2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣湍流對(duì)空氣質(zhì)量的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不屬于大氣湍流的基本特征？A.風(fēng)速和溫度的空間及時(shí)間隨機(jī)脈動(dòng)B.具有不同尺度的渦旋結(jié)構(gòu)C.湍流擴(kuò)散系數(shù)為常數(shù)D.湍流強(qiáng)度隨高度增加而增大2.產(chǎn)生大氣湍流的主要能量來源是？A.太陽輻射B.地球自轉(zhuǎn)C.地表與大氣之間的熱量交換D.大氣內(nèi)部的動(dòng)量交換3.在近地面層，地表粗糙度越大，通常會(huì)導(dǎo)致？A.湍流混合層高度降低B.湍流擴(kuò)散系數(shù)增大C.近地面風(fēng)速梯度減小D.熱力湍流比機(jī)械湍流更顯著4.大氣穩(wěn)定度狀況對(duì)污染物垂直擴(kuò)散的主要影響是？A.穩(wěn)定度增強(qiáng)，水平擴(kuò)散增強(qiáng)B.穩(wěn)定度減弱，垂直擴(kuò)散能力減弱C.不穩(wěn)定度增加，污染物易向上擴(kuò)散D.穩(wěn)定度對(duì)垂直擴(kuò)散影響很小5.根據(jù)高斯煙羽模型，在其他條件不變的情況下，污染源強(qiáng)度增大，污染物濃度最大值將？A.不變B.減小C.增大D.先增大后減小6.湍流積分尺度越大，通常意味著？A.湍流強(qiáng)度越小B.湍流輸送能力越強(qiáng)C.湍流渦旋尺度越大D.湍流對(duì)污染物擴(kuò)散的阻礙作用越強(qiáng)7.機(jī)械湍流主要是由什么引起的？A.地表溫度不均勻B.大氣層結(jié)不穩(wěn)定C.風(fēng)越過不平整地表時(shí)產(chǎn)生的摩擦D.地球自轉(zhuǎn)引起的地轉(zhuǎn)偏向力8.熱力湍流的發(fā)生與什么條件密切相關(guān)？A.風(fēng)速大小B.地表與大氣之間的溫度差C.地表粗糙度D.大氣濕度9.在城市環(huán)境中，城市熱島效應(yīng)通常會(huì)增強(qiáng)哪種類型的湍流？A.平流層湍流B.對(duì)流層頂湍流C.近地面機(jī)械湍流D.大尺度行星波10.湍流擴(kuò)散是大氣污染物自凈的主要物理過程之一，其主要機(jī)制是？A.化學(xué)反應(yīng)B.污染物沉降C.污染物被雨水沖刷D.湍流脈動(dòng)引起的污染物摻混與混合二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填入橫線處）1.大氣湍流是大氣邊界層中存在的______、______的隨機(jī)脈動(dòng)現(xiàn)象。2.湍流強(qiáng)度通常用風(fēng)速或溫度的______來表征。3.影響近地面湍流發(fā)展的兩個(gè)主要機(jī)械源是______和______。4.當(dāng)大氣處于______不穩(wěn)定時(shí)，大氣垂直混合能力最強(qiáng)。5.湍流擴(kuò)散理論中的高斯煙羽模型主要適用于______排放和______擴(kuò)散的條件。6.湍流積分尺度反映了湍流渦旋的______，越大表示______。7.在大氣擴(kuò)散模擬中，需要使用湍流參數(shù)化方案來描述______對(duì)污染物輸送的影響。三、名詞解釋（每題3分，共12分。請(qǐng)給出簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確的定義）1.湍流脈動(dòng)2.湍流擴(kuò)散系數(shù)3.大氣穩(wěn)定度4.湍流積分尺度四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題）1.簡(jiǎn)述機(jī)械湍流和熱力湍流產(chǎn)生的主要機(jī)制及其主要發(fā)生層。2.簡(jiǎn)述大氣穩(wěn)定度對(duì)近地面大氣邊界層湍流發(fā)展的抑制作用。3.簡(jiǎn)述湍流脈動(dòng)是如何促進(jìn)污染物擴(kuò)散的。4.簡(jiǎn)述地面粗糙度對(duì)近地面層大氣湍流結(jié)構(gòu)和污染物擴(kuò)散的影響。五、論述題（10分。請(qǐng)結(jié)合實(shí)例或原理，深入闡述下列問題）結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，論述大氣湍流特性（如強(qiáng)度、尺度等）及其影響因素（如氣象條件、下墊面）是如何共同決定城市或區(qū)域空氣質(zhì)量狀況的。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.C5.C6.C7.C8.B9.C10.D二、填空題1.不規(guī)則，隨機(jī)2.脈動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差（或均方根值）3.風(fēng)越過粗糙地表，風(fēng)切變4.強(qiáng)（或不穩(wěn)定）5.點(diǎn)源，高架源6.尺度，湍流輸送能力更強(qiáng)（或污染物更容易擴(kuò)散）7.湍流（或大氣邊界層結(jié)構(gòu)）三、名詞解釋1.