng)向的儀器通常稱為（）。A.風(fēng)速計B.風(fēng)壓計C.風(fēng)向標(biāo)D.皮托管6.在高空（如500hPa），風(fēng)向近似于（）。A.與等壓線平行B.與等壓線垂直C.指向高壓中心D.指向低壓中心7.風(fēng)的垂直切變是指（）。A.不同高度風(fēng)速的差異B.不同高度風(fēng)向的差異C.風(fēng)速隨時間的變化率D.風(fēng)向隨時間的變化率8.考慮摩擦力影響后，近地面風(fēng)場（）。A.風(fēng)速增大，風(fēng)向偏右（北半球）B.風(fēng)速減小，風(fēng)向偏左（北半球）C.風(fēng)速增大，風(fēng)向偏左（北半球）D.風(fēng)速減小，風(fēng)向偏右（北半球）9.在氣象學(xué)中，風(fēng)矢量是指（）。A.風(fēng)向和風(fēng)速的集合B.風(fēng)的三維空間分量C.風(fēng)的水平分量D.風(fēng)的垂直分量10.利用雷達(dá)回波可以間接測量（）。A.風(fēng)向B.風(fēng)速C.氣壓D.溫度二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.風(fēng)是大氣中______的體現(xiàn)，它由氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和______共同作用決定其運(yùn)動狀態(tài)。2.風(fēng)的水平分量在地轉(zhuǎn)平衡假設(shè)下，風(fēng)向與等壓線______，風(fēng)速與等壓線______。3.在梯度風(fēng)平衡中，水平氣壓梯度力與______和______的合力相平衡。4.大氣邊界層高度通常隨______的增強(qiáng)而減小，在晴朗無風(fēng)夜晚可達(dá)______左右。5.風(fēng)速的單位換算關(guān)系為：1米/秒=______千米/小時=______公里/小時。三、名詞解釋（每題4分，共16分）1.風(fēng)玫瑰圖2.梯度風(fēng)3.摩擦層4.主導(dǎo)風(fēng)四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述地轉(zhuǎn)風(fēng)的形成條件和基本特征。2.簡述近地面風(fēng)受到哪些主要力的作用，及其對風(fēng)的影響。3.簡述風(fēng)玫瑰圖的主要構(gòu)成要素及其含義。4.簡述梯度風(fēng)平衡條件的表達(dá)式（文字描述即可）。五、計算題（每題6分，共12分）1.某地氣壓梯度為1hPa/100km，假設(shè)空氣密度為1.2kg/m3，k=1/15，求該地的地轉(zhuǎn)風(fēng)速大??？（結(jié)果保留兩位小數(shù)）2.在北半球，觀測到高空某處風(fēng)向為西北（300°），風(fēng)速為60米/秒。若此時地轉(zhuǎn)偏向參數(shù)f=5×10??s?1，氣壓水平梯度力大小為2×10?2N/m2，求該處的實際風(fēng)速大小。（結(jié)果保留整數(shù)）六、綜合分析題（每題8分，共16分）1.試分析地形對山谷風(fēng)形成的影響。2.結(jié)合科里奧利力、摩擦力和水平氣壓梯度力的作用，解釋為什么近地面風(fēng)通常不會沿著等壓線吹，而是會斜穿等壓線。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.D5.C6.A7.A8.B9.A10.B二、填空題1.氣壓梯度力；摩擦力2.平行；成正比3.氣壓梯度力；地轉(zhuǎn)偏向力4.晴朗無風(fēng)夜晚；2-3千米5.3.6；3.6三、名詞解釋1.風(fēng)玫瑰圖：以極坐標(biāo)形式表示某地一定時間內(nèi)風(fēng)向和風(fēng)速的統(tǒng)計分布特征的圖。中心點(diǎn)表示觀測站點(diǎn)，從中心點(diǎn)引出的射線表示不同的風(fēng)向，射線長度或端點(diǎn)位置表示該風(fēng)向出現(xiàn)頻率或平均風(fēng)速的大小。2.梯度風(fēng)：在水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力（在高空可忽略）三者達(dá)到平衡狀態(tài)時，空氣做勻速直線運(yùn)動的風(fēng)。其風(fēng)速與水平氣壓梯度成正比，風(fēng)向與等壓線垂直。3.摩擦層：指大氣低層緊貼地面，受地面摩擦力顯著影響的風(fēng)層，通常指從地面到摩擦層頂（一般高度為2-3km）的整個區(qū)域。在此層內(nèi)，地轉(zhuǎn)偏向力的影響很小，風(fēng)速隨高度遞減，風(fēng)向通常與等壓線斜交。4.主導(dǎo)風(fēng)：指在某一地區(qū)或某一高度上，在一定時間段內(nèi)出現(xiàn)頻率最高或平均風(fēng)速最大的盛行風(fēng)向。四、簡答題1.地轉(zhuǎn)風(fēng)的形成條件：①空氣做水平運(yùn)動；②存在水平氣壓梯度力（即氣壓不均）；③達(dá)到地轉(zhuǎn)平衡狀態(tài)（水平氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力大小相等，方向相反）?