2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與解釋技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理中，處理包含明顯測量錯誤的極端異常值通常采用的方法是？A.數(shù)據(jù)插補(bǔ)B.數(shù)據(jù)平滑C.缺失值估計D.可疑值剔除或修正2.對于某站點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測的PM2.5小時濃度數(shù)據(jù)，計算其日均值時，通常采用的方法是？A.簡單算術(shù)平均B.加權(quán)平均（例如，根據(jù)小時濃度與小時數(shù)的比值）C.調(diào)和平均D.中位數(shù)平均3.在進(jìn)行兩個大氣污染物濃度時間序列的相關(guān)性分析時，計算得到的Pearson相關(guān)系數(shù)r的絕對值接近1，意味著？A.兩個序列的數(shù)值相等B.兩個序列之間存在強(qiáng)烈的線性正相關(guān)關(guān)系C.一個序列增加必然導(dǎo)致另一個序列減少D.兩個序列的變化趨勢完全無關(guān)4.描述大氣污染物濃度在空間分布上特征的主要統(tǒng)計量是？A.均值和標(biāo)準(zhǔn)差B.峰值和谷值C.空間自相關(guān)系數(shù)D.樣本數(shù)量5.使用移動平均法對時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理時，選擇較大的移動窗口寬度，其主要影響是？A.增加數(shù)據(jù)的方差B.更有效地消除高頻噪聲，但可能模糊數(shù)據(jù)趨勢C.降低數(shù)據(jù)的均值D.改變數(shù)據(jù)的季節(jié)性成分6.質(zhì)量保證（QA）和質(zhì)量控制（QC）在大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)流程中的主要目的是？A.提高監(jiān)測設(shè)備的靈敏度B.確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和代表性C.減少數(shù)據(jù)采集點(diǎn)數(shù)量D.壓縮數(shù)據(jù)存儲空間7.判斷大氣污染物濃度時間序列是否存在顯著上升趨勢時，常用的統(tǒng)計檢驗方法是？A.方差分析（ANOVA）B.卡方檢驗C.獨(dú)立樣本t檢驗D.時間序列趨勢檢驗（如Mann-Kendall檢驗）8.在解釋大氣擴(kuò)散模型輸出結(jié)果時，需要考慮的關(guān)鍵因素之一是？A.模型軟件的商標(biāo)和價格B.模型假設(shè)的合理性（如氣象條件、地形、污染源強(qiáng)）C.模型計算所用編程語言D.模型開發(fā)者的姓名9.對大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制箱線圖（BoxPlot）的主要目的是？A.計算數(shù)據(jù)的總和B.展示數(shù)據(jù)的分布特征（如中位數(shù)、四分位數(shù)、異常值）C.繪制數(shù)據(jù)隨時間的變化趨勢D.比較不同組數(shù)據(jù)的均值差異10.將大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)表示為空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）時，其核心步驟是？A.對原始濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行對數(shù)變換B.將小時濃度值映射到相應(yīng)的質(zhì)量級別和顏色描述C.計算所有監(jiān)測站點(diǎn)濃度的平均值D.建立復(fù)雜的數(shù)值模擬模型二、填空題1.數(shù)據(jù)質(zhì)量控制中，常用的“三倍標(biāo)準(zhǔn)差法則”（3σ準(zhǔn)則）主要用于初步識別______值。2.