2025年大學(xué)《應(yīng)用氣象學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——風(fēng)暴過(guò)程研究：暴風(fēng)雨的形成機(jī)理考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題3分，共15分）1.科里奧利參數(shù)2.對(duì)流有效位能(CAPE)3.熱帶氣旋(TC)4.暴風(fēng)眼(Eye)5.熱帶輻合帶(ITCZ)二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述海溫對(duì)熱帶氣旋生成和維持的主要作用。2.比較熱力觸發(fā)機(jī)制和動(dòng)力觸發(fā)機(jī)制在熱帶氣旋形成過(guò)程中的不同作用。3.簡(jiǎn)述熱帶氣旋成熟階段的主要結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)條件。4.列舉并簡(jiǎn)述影響熱帶氣旋強(qiáng)度變化的主要因素。三、論述題（每題10分，共30分）1.試述絕對(duì)渦度和相對(duì)渦度在熱帶氣旋發(fā)展和組織中的意義。2.結(jié)合大氣環(huán)流背景，論述影響熱帶氣旋移動(dòng)路徑的主要因素。3.從能量轉(zhuǎn)化和釋放的角度，分析熱帶氣旋增強(qiáng)和減弱的基本過(guò)程。試卷答案一、名詞解釋1.科里奧利參數(shù)：在地轉(zhuǎn)平衡風(fēng)方程中，由地球自轉(zhuǎn)引起的附加力項(xiàng)，其水平分量表現(xiàn)為北半球氣流向右偏、南半球向左偏的力，是驅(qū)動(dòng)氣旋式環(huán)流（包括熱帶氣旋）發(fā)展的重要因素。**解析思路：*考察對(duì)基本地球自轉(zhuǎn)偏向力的理解。需要回答其定義（地轉(zhuǎn)風(fēng)方程中的項(xiàng)）、水平分量方向（北右南左）及其物理意義（驅(qū)動(dòng)氣旋運(yùn)動(dòng)）。2.對(duì)流有效位能(CAPE)：氣塊從對(duì)流層低層被抬升至其飽和絕熱高度，再假想其絕熱上升至更高高度（如抬升凝結(jié)層頂部或出流層頂），整個(gè)過(guò)程中氣塊因絕熱膨脹做功而增加的潛在能量。它是驅(qū)動(dòng)強(qiáng)對(duì)流（包括熱帶氣旋中的旺盛對(duì)流活動(dòng)）發(fā)展的主要?jiǎng)恿δ茉础?*解析思路：*考察對(duì)CAPE概念和物理意義的理解。需說(shuō)明其計(jì)算過(guò)程（抬升、絕熱膨脹、能量增加）、能量來(lái)源（環(huán)境比濕和水汽）、作用（驅(qū)動(dòng)對(duì)流）。3.熱帶氣旋(TC)：一種發(fā)生在熱帶或副熱帶洋面上的、具有中心附近最大風(fēng)力達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)（如颶風(fēng)、臺(tái)風(fēng)等級(jí)）的強(qiáng)大氣旋性渦旋。其形成和維持依賴于海溫、水汽和大氣環(huán)流等條件。**解析思路：*考察對(duì)熱帶氣旋基本定義的掌握。需點(diǎn)明其發(fā)生區(qū)域（熱帶/副熱帶洋面）、性質(zhì)（強(qiáng)氣旋性渦旋）、核心特征（中心最大風(fēng)力強(qiáng)）及形成條件要素（海溫、水汽、環(huán)流）。4.暴風(fēng)眼(Eye)：熱帶氣旋中尺度尺度上的低壓區(qū)，位于風(fēng)暴中心。其特征是天氣晴朗、風(fēng)力小、氣壓最低。眼壁包圍著暴風(fēng)眼。