2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣動力學(xué)對氣象系統(tǒng)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。請將正確選項(xiàng)字母填在括號內(nèi)）1.在地轉(zhuǎn)平衡近似下，地轉(zhuǎn)風(fēng)的大小主要取決于（）。A.大氣靜力高度B.水平氣壓梯度力C.科里奧利參數(shù)D.大氣旋轉(zhuǎn)速度2.以下哪個(gè)物理量是描述大氣旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的？（）A.散度B.渦度C.垂直速度D.比濕3.氣旋過境時(shí)，近地面風(fēng)向通常（）。A.與等壓線平行并指向高壓B.與等壓線平行并指向低壓C.垂直于等壓線指向低壓D.垂直于等壓線指向高壓4.大氣靜力穩(wěn)定度描述的是大氣垂直運(yùn)動（）。A.是否容易受到擾動B.降水效率的高低C.氣壓隨高度的變化率D.溫度隨高度的變化率5.科里奧利參數(shù)的大?。ǎ?。A.只與緯度有關(guān)，與速度無關(guān)B.只與速度有關(guān)，與緯度無關(guān)C.與緯度和速度都有關(guān)D.與緯度和速度都無關(guān)6.氣團(tuán)在水平方向上做曲線運(yùn)動的主要原因是（）。A.水平氣壓梯度力B.大氣內(nèi)部摩擦力C.地轉(zhuǎn)偏向力D.大氣輻射加熱7.在絕熱過程中，如果氣塊做上升運(yùn)動，其溫度通常（）。A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低8.副熱帶高壓帶的形成與下列哪項(xiàng)因素關(guān)系最密切？（）A.極地冷空氣的南下B.赤道暖濕空氣的輻合C.地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的偏向力D.太陽輻射的垂直分布9.反氣旋過境時(shí)，天氣通常（）。A.晴朗干燥B.陰雨連綿C.大風(fēng)降溫D.雷擊冰雹10.渦度通量梯度是產(chǎn)生（）的重要機(jī)制。A.水平氣壓梯度B.垂直運(yùn)動C.地轉(zhuǎn)風(fēng)D.渦度平流二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.大氣運(yùn)動的根本驅(qū)動力是__________，而地轉(zhuǎn)偏向力則限制了水平運(yùn)動__________。2.梯度風(fēng)考慮了__________和__________的共同作用。3.正渦度通常與__________系統(tǒng)相聯(lián)系，負(fù)渦度則與__________系統(tǒng)相聯(lián)系。4.大氣中存在兩種基本的穩(wěn)定度條件，即__________和__________。5.影響大氣垂直運(yùn)動的直接動力因素是__________，它是由水平氣壓梯度力與科里奧利力沿__________的合力所引起的。6.在中緯度地區(qū)，高空急流通常位于__________附近，它是__________的重要載體。7.鋒面是冷暖氣團(tuán)交界的狹窄地帶，其兩側(cè)存在著顯著的__________和__________差異。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡潔明了地回答下列問題）1.簡述地轉(zhuǎn)平衡的條件及其物理意義。2.解釋什么是氣團(tuán)，并簡述氣團(tuán)的分類依據(jù)。3.簡述散度在天氣分析中的意義。4.簡述科里奧利力對北半球高空大氣環(huán)流的影響。四、計(jì)算題（每題10分，共20分。請寫出必要的公式、計(jì)算步驟和結(jié)果）1.已知某地氣壓為1020hPa，高度為500m，另一地氣壓為1010hPa，高度為550m。假設(shè)大氣是絕熱、干空氣，且溫度層結(jié)服從干絕熱遞減率（Γd=9.8K/km）。試估算兩地點(diǎn)之間的水平氣壓梯度力（忽略科里奧利力和摩擦力）。（空氣密度近似取ρ≈1.2kg/m3）2.一團(tuán)空氣從地面上方1000m高處以5m/s的初始速度沿著等熵面（假設(shè)為斜平面）開始做水平運(yùn)動，該等熵面的溫度為250K，環(huán)境風(fēng)場為20m/s，方向偏北偏東30°（相對于正北），地轉(zhuǎn)偏向參數(shù)f=10??s?1。假設(shè)空氣塊近似做平衡運(yùn)動，且忽略摩擦力。試計(jì)算該空氣塊的運(yùn)動方向（用偏北偏東/偏西多少度表示）和速度大小。（提示：平衡運(yùn)動時(shí)，水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力平衡；等熵面上密度分布有特定關(guān)系）五、論述題（15分。請結(jié)合所學(xué)知識，全面深入地回答下列問題）論述大氣垂直運(yùn)動（上升運(yùn)動和下沉運(yùn)動）形成的動力學(xué)機(jī)制，并分析其在天氣系統(tǒng)發(fā)展和降水形成過程中的作用。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.A5.C6.C7.B8.C9.A10.B二、填空題1.