2025年大學《大氣科學》專業(yè)題庫——大氣氣象學在災害監(jiān)測中的應用考試時間：______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）1.以下哪種氣象災害主要是由短時強降水、地形作用和城市內澇共同引起的？(A)臺風(B)干旱(C)洪澇(D)寒潮2.在氣象災害監(jiān)測中，用于探測大氣中降水粒子類型（雨、雪、冰雹）和強度的關鍵設備是？(A)氣象衛(wèi)星(B)自動氣象站(C)高分辨率天氣雷達(D)風向標3.極端高溫天氣的監(jiān)測通常依賴于對哪些關鍵氣象要素的長時間連續(xù)觀測？(A)氣壓和濕度(B)氣溫、相對濕度和地表溫度(C)風速和能見度(D)云量和降水類型4.氣象衛(wèi)星的哪種傳感器主要利用云層對太陽輻射的反射特性來獲取云參數(shù)信息？(A)微波輻射計(B)高光譜成像儀(C)可見光/紅外掃描儀(D)激光雷達5.數(shù)值天氣預報（NWP）模型產品在災害監(jiān)測中的主要作用是？(A)直接測量災害要素(B)提供未來氣象條件變化預測，支持預警(C)分析歷史災害數(shù)據(jù)(D)評估災害影響范圍6.識別和追蹤臺風路徑及強度變化的主要氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)源是？(A)地面氣象圖(B)雷達回波數(shù)據(jù)(C)熱帶紅外通道衛(wèi)星圖像(D)大氣探空數(shù)據(jù)7.大氣中的“渦度”或“渦旋”結構在氣象學中與哪種災害性天氣系統(tǒng)的形成和發(fā)展密切相關？(A)慢行冷鋒(B)強雷暴和龍卷風(C)溫帶氣旋(D)副熱帶高壓8.用于監(jiān)測大面積干旱狀況，評估土壤濕度的重要遙感指標是？(A)云量(B)反射率(C)影像清晰度(D)熱紅外輻射9.氣象災害預警系統(tǒng)有效性的關鍵環(huán)節(jié)之一是？(A)高頻次的地面觀測(B)精準的數(shù)值模型預報(C)及時、準確、廣泛的信息發(fā)布(D)先進的監(jiān)測設備研發(fā)10.地理信息系統(tǒng)（GIS）在氣象災害監(jiān)測中的應用主要側重于？(A)預報災害天氣的發(fā)生(B)探測災害發(fā)生時的氣象要素(C)整合、分析和可視化災害相關地理信息（如風險區(qū)劃、影響評估）(D)設計災害預警信號二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.洪澇災害的監(jiān)測預警需要綜合分析降雨量、______和河道/水庫水位等信息。2.利用氣象衛(wèi)星的熱紅外通道可以估算地表和云頂?shù)腳_____，對監(jiān)測高溫熱浪和火山灰云等有重要意義。3.天氣雷達通過測量回波速度可以判斷風暴中的______，是識別強對流天氣和龍卷風潛力的關鍵。4.大氣垂直探測手段如______和探空氣球，能夠獲取高空詳細的溫度、濕度、氣壓和風向風速數(shù)據(jù)，為災害性天氣分析提供基礎。5.基于氣象因素劃分的災害風險等級，通常需要結合______和社會經濟敏感性信息進行綜合評估。6.人工智能（AI）技術在氣象災害監(jiān)測中的應用日益廣泛，例如通過機器學習算法識別衛(wèi)星云圖中的______，提高災害預警的自動化和精度。7.干旱監(jiān)測不僅關注降水量，也關注降水時空分布的______，以及土壤水分的持續(xù)虧缺狀況。8.氣象災害預警信息發(fā)布需要考慮傳播的______、準確性和到達目標人群的有效性。9.空中釋放探空氣球進行大氣探測，屬于______探測的一種方式。10.______是指大氣中水平風速矢量旋轉的強度，正渦度通常與氣旋性天氣系統(tǒng)（如低壓槽）相關聯(lián)。