；咎卣鳎猴L(fēng)向平行于等壓線（北半球高壓在右，低壓在左；南半球相反），風(fēng)速與水平氣壓梯度成正比，與緯度（地轉(zhuǎn)偏向力大?。┏煞幢?。2.近地面風(fēng)受到的主要力及其影響：①水平氣壓梯度力：促使空氣從高氣壓區(qū)流向低氣壓區(qū)，是風(fēng)產(chǎn)生的原因，使風(fēng)速增大，風(fēng)向指向低壓中心。②地轉(zhuǎn)偏向力：在水平運(yùn)動中使風(fēng)向偏轉(zhuǎn)，北半球向右偏，南半球向左偏，不改變風(fēng)速大小。③摩擦力：阻礙空氣運(yùn)動，使風(fēng)速減小，使風(fēng)向更偏離等壓線（北半球向左偏，南半球向右偏），并使近地面風(fēng)通常斜穿等壓線。摩擦力隨高度增加而減小。3.風(fēng)玫瑰圖的主要構(gòu)成要素及其含義：①中心點(diǎn)：表示觀測站的位置。②輻射狀線條（風(fēng)桿）：從中心點(diǎn)引出，表示不同的風(fēng)向。③風(fēng)桿末端的短線或圓圈（風(fēng)羽）：表示該風(fēng)向的出現(xiàn)頻率（短線長度或圓圈大小與頻率成正比）或平均風(fēng)速（風(fēng)羽的長度或畫法與風(fēng)速有關(guān)）。④玫瑰圖的填充色或不同符號：區(qū)分不同時間段（如月份、季節(jié)）的風(fēng)向頻率或風(fēng)速分布。4.梯度風(fēng)平衡條件：水平氣壓梯度力（G）與地轉(zhuǎn)偏向力（F）和摩擦力（f，在高空常忽略）的合力相平衡。即G=F+f（或G=F-f，取決于摩擦力的相對方向）。在水平方向上，表現(xiàn)為水平氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力（和摩擦力）的矢量和為零。五、計算題1.解：地轉(zhuǎn)風(fēng)速Vg=k*√(ΔP/ρ*Δd)，其中k=1/15，ΔP=1hPa/100km=100Pa/100000m=0.001Pa/m，Δd=100km=100000m，ρ=1.2kg/m3。Vg=(1/15)*√(0.001Pa/m/(1.2kg/m3*100000m))=(1/15)*√(0.000001Pa/kg/m2)=(1/15)*√(1N/kg·m2/1.2*10?m2)=(1/15)*√(0.000000833N/kg·m2)=(1/15)*0.00028867m/s≈0.01924m/s。結(jié)果保留兩位小數(shù)：Vg≈0.02m/s。答：地轉(zhuǎn)風(fēng)速大小約為0.02m/s。2.解：設(shè)實際風(fēng)速為V，地轉(zhuǎn)風(fēng)速為Vg。風(fēng)向300°，即與正東方向成30°角。設(shè)風(fēng)向與等壓線夾角為α。地轉(zhuǎn)偏向參數(shù)f=5×10??s?1，氣壓水平梯度力G=2×10?2N/m2。地轉(zhuǎn)偏向力F=f*V*sin(α)。摩擦力f_f=G-F=G-f*V*sin(α)。實際風(fēng)速V=Vg+f_f/f=Vg+(G-f*V*sin(α))/f=Vg+G/f-V*sin(α)。代入已知數(shù)據(jù)：V=Vg+(2×10?2N/m2)/(5×10??s?1)-V*sin(30°)=Vg+400m/s-0.5V。整理得：1.5V=Vg+400m/s，即V=(Vg+400m/s)/1.5。由于Vg=V*cos(α)，且Vg=(V*cos(30°))=V*(√3/2)。代入上式：V=(V*(√3/2)+400m/s)/1.5。解得：V*(1-√3/3)=400/1.5。V*(3-√3)/3=400/1.5。V=(400/1.5)*(3/(3-√3))。V≈266.67*(3/(3-1.732))≈266.67*(3/1.268)≈266.67*2.371≈633.33m/s。結(jié)果取整數(shù)：V≈633m/s。答：實際風(fēng)速大小約為633m/s。六、綜合分析題1.地形對山谷風(fēng)形成的影響：山谷風(fēng)是山地地區(qū)一種周期性的地方性風(fēng)系，其形成與地形及白天黑夜的受熱不均有關(guān)。①白天：山坡和谷底受熱不均，山坡因坡度陡、接受太陽輻射多而增溫快，空氣受熱膨脹上升，形成低壓，谷底相對較冷，空氣下沉，形成高壓。高壓氣流流向低壓區(qū)，形成從谷底吹向山坡的山谷風(fēng)。②夜晚：山坡降溫快，空氣冷卻收縮下沉，形成高壓，谷底降溫慢，空氣相對較暖，密度較小，空氣上升，形成低壓。高壓氣流從山坡吹向谷底，形成山風(fēng)。地形（山坡坡度、走向、谷底寬度等）顯著影響熱力差異的程度和空氣的流場，進(jìn)而影響山谷風(fēng)的強(qiáng)度、頻率和風(fēng)向。2.近地面風(fēng)斜穿等壓線的原因分析：近地面風(fēng)是受多種力綜合作用的結(jié)果。①水平氣壓梯度力（G）是風(fēng)產(chǎn)生的主要驅(qū)動力，它始終由高壓指向低壓，促使空氣流向低壓區(qū)。②地轉(zhuǎn)偏向力（F）只影響風(fēng)的方向，不改變風(fēng)速，在北半球使風(fēng)向右偏，南半球使風(fēng)向左偏。③摩擦力（f）是近地面最重要的改變風(fēng)速和風(fēng)向的力，它始終與空氣運(yùn)動方向相反，阻礙空氣運(yùn)動。在近地面，