**解析思路：*考察對(duì)熱帶氣旋典型結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。需描述眼區(qū)的位置（中心）、天氣特征（晴朗、低壓、小風(fēng)）及其在風(fēng)暴整體結(jié)構(gòu)中的位置（被眼壁包圍）。5.熱帶輻合帶(ITCZ)：赤道附近大致呈帶狀分布的區(qū)域，其特征是高空輻合、低空輻散，對(duì)流活動(dòng)旺盛，常作為熱帶氣旋生成的有利背景區(qū)域。**解析思路：*考察對(duì)ITCZ的定義和特征的理解。需說(shuō)明其地理位置（赤道附近）、水平氣流特征（高空輻合低空輻散）及其重要性（對(duì)流旺盛、TC生成背景）。二、簡(jiǎn)答題1.海溫是熱帶氣旋形成和維持的能量和水汽來(lái)源。溫暖的海水（通常>26.5°C）導(dǎo)致強(qiáng)烈的海面蒸發(fā)，提供豐富的水汽，增加大氣濕度。水汽蒸發(fā)吸收大量熱量，使得近海面空氣變暖、密度減小而上升，形成不穩(wěn)定大氣層結(jié)，提供發(fā)展強(qiáng)對(duì)流所需的能量（即對(duì)流有效位能，CAPE）。同時(shí)，高溫高濕的空氣柱有利于氣旋性環(huán)流的發(fā)展和加強(qiáng)。海面溫度越高，水汽通量越大，垂直運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，越有利于熱帶氣旋的生成和維持。**解析思路：*考察對(duì)海氣相互作用中，海溫如何提供能量和水汽，進(jìn)而影響TC形成和維持的理解。需從水汽供應(yīng)、熱力不穩(wěn)定（CAPE）、動(dòng)力發(fā)展三個(gè)方面闡述。2.熱力觸發(fā)機(jī)制認(rèn)為，在存在一定動(dòng)力不穩(wěn)定（如正壓不穩(wěn)定或斜壓不穩(wěn)定）和充足水汽的條件下，強(qiáng)烈的初始對(duì)流釋放的潛熱能直接加熱空氣，導(dǎo)致環(huán)境垂直風(fēng)切變減小，使得氣旋性渦度釋放和正渦度發(fā)展得以持續(xù)，從而促進(jìn)氣旋加強(qiáng)。動(dòng)力觸發(fā)機(jī)制則強(qiáng)調(diào)，特定的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，如科里奧利參數(shù)引起的渦度發(fā)展、環(huán)境氣流與擾動(dòng)流的輻合輻散配置、高空出流通道的形成等，是觸發(fā)和維持氣旋發(fā)展的關(guān)鍵。實(shí)際TC生成往往是這兩種機(jī)制的耦合作用，但初始階段或不同環(huán)境下可能有所側(cè)重。**解析思路：*考察對(duì)兩種主要形成理論核心思想的區(qū)分和理解。需分別解釋熱力觸發(fā)（潛熱加熱、減小風(fēng)切變、渦度釋放）和動(dòng)力觸發(fā)（動(dòng)力學(xué)過(guò)程、渦度發(fā)展、氣流配置）的機(jī)制，并指出實(shí)際情況的復(fù)雜性。3.熱帶氣旋成熟階段的主要結(jié)構(gòu)特征包括：一個(gè)相對(duì)清晰、天氣晴朗的暴風(fēng)眼位于中心；圍繞眼區(qū)的眼壁，這是風(fēng)暴最深厚、對(duì)流最旺盛、風(fēng)力最大的區(qū)域，通常呈圓形或橢圓形，包含密集的螺旋云帶；眼壁之外為外圈（或稱外圍云帶），對(duì)流活動(dòng)相對(duì)較弱，風(fēng)力逐漸減小。此時(shí)，風(fēng)暴具有典型的對(duì)稱或準(zhǔn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，能量轉(zhuǎn)換效率高，垂直發(fā)展旺盛。