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.氣象災害監(jiān)測預警系統(tǒng)2.Vorticity（渦度）3.極端天氣預報（Nowcasting）4.遙感（RemoteSensing）5.災害風險區(qū)劃（HazardZoning）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述地面自動氣象站網(wǎng)絡在氣象災害監(jiān)測中的作用。2.闡述衛(wèi)星遙感技術在監(jiān)測臺風路徑和強度變化方面的主要優(yōu)勢。3.簡述數(shù)值天氣預報（NWP）產品在干旱監(jiān)測中的應用方式。4.為什么說氣象災害監(jiān)測是一個需要多技術手段綜合應用的過程？五、論述題（10分）結合你所學知識，論述如何利用多種大氣氣象學監(jiān)測技術（至少列舉三種），構建一個針對特定區(qū)域（例如，一個易發(fā)暴雨洪澇的山區(qū)城市）的綜合性氣象災害監(jiān)測預警框架，并說明各技術的具體作用和相互配合方式。試卷答案一、選擇題1.(C)*解析：洪澇災害直接由降水、地理因素（如低洼地形、城市內澇）和排水能力不足引起。選項A臺風是熱帶氣旋，帶來強風和特大暴雨；選項B干旱是缺水狀態(tài)；選項D寒潮是強冷空氣活動。只有選項C直接描述了洪澇的主要成因組合。2.(C)*解析：天氣雷達通過發(fā)射電磁波并接收目標（降水粒子）反射的回波，根據(jù)回波強度（反射率）判斷降水強度，根據(jù)多普勒效應（回波多普勒頻移）判斷粒子運動速度，從而識別不同類型降水和強度，對監(jiān)測強降水、冰雹等災害至關重要。選項A氣象衛(wèi)星提供宏觀視野；選項B自動氣象站提供點狀要素；選項D風向標測量水平風速。3.(B)*解析：監(jiān)測極端高溫需要關注體感溫度，這受氣溫、相對濕度（影響蒸發(fā)散熱）和地表溫度（影響輻射熱交換）共同影響。選項A氣壓和濕度對高溫影響相對間接；選項C包含關鍵要素，相對濕度是重要調節(jié)因子；選項D云量和降水與高溫關系不大。4.(C)*解析：可見光/紅外掃描儀通過感知不同物體（云、地面、水體）對太陽輻射或自身熱輻射的吸收和反射差異來成像。云在可見光下表現(xiàn)為白色（反射強）或灰暗（部分吸收），在紅外下根據(jù)溫度差異成像。這是獲取云參數(shù)（高度、厚度、類型、覆蓋范圍）最基本的方式。選項A微波輻射計測量微波輻射亮度溫度，穿透性強；選項B高光譜成像儀獲取更精細的光譜信息；選項D激光雷達主動發(fā)射激光探測大氣成分和粒子。5.(B)*解析：NWP模型基于物理定律模擬大氣運動，能夠預測未來一段時間內氣象要素（溫度、氣壓、風、降水等）的變化趨勢，為提前發(fā)布災害預警（如強降水預警、高溫預警、臺風路徑預警）提供關鍵信息支撐。選項A是觀測手段；選項C是歷史分析；選項D是風險評估。6.(C)*解析：氣象衛(wèi)星的熱紅外通道能夠探測到云頂和地表的熱輻射強度。臺風云系具有獨特的暖心結構，其眼區(qū)溫度最高，周圍云頂溫度相對較低且強烈傾斜，這種紅外圖像特征清晰，便于衛(wèi)星連續(xù)追蹤臺風中心位置和強度變化。選項A地面氣象圖是后處理產品；選項B雷達探測范圍有限；選項D探空是垂直探測。7.(B)*解析：渦度是描述大氣旋轉運動的物理量。正渦度代表氣旋性旋轉，常與低壓系統(tǒng)、鋒面以及發(fā)展旺盛的強對流天氣（雷暴、龍卷風）相關聯(lián)。負渦度代表反氣旋性旋轉。選項A慢行冷鋒有其特定的天氣系統(tǒng)特征；選項C溫帶氣旋是大型天氣系統(tǒng)；選項D副熱帶高壓是高壓系統(tǒng)。8.(D)*解析：土壤濕度直接影響地表水分狀況，是判斷干旱程度的核心指標。