時間序列分析中，描述序列自身隨時間變化相關(guān)性的統(tǒng)計量稱為______。3.在進(jìn)行回歸分析時，衡量回歸模型擬合優(yōu)度的一個重要統(tǒng)計量是______。4.將缺失數(shù)據(jù)用其相鄰點(diǎn)的值進(jìn)行替代的方法，常稱為______插補(bǔ)法。5.大氣污染物濃度場空間分布的可視化常用______圖或等值線圖。6.解釋監(jiān)測數(shù)據(jù)時，必須考慮數(shù)據(jù)采集過程的______，以確保結(jié)果的可靠性。7.統(tǒng)計學(xué)上，用來衡量數(shù)據(jù)離散程度的另一個重要指標(biāo)是______。8.對于呈對數(shù)正態(tài)分布的污染物（如某些顆粒物），常用______統(tǒng)計量來描述其集中趨勢。9.大氣環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計需要考慮監(jiān)測點(diǎn)的______、代表性和優(yōu)化布局。10.對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使其均值為0、方差為1，主要是為了______不同量綱數(shù)據(jù)的可比性。三、簡答題1.簡述大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)中常見的幾類錯誤或異常值，并說明其可能來源。2.解釋什么是時間序列數(shù)據(jù)的自相關(guān)，并說明其在大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析中的意義。3.簡述繪制散點(diǎn)圖在探索兩個大氣污染物濃度變量之間關(guān)系時的作用和步驟。4.在進(jìn)行大氣擴(kuò)散模型結(jié)果評價時，通常需要考慮哪些主要的評價指標(biāo)？四、計算題1.某站點(diǎn)PM10日均值監(jiān)測數(shù)據(jù)（μg/m3）如下：:50,58,62,45,60,68,55,缺失,65,59。假設(shè)缺失值為異常值已被修正為60。請計算該站點(diǎn)的PM10日均值。2.測得某時段內(nèi)SO?和NO?的濃度數(shù)據(jù)（ppb）如下：SO?:30,35,40,38,42NO?:25,28,32,30,33請計算SO?和NO?濃度序列的Pearson相關(guān)系數(shù)r，并簡要說明其含義。3.某城市PM2.5小時濃度數(shù)據(jù)（μg/m3）呈現(xiàn)某種趨勢。使用3點(diǎn)移動平均法計算下表中t=6,t=7,t=8時刻的PM2.5移動平均值（結(jié)果保留一位小數(shù)）。已知：C(t=3)=15.0,C(t=4)=17.2,C(t=5)=19.5,C(t=6)=18.8,C(t=7)=?,C(t=8)=20.5。五、分析題1.假設(shè)你獲得了一份顯示某區(qū)域近10年P(guān)M2.5年平均濃度逐年上升的圖表。請分析可能導(dǎo)致這種趨勢的幾個主要大氣環(huán)境因素，并說明在解釋該趨勢時需要考慮哪些潛在的影響因素或不確定性。2.某研究指出，城市交通排放是導(dǎo)致該城市PM2.5污染的重要來源。請結(jié)合大氣擴(kuò)散原理和監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的基本思路，闡述如何利用監(jiān)測數(shù)據(jù)來支持或反駁這一結(jié)論。需要考慮哪些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)和分析方法？試卷答案一、選擇題1.D2.A3.B4.C5.B6.B7.D8.B9.B10.B二、填空題1.可疑2.自相關(guān)系數(shù)(或自相關(guān))3.決定系數(shù)(R2或R決定系數(shù))4.臨近(或插值)5.風(fēng)玫瑰(或風(fēng)向頻率玫瑰圖)6.準(zhǔn)確性(或完整性或代表性)7.方差(或標(biāo)準(zhǔn)差)8.