水平氣壓梯度力，直線運(yùn)動2.水平氣壓梯度力，科里奧利力3.氣旋，反氣旋4.絕熱遞增，絕熱遞減5.氣壓梯度力，垂直方向6.赤道附近，行星波7.溫度，氣壓三、簡答題1.解析思路：地轉(zhuǎn)平衡是指水平氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力大小相等、方向相反，使空氣做地轉(zhuǎn)運(yùn)動的狀態(tài)。條件是：①空氣運(yùn)動是水平運(yùn)動；②空氣運(yùn)動速度達(dá)到或接近平衡狀態(tài)；③摩擦力可以忽略。物理意義是解釋了在摩擦力較小的高空，風(fēng)主要受水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力共同作用，風(fēng)向近似平行于等壓線，并指向低壓中心。2.解析思路：氣團(tuán)是指水平范圍廣闊、性質(zhì)比較均勻的大氣團(tuán)。分類依據(jù)主要是氣團(tuán)的溫度和濕度特征。通常分為冷氣團(tuán)和暖氣團(tuán)，有時(shí)也結(jié)合濕度分為干氣團(tuán)和濕氣團(tuán)。不同性質(zhì)氣團(tuán)的相遇形成鋒面。3.解析思路：散度表示單位時(shí)間內(nèi)從單位面積流出的氣體的質(zhì)量（或體積，需注意單位）相對于該單位體積內(nèi)部生成或消失的氣體的質(zhì)量（或體積）的比率。在天氣分析中，正散度表示氣團(tuán)輻合，空氣被迫垂直上升，有利于云和降水的發(fā)展；負(fù)散度表示氣團(tuán)輻散，空氣垂直下沉，不利于云和降水的發(fā)展。因此，散度是判斷大氣垂直運(yùn)動傾向（上升或下沉）的重要指標(biāo)。4.解析思路：科里奧利力導(dǎo)致北半球高空風(fēng)向偏右。高空急流是強(qiáng)大的水平氣流，其形成與行星波活動有關(guān)?？评飱W利參數(shù)隨緯度增加而增大，這導(dǎo)致了高空風(fēng)帶的劃分（如極地渦旋、副熱帶急流、熱帶信風(fēng)帶）。北半球副熱帶急流位于副熱帶高壓帶北緣，受科里奧利力影響而形成東風(fēng)急流，它是行星波活動的重要能量和動量輸送通道，對中緯度天氣系統(tǒng)（如鋒面、氣旋）的引導(dǎo)和發(fā)展起著關(guān)鍵作用。四、計(jì)算題1.解析思路：計(jì)算水平氣壓梯度力需要先求出兩地點(diǎn)之間的氣壓差和距離。氣壓差ΔP=1020hPa-1010hPa=10hPa=10*133.3Pa=1333Pa。距離Δz=550m-500m=50m。根據(jù)氣壓梯度力公式Fg=ρ*ΔP/Δz，代入ρ≈1.2kg/m3，ΔP=1333Pa，Δz=50m，計(jì)算得到Fg。計(jì)算過程：Fg=1.2kg/m3*1333Pa/50m=1.2*26.66N/m2≈32N/m2。結(jié)果：水平氣壓梯度力約為32N/m2。2.解析思路：空氣塊在等熵面上做平衡運(yùn)動，受到水平氣壓梯度力（Fg）、地轉(zhuǎn)偏向力（Ff）和慣性離心力（Fc）的作用。由于在等熵面上運(yùn)動，氣壓梯度力與慣性離心力的合力垂直于等熵面。地轉(zhuǎn)偏向力垂直于環(huán)境風(fēng)。平衡要求：Fg+Fc=0（方向相反，大小相等），F(xiàn)f=0（或與合力共線）。環(huán)境風(fēng)Venv=20m/s，方向N30°E。分解環(huán)境風(fēng)：Venvx=20*cos(30°)，Vy=20*sin(30°)。地轉(zhuǎn)偏向力Ff=-f*V，方向與V垂直。平衡時(shí)，F(xiàn)g+Fc的方向應(yīng)與Venv相反，即運(yùn)動方向與Venv相反。運(yùn)動速度V'的大小與Venv大小相等（因?yàn)镕g≈Fc，且Ff≈0在平衡近似下）。先計(jì)算Venv的反方向，即N30°W。因此，空氣塊的運(yùn)動方向?yàn)镹30°W，速度大小約為20m/s。五、論述題解析思路：大氣垂直運(yùn)動是指空氣有規(guī)則的上升或下沉運(yùn)動。1.形成機(jī)制：*動力機(jī)制：主要由水平氣壓梯度力引起。水平氣壓梯度力驅(qū)動空氣從高壓區(qū)流向低壓區(qū)。當(dāng)空氣流經(jīng)高壓區(qū)時(shí)，受高壓中心附近下沉氣流的輻散影響，或在高壓脊附近，也會被迫下沉；當(dāng)空氣流經(jīng)低壓區(qū)時(shí)，受低壓中心附近上升氣流的輻合影響，或在低壓槽附近，會輻合上升。此外，氣塊在水平運(yùn)動中遇到地形（如山地）也會被迫抬升（爬升）或下沉（過山下沉）。*熱力機(jī)制：空氣溫度變化導(dǎo)致密度變化。當(dāng)空氣受熱時(shí)，溫度升高，密度減小，變得輕于周圍空氣，在浮力作用下上升；當(dāng)空氣冷卻時(shí)，溫度降低，密度增大，變得重于周圍空氣，在重力作用下下沉。冷暖空氣的交界面（鋒面）是重要的熱力抬升機(jī)制。2.天氣系統(tǒng)中的作用：*上升運(yùn)動：空氣上升時(shí)，壓力降低，溫度（絕熱）下降。當(dāng)空氣上升到一定高度，其溫度會低于環(huán)境溫度（達(dá)到或超過露點(diǎn)），水汽就會凝結(jié)，形成云。強(qiáng)烈的上升運(yùn)動能形成對流云（積云、積雨云），并帶來降水（雨、雪、冰雹等）。大氣中的許