熱紅外輻射遙感可以通過測量地表溫度反演地表熱慣量或水分含量，因為濕潤土壤通常比干燥土壤具有更高的熱慣量，其溫度變化更緩慢。微波遙感也能探測土壤濕度，但熱紅外是常用方法之一。選項A云量影響日照；選項B反射率受地表覆蓋影響大；選項C影像清晰度是技術質量。9.(C)*解析：即使預報或監(jiān)測再精準，如果預警信息不能在規(guī)定時間內有效傳達給可能受影響的人群，預警系統(tǒng)就形同虛設。因此，信息發(fā)布的及時性、準確性（無誤導信息）和廣泛覆蓋性（觸達目標人群）是衡量預警系統(tǒng)有效性的關鍵。選項A、B、D都是預警系統(tǒng)的重要組成部分，但信息發(fā)布是連接技術與用戶、發(fā)揮作用的最后關鍵環(huán)節(jié)。10.(C)*解析：GIS是一種空間信息管理與分析工具。在氣象災害監(jiān)測中，GIS擅長整合不同來源、不同類型的地理數(shù)據(jù)（如地形、水系、土地利用、人口分布、災前脆弱性評估等），進行空間分析（如計算淹沒范圍、評估風險等級、規(guī)劃避難路線），并可視化結果，為災害風險評估、應急響應決策提供支持。選項A、B是災害監(jiān)測的數(shù)據(jù)獲取環(huán)節(jié)；選項D是監(jiān)測技術研發(fā)。二、填空題1.地形*解析：洪澇不僅取決于降雨量，山區(qū)的地形坡度、匯水面積、河道坡度等對雨水匯集和徑流速度有決定性影響，是引發(fā)局部或區(qū)域性洪澇的關鍵因素。2.溫度*解析：熱紅外通道探測的是物體的熱輻射強度，溫度是決定熱輻射量的基本物理參數(shù)。通過分析地表和云頂?shù)臏囟确植?，可以監(jiān)測高溫熱浪區(qū)域、火山灰云頂高度等。3.氣旋（或旋轉/渦旋）*解析：雷達多普勒原理可以測量風暴中氣團（包括降水粒子）相對于雷達的徑向速度和垂直運動速度，從而判斷是否存在旋轉氣流（氣旋性結構），這是識別龍卷風、強雷暴等旋轉性災害的核心依據(jù)。4.探空（或球載探空/氣象探空）*解析：探空氣球攜帶探空儀升空，實時測量并傳輸自下而上的大氣垂直剖面要素（溫度、濕度、氣壓、風速風向），提供寶貴的高空天氣圖信息，是災害性天氣（如急流、鋒面、不穩(wěn)定層結）分析的基礎。5.社會經濟（或人文/發(fā)展）*解析：氣象災害的最終影響是災害事件與人類社會經濟系統(tǒng)的相互作用結果。評估災害風險不僅看氣象因素，還要考慮人口密度、財產價值、基礎設施狀況、應急能力等社會經濟因素，進行綜合風險區(qū)劃。6.災害特征（或災害模式/危險信號）*解析：AI可以通過學習大量的衛(wèi)星云圖和氣象數(shù)據(jù)，自動識別出與特定災害（如臺風眼、強對流回波、暴雨云團）相關的云圖模式或特征，提高識別效率和準確性，輔助生成預警信息。7.變率（或不均勻性/時空分布）*解析：干旱是對降水時空分布不均，特別是持續(xù)低于正常水平的一種狀態(tài)。僅僅看總降雨量不足不夠，更要關注降水變率大、分布極不均勻，導致局部地區(qū)嚴重缺水的情況。8.可靠性（或準確性/及時性）*解析：預警信息的發(fā)布不僅要快、要準（準確預測災害發(fā)生時間和地點），還要可靠（信息來源可信，預測本身有較高置信度），才能讓公眾和相關部門信以為真并采取行動。9.球載（或高空氣球載）*解析：探空氣球是系在地面，隨風飄升的儀器包，通過無線電發(fā)報將測量數(shù)據(jù)傳回地面，屬于利用氣球作為載體進行高空探測的方式。探空（Sounding）是標準術語。10.渦度（或角速度/旋轉度）*解析：渦度定義為垂直于氣流切向的角速度分量，是衡量大氣環(huán)流旋轉特性的物理量。正渦度表示氣旋性旋轉，負渦度表示反氣旋性旋轉。它是分析天氣系統(tǒng)（尤其是低壓系統(tǒng)）發(fā)展和移動的重要參數(shù)。三、名詞解釋1.