中位數(shù)9.位置(或布設(shè))10.統(tǒng)一(或消除量綱影響)三、簡答題1.錯誤或異常值類型與來源：*測量錯誤：由儀器故障、操作失誤、讀數(shù)錯誤等導(dǎo)致，通常與真實值偏差較大。*記錄錯誤：如筆誤、數(shù)據(jù)錄入錯誤、傳輸錯誤（如通訊中斷）等。*計算錯誤：數(shù)據(jù)處理或計算過程中出現(xiàn)的錯誤。*異常值：數(shù)據(jù)點(diǎn)顯著偏離其他數(shù)據(jù)點(diǎn)，可能由真實極端事件引起，也可能是由上述錯誤導(dǎo)致。*來源：儀器問題、人員操作、數(shù)據(jù)記錄與傳輸環(huán)節(jié)、自然現(xiàn)象（如沙塵暴、火災(zāi)）等。2.自相關(guān)定義與意義：*定義：時間序列數(shù)據(jù)中，某個時間點(diǎn)的值與其先前或后續(xù)時間點(diǎn)的值之間的相關(guān)程度。*意義：檢驗序列是否為隨機(jī)序列。如果存在顯著自相關(guān)，說明數(shù)據(jù)不是隨機(jī)的，可能蘊(yùn)含著某種系統(tǒng)性模式（如趨勢、季節(jié)性、周期性），表明數(shù)據(jù)中存在可被進(jìn)一步提取和解釋的信息。是進(jìn)行時間序列模型擬合（如ARIMA）的基礎(chǔ)。3.散點(diǎn)圖作用與步驟：*作用：直觀地探索兩個連續(xù)變量之間的關(guān)系類型（線性、非線性）和強(qiáng)度（正相關(guān)、負(fù)相關(guān)、不相關(guān)），并識別異常值。*步驟：1.確定要分析的兩個變量。2.收集兩個變量的對應(yīng)數(shù)據(jù)對。3.建立直角坐標(biāo)系，確定橫軸和縱軸分別代表哪個變量及其取值范圍。4.根據(jù)數(shù)據(jù)對（x,y），在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。5.觀察點(diǎn)的分布趨勢，判斷相關(guān)性的類型和強(qiáng)度，并標(biāo)注異常值。4.模型評價指標(biāo)：*擬合優(yōu)度指標(biāo)：如決定系數(shù)（R2）、均方根誤差（RMSE）、平均絕對誤差（MAE）等，衡量模型對觀測數(shù)據(jù)的擬合程度。*預(yù)測能力指標(biāo)：如平均絕對百分比誤差（MAPE）、偏差（Bias）等，衡量模型對未來數(shù)據(jù)的預(yù)測準(zhǔn)確性。*統(tǒng)計檢驗：如F檢驗、t檢驗，用于檢驗?zāi)Ｐ驼w或參數(shù)的顯著性。*對比分析：與其他模型或觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。*（定性）合理性檢驗：檢查模型結(jié)果是否符合大氣物理化學(xué)規(guī)律和實際經(jīng)驗。四、計算題1.PM10日均值計算：數(shù)據(jù)：50,58,62,45,60,68,55,60,65,59缺失值（已修正）替換為60。日均值=(50+58+62+45+60+68+55+60+65+59)/10日均值=(580)/10日均值=58.0μg/m32.Pearson相關(guān)系數(shù)r計算：SO?(X):30,35,40,38,42→n?=5NO?(Y):25,28,32,30,33→n?=5計算均值：X?=(30+35+40+38+42)/5=185/5=37?=(25+28+32+30+33)/5=148/5=29.6計算離差乘積和(Σ(xi-x?)(yi-?))：(30-37)(25-29.6)+(35-37)(28-29.6)+(40-37)(32-29.6)+(38-37)(30-29.6)+(42-37)(33-29.6)=(-7)(-4.6)+(-2)(-1.6)+(3)(2.4)+(1)(0.4)+(5)(3.4)=32.2+3.2+7.2+0.4+17.0=60.0計算X和Y的離差平方和(Σ(xi-x?)2)和(Σ(yi-?)2)：Σ(xi-x?)2=(-7)2+(-2)2+(3)2+(1)2+(5)2=49+4+9+1+25=88Σ(yi-?)2=(-4.6)2+(-1.6)2+(2.4)2+(0.4)2+(3.4)2=21.16+2.56+5.76+0.16+11.56=41.2計算r：r=Σ(xi-x?)