其對(duì)應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件是低空輻合、高空輻散的強(qiáng)氣旋性環(huán)流配置達(dá)到平衡，熱力強(qiáng)迫和動(dòng)力輻合相互促進(jìn)。**解析思路：*考察對(duì)成熟階段TC結(jié)構(gòu)特征的記憶和理解。需描述眼、眼壁、外圈的特征（位置、天氣、風(fēng)力、形狀），并簡(jiǎn)述其對(duì)應(yīng)的動(dòng)力學(xué)平衡狀態(tài)。4.影響熱帶氣旋強(qiáng)度變化的主要因素包括：海溫（關(guān)鍵因素，提供能量和水汽，暖水有利于增強(qiáng)，冷水或冷水舌導(dǎo)致減弱）；垂直風(fēng)切變（小風(fēng)切變有利于增強(qiáng)，大風(fēng)切變會(huì)切斷風(fēng)暴垂直結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致減弱）；高層出流（通暢的高空輻散有利于能量釋放和加強(qiáng)，阻塞則導(dǎo)致減弱）；水汽供應(yīng)（充足的水汽有利于增強(qiáng)，水汽通量減小則可能導(dǎo)致減弱）；環(huán)境大氣濕度（高濕度有利于增強(qiáng)）；氣旋本身的內(nèi)在結(jié)構(gòu)（如眼壁強(qiáng)度、對(duì)流組織程度）等。**解析思路：*考察對(duì)影響TC強(qiáng)度（增強(qiáng)/減弱）關(guān)鍵因素的掌握。需列舉并簡(jiǎn)要解釋主要的環(huán)境因子（海溫、風(fēng)切變、出流、水汽）和內(nèi)部因子（結(jié)構(gòu)）的作用。三、論述題1.絕對(duì)渦度是指氣塊相對(duì)于地轉(zhuǎn)平衡風(fēng)運(yùn)動(dòng)所具有的渦度，代表了氣塊固有的旋轉(zhuǎn)特性。在熱帶氣旋的形成和發(fā)展過(guò)程中，正的絕對(duì)渦度有助于氣旋性環(huán)流的形成和維持。相對(duì)渦度是指氣塊相對(duì)于環(huán)境風(fēng)運(yùn)動(dòng)所具有的渦度，由環(huán)境風(fēng)場(chǎng)和氣塊本身運(yùn)動(dòng)速度的差值決定。在TC發(fā)展過(guò)程中，低層的輻合和上升氣流會(huì)降低近地面的相對(duì)渦度（正渦度釋放），而高空輻散和下沉氣流則會(huì)增加高空（特別是出流層）的相對(duì)渦度。正渦度釋放是低空輻合帶（LLC）發(fā)展的重要機(jī)制，它使得近地面渦度增加，有利于氣旋加強(qiáng)。同時(shí)，高空正相對(duì)渦度的發(fā)展和維持是高空出流通道形成的關(guān)鍵，出流通道的建立對(duì)于TC的垂直結(jié)構(gòu)和能量平衡至關(guān)重要，有利于維持和增強(qiáng)TC。因此，絕對(duì)渦度和相對(duì)渦度的演變及其相互關(guān)系，是理解和診斷TC發(fā)展和組織的關(guān)鍵物理量。**解析思路：*考察對(duì)絕對(duì)渦度和相對(duì)渦度概念及其在TC中具體作用的理解。需分別解釋兩者的定義（相對(duì)于地轉(zhuǎn)風(fēng)/環(huán)境風(fēng)），闡述TC發(fā)展過(guò)程中兩者（特別是相對(duì)渦度）的典型演變特征（低空減小/正渦度釋放，高空增加），并解釋這些演變?nèi)绾斡绊慣C的動(dòng)力學(xué)過(guò)程（低空渦度增加、高空出流建立），最終服務(wù)于TC的加強(qiáng)和維持。2.熱帶氣旋的移動(dòng)路徑受多種因素綜合影響。最主要的因素是環(huán)境大氣的水平氣流場(chǎng)，即引導(dǎo)氣流（SteeringFlow）。