2025年大學《大氣科學》專業(yè)題庫——大氣層對地球的輻射平衡影響考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填涂在答題卡相應位置。）1.到達地球大氣層頂?shù)奶栞椛渲校芰孔顝姷牟ǘ问牵篈.可見光B.紅外線C.紫外線D.伽馬射線2.大氣中的水汽主要對下列哪個波段的太陽輻射有顯著的吸收作用？A.紫外線B.可見光C.紅外線D.無線電波3.瑞利散射的特點是：A.散射強度與波長成正比B.散射強度與波長的四次方成反比C.主要由大氣中的較大顆粒引起D.對所有波長的輻射散射強度相同4.地表反射太陽輻射的能力稱為：A.吸收率B.透過率C.反照率D.散射率5.大氣中吸收了地球向外輻射的長波輻射，并向地面和大氣其他部分重新發(fā)射輻射的現(xiàn)象稱為：A.輻射傳輸B.大氣窗口C.大氣逆輻射D.輻射平衡6.下列哪種氣體被認為是主要的溫室氣體？A.氮氣(N?)B.氧氣(O?)C.氬氣(Ar)D.二氧化碳(CO?)7.地球表面能量平衡方程通常表示為：凈輻射=感熱通量+潛熱通量+地表凈長波輻射。這個方程適用于：A.大氣層頂B.地球表面C.大氣中任意高度D.太陽表面8.與低緯度地區(qū)相比，高緯度地區(qū)獲得的太陽輻射能量通常：A.更多B.更少C.相同D.無法確定9.能夠允許大部分太陽輻射通過，但能強烈吸收地球紅外輻射的波段被稱為：A.大氣窗口B.吸收帶C.散射帶D.反射帶10.導致全球變暖的主要人為因素之一是大氣中溫室氣體濃度的增加，這主要改變了地球系統(tǒng)的：A.入射短波輻射B.地球發(fā)射長波輻射的能力C.太陽活動強度D.地球公轉(zhuǎn)軌道二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在答題卡相應位置。）1.地球大氣系統(tǒng)接收到的太陽輻射與系統(tǒng)向外放出的紅外輻射之差，稱為__________。2.使天空呈現(xiàn)藍色的主要原因是太陽輻射被大氣中的__________分子散射。3.地表熱量主要通過__________過程向大氣傳遞。4.大氣中的臭氧主要吸收太陽輻射中的__________輻射。5.溫室效應的物理基礎是大氣對地球向外發(fā)射的長波輻射具有選擇性的__________作用。6.反映地表吸收太陽輻射能力的物理量是__________。7.大氣中的水汽和二氧化碳等氣體，允許大部分太陽短波輻射通過，但強烈吸收地球發(fā)射的長波輻射，這種特性稱為__________。8.地表接收到的太陽輻射與大氣向下輻射的逆輻射之差，稱為__________。9.影響地表接收太陽輻射量的主要因素有太陽高度角、__________和云量。10.輻射差額為負值表示該區(qū)域能量收入__________能量支出。三、判斷題（每小題2分，共10分。請將“正確”或“錯誤”填涂在答題卡相應位置。）1.太陽輻射在大氣中傳輸時，所有波長的輻射都會被同等程度地吸收。（）2.紅外線在大氣中的吸收帶主要位于大氣窗口區(qū)域。（）3.大氣逆輻射總是大于地表凈輻射。（）4.地表反照率越高，地表吸收的太陽輻射越多。（）5.溫室效應是指大氣層阻止了所有太陽輻射到達地面的現(xiàn)象。（）四、簡答題（每題5分，共15分。請將答案寫在答題卡相應位置。）1.簡述瑞利散射和米氏散射的主要區(qū)別。2.解釋為什么白天多云時，地面的溫度通常比晴朗的白天低？3.簡述溫室效應對地球氣候的意義。五、計算題（每題7分，共14分。請寫出必要的公式、計算步驟和結果。）1.假設某地表的反照率為0.2，太陽直射輻射強度（到達地表）為800W/m2。計算該地表接收到的太陽短波輻射（到達地表）。如果該地表的有效溫度為288K，計算其發(fā)射的長波輻射強度（假設地表符合黑體輻射定律，σ=5.67×10??W/(m2·K?)）。2.已知大氣對紅外輻射的總吸收率（包括水汽和二氧化碳等）約為0.8。