湍流脈動(dòng)：指大氣運(yùn)動(dòng)中，風(fēng)速、溫度等氣象要素圍繞其平均值出現(xiàn)的隨機(jī)、不規(guī)則的變化。2.湍流擴(kuò)散系數(shù)：表征湍流混合能力的物理量，定義為污染物濃度脈動(dòng)引起的輸送通量與濃度梯度的比值，類似于分子擴(kuò)散中的擴(kuò)散系數(shù)。3.大氣穩(wěn)定度：描述大氣垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（是垂直對(duì)流受到抑制還是有利于發(fā)展）的物理量，它由大氣溫度層結(jié)決定。4.湍流積分尺度：表征湍流渦旋平均大小（或尺度）的參數(shù)，反映了湍流擾動(dòng)在空間上的關(guān)聯(lián)范圍，越大表示渦旋越強(qiáng)，輸送能力越強(qiáng)。四、簡(jiǎn)答題1.機(jī)械湍流由風(fēng)切變或地表粗糙度引起。當(dāng)風(fēng)越過不平整地表（如山地、建筑群）或存在較大的風(fēng)速梯度時(shí)，空氣會(huì)因摩擦和動(dòng)量交換而被擾動(dòng)，產(chǎn)生不同尺度的渦旋，形成機(jī)械湍流。主要發(fā)生層為近地面層。熱力湍流由地表與大氣之間的溫度差引起。白天日照下地表增溫，近地面空氣受熱膨脹上升，形成對(duì)流，當(dāng)上升氣流遇到周圍較冷空氣時(shí)發(fā)生波動(dòng)，破裂形成湍流。主要發(fā)生層也為近地面層，尤其在城市熱島效應(yīng)區(qū)域。2.大氣穩(wěn)定度是指大氣垂直運(yùn)動(dòng)的狀況。當(dāng)大氣穩(wěn)定時(shí)（如溫度隨高度遞增，即逆溫層存在），垂直發(fā)展的對(duì)流受到抑制。上升的空氣難以繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，會(huì)被水平氣流帶走，或者在小范圍內(nèi)上下波動(dòng)，導(dǎo)致大氣垂直混合受到限制，垂直擴(kuò)散能力減弱。污染物傾向于在近地面層積累。3.湍流脈動(dòng)是指風(fēng)速和溫度等氣象要素圍繞其平均值發(fā)生的隨機(jī)、快速的變化。這種脈動(dòng)使得污染物質(zhì)點(diǎn)在隨平均氣流運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也不斷受到隨機(jī)“推擠”和摻混。在污染物濃度較高的區(qū)域，脈動(dòng)會(huì)將部分質(zhì)點(diǎn)推向濃度較低的區(qū)域；反之亦然。這種持續(xù)的摻混和混合作用，使得污染物濃度在空間上趨于均勻化，從而實(shí)現(xiàn)了污染物的擴(kuò)散。4.地面粗糙度是指地表的不平整程度。粗糙地表（如城市建筑群、森林）會(huì)增強(qiáng)近地面層的摩擦力，導(dǎo)致風(fēng)速減小，并使氣流更趨于復(fù)雜、紊亂，產(chǎn)生更強(qiáng)的機(jī)械湍流。這通常會(huì)導(dǎo)致近地面湍流混合層高度降低，湍流擴(kuò)散系數(shù)相對(duì)增大（或混合能力增強(qiáng)）。但同時(shí)也可能因?yàn)閺?fù)雜流場(chǎng)導(dǎo)致污染物在特定區(qū)域（如背風(fēng)面）積累?？偟膩碚f，粗糙度主要通過影響風(fēng)速和湍流強(qiáng)度來改變近地面大氣結(jié)構(gòu)和污染物擴(kuò)散條件。五、論述題大氣湍流是影響近地面空氣質(zhì)量的關(guān)鍵物理過程，其特性（如強(qiáng)度、尺度）及其影響因素（氣象條件、下墊面）共同決定了污染物濃度水平和空間分布。大氣湍流通過其隨機(jī)脈動(dòng)，不斷地?fù)交旌突旌峡諝?，將污染物從高濃度區(qū)域輸送到低濃度區(qū)域，是大氣自凈的主要物理機(jī)制。湍流的強(qiáng)度和特性受多種因素影響。氣象條件中，風(fēng)速、風(fēng)向、大氣穩(wěn)定度和溫度層結(jié)是主要控制因素。風(fēng)速越大，通常湍流越強(qiáng)，擴(kuò)散能力越強(qiáng)；但風(fēng)速過大也可能導(dǎo)致污染物被平流輸送走而降低本地濃度。風(fēng)向決定了污染物的輸送方向。大氣穩(wěn)定度對(duì)擴(kuò)散影響顯著，不穩(wěn)定條件下垂直混合強(qiáng)，擴(kuò)散快；穩(wěn)定條件下（尤其是逆溫存在時(shí)）垂直混合受阻，污染物易在近地面積累，擴(kuò)散慢。溫度層結(jié)也影響湍流發(fā)展，如地表與大氣溫差大易產(chǎn)生熱力湍流。下墊面（地表特性）通過機(jī)械作用影響近地面湍流。地表粗糙度越大（如城市、森林），摩擦力越強(qiáng)，近地面風(fēng)速減小，湍流混合層高度降低，湍流強(qiáng)度相對(duì)增強(qiáng)，但可能伴隨復(fù)雜流場(chǎng)導(dǎo)致的局地污染。城市熱島效應(yīng)是下墊面與氣象因素共同作用的結(jié)果，地表溫度高于周邊，產(chǎn)生熱力上升氣流，增強(qiáng)近地面湍流，有利于污染物擴(kuò)散，但也可能加劇某些污染物的生成。因此，在評(píng)估或預(yù)測(cè)空氣質(zhì)量時(shí)，必須考慮大氣湍流的綜合影響。例如，在城市環(huán)境中，由于建筑導(dǎo)致的粗糙度增大和熱島效應(yīng)，近地面湍流通常較