2025年大學《大氣科學》專業(yè)題庫——氣氛對大氣動力學的影響研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在絕熱過程中，干空氣的位溫（θ）保持不變，這主要反映了其（）。A.內能守恒B.動量守恒C.密度變化規(guī)律D.熱力結構特征2.大氣靜力穩(wěn)定度判據主要依據（）。A.氣壓隨高度的變化率B.溫度隨高度的變化率C.風隨高度的變化率D.水汽含量隨高度的變化率3.氣旋過境時，暖濕空氣被迫抬升，其中釋放的潛熱對氣旋發(fā)展起著（）作用。A.抑制B.微弱影響C.重要驅動D.無關4.在水平溫度梯度驅動下產生的力，稱為（）。A.地轉偏向力B.氣壓梯度力C.摩擦力D.絕熱力5.大氣處于絕對穩(wěn)定狀態(tài)時，若氣塊受到擾動向上位移，其（）。A.溫度比周圍空氣低，會繼續(xù)上升B.溫度比周圍空氣高，會繼續(xù)上升C.溫度比周圍空氣低，會返回原處D.溫度比周圍空氣高，會返回原處6.反氣旋中心附近氣流輻散，其上空水汽通常（）。A.易凝結成云B.蒸發(fā)加劇C.保持相對干燥D.水汽來源充足7.渦度是描述大氣（）的物理量。A.溫度水平分布B.水汽垂直運動C.角動量變化D.氣壓空間梯度8.絕熱干燥過程中，氣塊上升時（）。A.內能增加，氣溫下降B.內能減少，氣溫上升C.內能增加，氣溫上升D.內能減少，氣溫下降9.地轉風的概念是基于（）假設建立的。A.大氣絕對靜止B.氣壓梯度力與地轉偏向力平衡C.摩擦力可忽略D.大氣處于絕熱狀態(tài)10.大氣環(huán)流的形成與維持，深受地球（）分布的影響。A.經度B.緯度C.海拔D.旋轉二、填空題（每空1分，共15分）1.大氣中的水汽凝結釋放潛熱，會增強氣流的______，對動力發(fā)展產生重要影響。2.氣壓梯度力是產生風的原動力，它的大小與大氣垂直______有關。3.絕對濕度是指單位體積空氣中實際含有的水汽質量，而相對濕度則表示實際水汽壓與同溫度下飽和水汽壓的______。4.氣流的散度表示氣流的______或輻合特性，與局地氣壓場的演變密切相關。5.在摩擦層內，風速______地減小，風向通常比地轉風更偏向高壓。6.大氣靜力穩(wěn)定度描述了大氣垂直運動受到______的程度。7.渦度通量是渦度隨時間的______。8.熱帶輻合帶（ITCZ）的形成與______的匯合以及強烈的感熱加熱有關。9.鋒面是冷、暖空氣的過渡帶，其附近常伴有強烈的______和動力調整。10.溫度垂直遞減率是影響大氣穩(wěn)定性的關鍵因素，干絕熱遞減率、濕絕熱遞減率和假相當位溫遞減率是三個重要的______值。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述氣溫垂直遞減率與大氣穩(wěn)定度的關系。2.解釋什么是氣旋，并簡述其典型動力學結構特征。3.比較干絕熱過程和濕絕熱過程的異同點。4.簡述地轉偏向力對風的影響，并說明其產生的原因。四、計算題（每題7分，共14分）1.一氣塊自地面（溫度為25°C，氣壓為1000hPa）絕熱上升，假設大氣為干絕熱遞減，求該氣塊上升到500hPa高度時的溫度。（干絕熱遞減率取9.8K/km）2.某地氣壓為1020hPa，其正北方向100km處氣壓為1015hPa。若水平風速為10m/s，風向為北偏東30°。估算該地近似的地轉偏向力加速度。