假設地球向空間發(fā)射的總紅外輻射強度為240W/m2。計算大氣逆輻射的強度。如果地表凈輻射為（太陽短波到達-地表長波發(fā)射-大氣逆輻射），請解釋地表凈輻射與大氣逆輻射的關系。六、論述題（10分。請將答案寫在答題卡相應位置。）論述大氣成分（特別是溫室氣體濃度）的變化如何影響地球的輻射平衡，并簡述其對全球氣候可能產(chǎn)生的后果。試卷答案一、選擇題1.A2.C3.B4.C5.C6.D7.B8.B9.A10.B二、填空題1.輻射差額2.氮(或氧)3.輻射4.紫外(或UV)5.吸收(或選擇性吸收)6.反照率7.透明(或透射性)8.地表凈輻射9.晝夜長短10.大于三、判斷題1.錯誤2.正確3.錯誤4.錯誤5.錯誤四、簡答題1.瑞利散射主要發(fā)生在大氣中的微小分子（如氮、氧）上，其散射強度與波長的四次方成反比，對短波輻射（如藍紫光）散射更強，對長波輻射（如紅光）散射較弱。米氏散射主要發(fā)生在大氣中的較大顆粒（如水滴、塵埃）上，其散射強度與波長關系不大，對所有波長的輻射散射強度差異較小。2.白天多云時，云層會反射和散射掉一部分到達地面的太陽短波輻射，減少了到達地面的太陽能量，因此地表吸收的太陽輻射減少。同時，云層也能吸收地表發(fā)射的長波輻射并向地面輻射（大氣逆輻射），使得地表接收到的熱量增加。然而，云層對太陽短波輻射的反射作用（即云層反照率通常較高）通常大于其對地表長波輻射的吸收和逆輻射作用對地表冷卻的影響，因此整體上多云時地面溫度比晴朗的白天低。3.溫室效應是指大氣層中的某些氣體（溫室氣體，如CO?、H?O、CH?等）對地球向外輻射的長波紅外輻射具有選擇性的吸收作用，吸收后向地面和大氣其他部分重新輻射，其中一部分輻射返回地表，使地表溫度升高。這種效應類似于溫室玻璃的作用，允許太陽短波輻射進入，但阻止部分熱量散失，從而維持了地球表面的適宜溫度，使其適合生命存在。沒有溫室效應，地球表面平均溫度將遠低于冰點。五、計算題1.計算地表接收到的太陽短波輻射（到達地表）：到達地表的太陽短波輻射=太陽直射輻射強度×(1-反照率)=800W/m2×(1-0.2)=800W/m2×0.8=640W/m2計算地表發(fā)射的長波輻射強度：地表發(fā)射的長波輻射強度M=σT?=5.67×10??W/(m2·K?)×(288K)?=5.67×10??×5.68×101?=323.5W/m2（結果保留一位小數(shù)）2.計算大氣逆輻射：大氣逆輻射G=地球向空間發(fā)射的總紅外輻射強度×(1-大氣吸收率)=240W/m2×(1-0.8)=240W/m2×0.2=48W/m2地表凈輻射R=到達地表的太陽短波輻射-地表長波發(fā)射-大氣逆輻射地表凈輻射R=(240-323.5-48)W/m2（使用第一題計算結果）R=-131.5W/m2（結果保留一位小數(shù)）或R=(640-323.5-48)W/m2（使用第一題計算結果）R=268.5W/m2地表凈輻射與大氣逆輻射的關系：地表凈輻射是地表能量收支的凈結果，它等于到達地表的太陽短波輻射減去地表向外發(fā)射的長波輻射（大氣逆輻射是其減去的部分之一）。因此，地表凈輻射的大小直接受到太陽短波輸入和大氣逆輻射輸出的影響。在本題中，如果只考慮地表長波發(fā)射和大氣逆輻射，地表凈輻射為負值表示大氣逆輻射大于地表長波發(fā)射。在本題第一問的假設下，計算出的地表凈輻射為正值，表示到達地表的太陽短波輻射足以補償?shù)乇淼拈L波發(fā)射和大氣逆輻射。大氣逆輻射是地表長波輻射損失到大氣中的主要途徑之一。六、論述題大氣成分的變化，特別是溫室氣體（如二氧化碳CO?、甲烷CH?、氧化亞氮N?O等）濃度的增加，會顯著影響地球的輻射平衡。溫室氣體對太陽短波輻射幾乎是透明的，允許大部分太陽輻射到達地表并被吸收。然而，它們對地球向外發(fā)射的長波紅外輻射具有較強的吸收能力。當大氣中溫室氣體濃度增加時，大氣吸收地球紅外輻射的量也會增加。這些被吸收的能量隨后會向各個方向重新輻射，其中一部分能量向下輻射回地表，導致到達地表的長