氣象災害監(jiān)測預警系統(tǒng)：指利用各種大氣探測技術（如地面觀測、雷達、衛(wèi)星、自動站等）獲取氣象和地理信息，通過數(shù)據(jù)處理、模型分析進行災害性天氣監(jiān)測、預報和預警，并將信息及時傳遞給用戶的綜合性技術和管理體系。2.Vorticity（渦度）：描述大氣運動旋轉特性的物理量。正渦度表示氣團有氣旋式旋轉傾向（逆時針旋轉，北半球），負渦度表示反氣旋式旋轉傾向（順時針旋轉，北半球）。它是判斷天氣系統(tǒng)類型（如高壓、低壓）和強度變化，以及識別強對流天氣的重要指標。3.極端天氣預報（Nowcasting）：指利用最新的氣象觀測資料和先進的數(shù)值模式或統(tǒng)計方法，對即將發(fā)生的、時間尺度較短（通常為幾分鐘到幾小時）的極端天氣現(xiàn)象（如短時強降水、雷暴、龍卷風）進行快速、滾動更新的預報。其目的是提供比常規(guī)數(shù)值預報更短時間、更精細空間分辨率、更接近實時的預警信息。4.遙感（RemoteSensing）：指不直接接觸物體本身，通過探測、記錄、處理和解釋物體所輻射或反射的電磁波信息，以獲取該物體性質、狀態(tài)、空間分布等信息的科學技術。在氣象災害監(jiān)測中，主要利用氣象衛(wèi)星和天氣雷達等遙感平臺獲取大范圍、高頻次的云、降水、風場、溫度場、地表參數(shù)等信息。5.災害風險區(qū)劃（HazardZoning）：指基于對特定區(qū)域地質、地形、氣象等致災因子（危險性）以及人口、財產、基礎設施等承災體（易損性）的分析，劃分出不同災害風險等級（如高、中、低風險區(qū)）的過程。其結果是風險圖，為區(qū)域規(guī)劃、防災減災決策、應急資源布局提供科學依據(jù)。四、簡答題1.簡述地面自動氣象站網(wǎng)絡在氣象災害監(jiān)測中的作用。*答：地面自動氣象站網(wǎng)絡提供大范圍、密集的地面氣象要素（氣溫、氣壓、相對濕度、降水、風速風向、能見度等）的實時、連續(xù)觀測數(shù)據(jù)。在災害監(jiān)測中，它們是：①獲取災害發(fā)生地（特別是局地）最直接、最準確的初始觀測資料，用于判斷災害是否發(fā)生及其強度；②提供氣象要素的垂直梯度信息，有助于識別不穩(wěn)定層結等災害孕育條件；③構成區(qū)域天氣圖分析的基礎，幫助識別災害性天氣系統(tǒng)的移動和強度變化；④為數(shù)值天氣預報模型提供寶貴的初始和邊界條件；⑤為預警信息的發(fā)布提供落腳點和驗證依據(jù)。2.闡述衛(wèi)星遙感技術在監(jiān)測臺風路徑和強度變化方面的主要優(yōu)勢。*答：衛(wèi)星遙感技術監(jiān)測臺風路徑和強度的主要優(yōu)勢在于：①宏觀視野與連續(xù)追蹤：衛(wèi)星可以提供覆蓋廣闊海區(qū)的觀測能力，實現(xiàn)對臺風從生成、發(fā)展、移動到消亡的全過程連續(xù)、不間斷的監(jiān)視和追蹤，這是地面觀測和區(qū)域雷達難以做到的；②多維度信息獲?。豪貌煌ǖ溃梢姽狻⒓t外、微波），可以同時獲取臺風云圖形態(tài)、強度分布、眼結構、眼壁特征、降水分布、中心氣壓和風場等信息；③高時空分辨率：現(xiàn)代業(yè)務衛(wèi)星（如靜止衛(wèi)星、極軌衛(wèi)星）具有較好的觀測頻率和空間分辨率，能夠捕捉臺風的快速變化和精細結構；④覆蓋全球：靜止氣象衛(wèi)星可以覆蓋大范圍的洋面和陸地，對全球范圍內的臺風活動進行監(jiān)測。3.簡述數(shù)值天氣預報（NWP）產品在干旱監(jiān)測中的應用方式。