TC作為大氣環(huán)流的一部分，其移動(dòng)方向和速度主要被其周?chē)闹谐叨鹊酱蟪叨拳h(huán)境風(fēng)場(chǎng)所決定，通常沿著環(huán)境流線或近似于環(huán)境流線移動(dòng)。另一個(gè)重要因素是科里奧利參數(shù)的影響，它決定了氣旋性渦旋（包括TC）在北半球向右偏轉(zhuǎn)、南半球向左偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。此外，TC自身的動(dòng)力和熱力特性也會(huì)對(duì)其路徑產(chǎn)生反饋影響。例如，強(qiáng)大的TC傾向于沿其梯度力方向移動(dòng)，即傾向于向低氣壓中心移動(dòng)。地形（如大陸海岸線、大型山脈）的存在會(huì)顯著改變TC的移動(dòng)路徑，特別是可能迫使TC轉(zhuǎn)向或登陸。大尺度天氣系統(tǒng)（如副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度、中緯度槽的活動(dòng)）也會(huì)通過(guò)改變引導(dǎo)氣流來(lái)影響TC路徑。因此，TC的移動(dòng)路徑是環(huán)境場(chǎng)、自身動(dòng)力、科里奧利效應(yīng)以及地形、大尺度系統(tǒng)等多種因素復(fù)雜作用的結(jié)果。**解析思路：*考察對(duì)影響TC路徑主要因素的全面理解。需從環(huán)境場(chǎng)（引導(dǎo)氣流）、科氏力效應(yīng)、TC自身動(dòng)力、地形、大尺度系統(tǒng)等多個(gè)角度進(jìn)行分析，闡述各因素的作用機(jī)制及其相互關(guān)系。3.熱帶氣旋的增強(qiáng)和減弱過(guò)程本質(zhì)上是風(fēng)暴內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化和釋放與外部環(huán)境條件相互作用的結(jié)果。增強(qiáng)過(guò)程主要是能量不斷輸入和轉(zhuǎn)化，有利于對(duì)流活動(dòng)和氣旋性環(huán)流的維持和加強(qiáng)。從能量轉(zhuǎn)化角度看，增強(qiáng)主要依賴于持續(xù)從溫暖洋面獲取的熱量和潛熱。海面蒸發(fā)將暖濕空氣卷入對(duì)流系統(tǒng)，水汽凝結(jié)釋放的潛熱加熱了風(fēng)暴中的空氣，特別是上升氣流，導(dǎo)致氣塊絕熱溫升，這稱為“正反饋”過(guò)程。潛熱釋放使得風(fēng)暴內(nèi)部的垂直溫度梯度減小，有利于環(huán)境垂直風(fēng)切變的減小，從而為對(duì)流的發(fā)展提供了更“干凈”的環(huán)境。同時(shí)，強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)將低層正渦度向高層輸送，通過(guò)正渦度釋放機(jī)制，使得風(fēng)暴中心的絕對(duì)渦度增加，氣壓下降，風(fēng)力增強(qiáng)。此外，海氣相互作用增強(qiáng)，即更多的海面熱量和動(dòng)量被輸入風(fēng)暴，也有利于增強(qiáng)。減弱過(guò)程則相反，是能量輸入減少或輸出增加，對(duì)流活動(dòng)和氣旋性環(huán)流受到抑制。從能量轉(zhuǎn)化角度看，減弱可能由以下機(jī)制引起：移向冷水區(qū)導(dǎo)致海氣熱量通量減小；高空出流通道受阻或減弱，能量向上輸送效率降低；強(qiáng)烈的垂直風(fēng)切變將風(fēng)暴垂直結(jié)構(gòu)切斷，破壞了正渦度釋放和對(duì)流組織，阻止了潛熱的有效