(yi-?)/sqrt(Σ(xi-x?)2*Σ(yi-?)2)r=60.0/sqrt(88*41.2)r=60.0/sqrt(3625.6)r=60.0/60.21r≈0.997含義：計算得到的Pearson相關(guān)系數(shù)r約為0.997，表明SO?濃度和NO?濃度之間存在非常強(qiáng)的正線性相關(guān)關(guān)系。3.3點(diǎn)移動平均計算：賦值：C(3)=15.0,C(4)=17.2,C(5)=19.5,C(6)=18.8,C(7)=?,C(8)=20.5C(t=6)的移動平均=(C(4)+C(5)+C(6))/3=(17.2+19.5+18.8)/3=55.5/3≈18.5C(t=7)的移動平均=(C(5)+C(6)+C(7))/3。需要計算C(7)：(C(7)+C(6)+C(8))/3=(C(7)+18.8+20.5)/3=(C(7)+39.3)/3。但C(7)未知，無法直接計算其移動平均。通常此題會提供C(7)的值或允許使用前后兩個可用點(diǎn)的移動平均近似。（假設(shè)題目有誤或允許近似，若無C(7)，則此題無法計算完整）*若假設(shè)題目允許計算C(7)的移動平均值使用已知的C(6)和C(8)：C(t=7)的移動平均≈(C(5)+C(6)+C(8))/3=(19.5+18.8+20.5)/3=58.8/3≈19.6*若嚴(yán)格按定義需要C(7)，則題目條件不足。C(t=8)的移動平均=(C(6)+C(7)+C(8))/3。同樣需要C(7)的值。（基于常見題型，此處按允許近似處理）結(jié)果（保留一位小數(shù)）：C(6)移動平均≈18.5C(7)移動平均≈19.6C(8)移動平均=(18.8+20.5+19.6)/3=58.3/3≈19.1五、分析題1.PM2.5上升趨勢分析：*可能原因：*排放源增加：能源消耗增長（化石燃料）、工業(yè)生產(chǎn)擴(kuò)張、交通運(yùn)輸（汽車、航空）繁忙、農(nóng)業(yè)活動（如秸稈焚燒）等。*氣象條件不利：長時間逆溫層維持、風(fēng)速較小、降水稀少等，導(dǎo)致污染物不易擴(kuò)散。*區(qū)域傳輸：來自周邊地區(qū)或其他區(qū)域的污染物質(zhì)傳輸累積。*地形影響：監(jiān)測站點(diǎn)位于盆地或河谷，不利于污染物擴(kuò)散。*測量方法改進(jìn)：新儀器可能比舊儀器測量結(jié)果偏高。*解釋時需考慮的因素/不確定性：*數(shù)據(jù)質(zhì)量：監(jiān)測設(shè)備是否校準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)是否完善、QC是否嚴(yán)格。*統(tǒng)計偏差：是否存在數(shù)據(jù)采集或統(tǒng)計方法的系統(tǒng)性偏差。*極端事件：是否有極端污染事件（如重污染天氣）的疊加影響。*長期趨勢與短期波動：需區(qū)分是真正的長期趨勢還是受季節(jié)性、氣象變化影響的短期波動。*政策干預(yù)：是否有新的環(huán)保政策在后期起到了減排效果（可能導(dǎo)致趨勢減緩或轉(zhuǎn)折）。2.利用監(jiān)測數(shù)據(jù)支持/反駁交通排放結(jié)論：*支持思路：*空間關(guān)聯(lián)分析：分析PM2.5濃度高值區(qū)是否與主要交通干道、工業(yè)區(qū)（靠近交通樞紐）空間分布一致。比較高架路、近路網(wǎng)區(qū)域與遠(yuǎn)離路網(wǎng)區(qū)域的PM2.5濃度差異。*時間關(guān)聯(lián)分析：*分析PM2.5濃度、NOx（交通排放特征污染物）、CO（交通排放特征污染物）等濃度在交通高峰時段（如早晚高峰、節(jié)假日）是否升高，在交通低谷時段是否降低。*分析交通流量數(shù)據(jù)與PM2.5濃度的相關(guān)性。*源解析：利用源解析技術(shù)（如受體模型，如PMF、CMB