*答：NWP產品在干旱監(jiān)測中主要應用于：①降水預測：預測未來降水量的時空分布，判斷干旱是否有緩解或加劇的趨勢；②蒸散發(fā)估算：結合氣溫、濕度、風速等要素，通過模型估算地表蒸發(fā)和植被蒸騰量，這是影響土壤水分變化的關鍵因素；③大氣河（AtmosphericRiver）監(jiān)測：預報長距離輸送大量水汽的強降水帶，有助于識別可能帶來顯著降水、緩解干旱的區(qū)域；④綜合指標計算：NWP輸出的溫度、降水、風速、相對濕度等要素是計算土壤濕度、植被水分指數(shù)、標準化降水指數(shù)（SPI）、標準化降水蒸散指數(shù)（SPEI）等干旱監(jiān)測指數(shù)的基礎數(shù)據(jù)。4.為什么說氣象災害監(jiān)測是一個需要多技術手段綜合應用的過程？*答：氣象災害監(jiān)測是一個需要多技術手段綜合應用的過程，原因在于：①災害要素的多樣性：不同類型的氣象災害（如洪澇、干旱、臺風、強對流）涉及不同的氣象要素（降水、溫度、風、氣壓等）和空間尺度（從局地到區(qū)域再到全球），單一技術難以全面覆蓋；②時空變化的復雜性：災害的發(fā)生、發(fā)展和消亡過程往往快速變化，且具有局地性特征，需要不同時空分辨率的技術手段配合；③信息互補性：各種技術（如地面觀測的精細、雷達的探測能力和速度、衛(wèi)星的宏觀視野和連續(xù)性）各有優(yōu)劣，綜合應用可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補，彌補單一手段的不足；④信息融合的需求：災害監(jiān)測的目標是提供綜合、準確、及時的預警信息，這需要將來自不同技術、不同來源的數(shù)據(jù)進行融合處理和分析；⑤決策支持的要求：有效的災害監(jiān)測不僅要提供要素信息，還要結合地理信息、社會經濟信息等進行綜合分析，為防災減災決策提供全面支持，這也需要多源信息的集成。因此，多技術綜合是提升災害監(jiān)測能力、實現(xiàn)有效預警的關鍵。五、論述題論述如何利用多種大氣氣象學監(jiān)測技術（至少列舉三種），構建一個針對特定區(qū)域（例如，一個易發(fā)暴雨洪澇的山區(qū)城市）的綜合性氣象災害監(jiān)測預警框架，并說明各技術的具體作用和相互配合方式。答：構建針對易發(fā)暴雨洪澇的山區(qū)城市的綜合性氣象災害監(jiān)測預警框架，需要整合多種大氣氣象學監(jiān)測技術，形成一個信息互補、時空覆蓋全面、響應及時的系統(tǒng)。具體框架及各技術作用與配合方式如下：1.地面自動氣象站網(wǎng)絡：這是基礎。在山區(qū)城市及其周邊布設密度較高的自動氣象站，實時監(jiān)測降雨量（關鍵，需要高頻次記錄和累計）、氣溫、相對濕度、風速風向、氣壓、能見度等基本氣象要素。作用是：提供災害發(fā)生地（尤其是局地強降水點）最直接、最準確的初始觀測數(shù)據(jù)；監(jiān)測雨量累積過程，判斷是否達到暴雨標準或預警閾值；獲取地形影響下的近地氣流通量信息；為雷達和衛(wèi)星觀測提供校準和驗證依據(jù)；為數(shù)值預報提供初始條件和邊界條件。配合方式：自動站數(shù)據(jù)是整個系統(tǒng)的“地面錨點”，為雷達和衛(wèi)星識別的天氣系統(tǒng)提供落地點驗證，為模型預報提供實況反饋。2.天氣雷達網(wǎng)絡：在區(qū)域關鍵位置布設多普勒天氣雷達，特別是具備高分辨率和雙偏振功能的雷達。作用是：探測大范圍（幾十至幾百公里）的降水分布、強度（回波強度）、速度（徑向速度、垂直速度，用于識別強對流特征如旋轉氣流）和粒子相態(tài)（雨、雪、冰雹）；連續(xù)追蹤移動中的降水系統(tǒng)（如雷暴團、臺風）的位置和強度變化，提供接近實時的預警信息；識別地形對降水分布的影響（如山谷增強效應）；為數(shù)值預報提供實時的觀測資料更新（Nowcasting）。配合方式：雷達是監(jiān)測災害性降水（暴雨、冰雹、龍卷）的核心手段，其探測的“立體圖像”與衛(wèi)