（取地球自轉角速度為7.29×10??rad/s）五、論述題（10分）結合大氣熱力過程和動力過程，論述鋒面過境時可能出現的典型天氣現象及其原因。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.C4.B5.C6.C7.C8.A9.B10.B二、填空題1.抬升力2.梯度3.比值4.散度5.增大6.抑制7.變率8.赤道低空氣流9.天氣系統(tǒng)10.特征三、簡答題1.解析思路：大氣穩(wěn)定度取決于氣塊受到的浮力與所受摩擦力（或慣性力）的相對大小。氣溫垂直遞減率是判斷浮力的關鍵指標。*若干絕熱遞減率（約9.8K/km）>實際氣溫垂直遞減率：氣塊上升冷卻變緩，下沉增溫變快，受到正浮力，大氣不穩(wěn)定，對流易發(fā)展。*若干絕熱遞減率<實際氣溫垂直遞減率：氣塊上升冷卻變快，下沉增溫變慢，受到負浮力，大氣穩(wěn)定，垂直運動受抑。*若實際氣溫垂直遞減率≈干絕熱遞減率：氣塊升降浮力接近平衡，大氣處于中性穩(wěn)定狀態(tài)。*類似地，可比較濕絕熱遞減率（約6K/km）與實際氣溫垂直遞減率。2.解析思路：氣旋定義為核心氣壓最低的天氣系統(tǒng)。其動力學結構圍繞中心展開。*定義：氣旋是水平氣面上中心氣壓比周圍低的閉合成片低壓系統(tǒng)。*結構特征：*水平氣流：氣流沿等壓線逆時針輻合于中心（北半球，南半球順時針）。*垂直氣流：中心附近低空為上升氣流，水汽易凝結，常伴隨云雨。*天氣：中心氣旋過境常帶來云、雨、大風等陰濕天氣。*系統(tǒng)：通常伴有冷鋒和暖鋒，鋒面活動導致天氣劇烈變化。3.解析思路：對比兩個絕熱過程的假設、公式和結果。*干絕熱過程：*假設：大氣干燥，水汽含量不變，沒有水汽相變。*公式：T?=T?-Lα(T?-T?)/T?或T?/T?=(P?/P?)^(R/cp)≈(P?/P?)^0.286(簡化形式)。*特點：氣塊上升過程中不發(fā)生凝結，無潛熱釋放，溫度下降率恒定（干絕熱遞減率）。*濕絕熱過程：*假設：大氣有足夠水汽，氣塊上升至飽和時發(fā)生凝結，釋放潛熱。*公式：溫度下降率小于干絕熱遞減率，可用公式T?=T?-(g/cp)*(z?-z?)或T?=T?-Lα'*Δζ，其中Lα'<Lα。*特點：凝結釋放的潛熱對氣塊有加熱作用，部分抵消了絕熱冷卻，導致實際降溫速率減小。氣塊上升冷卻至飽和后，溫度變化主要受濕絕熱遞減率控制。*相同點：兩者都是絕熱過程，氣塊與外界無熱量交換，僅依靠內能變化改變溫度。*不同點：干絕熱過程無潛熱變化，濕絕熱過程有潛熱釋放，導致溫度下降率不同。4.解析思路：地轉偏向力是作用在運動物體上的水平力，其方向垂直于運動方向和地球旋轉軸，北半球向右偏，南半球向左偏。*影響：它改變了水平氣流的方向，但不改變氣流的速率（在理想狀態(tài)下）。使得在氣壓梯度力作用下形成的地轉風，風向偏離等壓線。*產生原因：地轉偏向力的產生是由于地球的自轉。當地球自轉時，地表各點隨地球一起轉動。當空氣相對于地面運動時，由于慣性，空氣傾向于保持其原來的運動狀態(tài)（相對于旋轉的地球），相對于旋轉的地球表面，就好像受到了一個偏轉力的作用，這個力就是地轉偏向力。其大小與風速、緯度有關，風速越大、緯度越低，地轉偏向力越大。四、計算題1.解析思路：應用干絕熱過程公式計算溫度變化。需要知道初末狀態(tài)的氣壓和溫度，以及干絕熱遞減率。*公式：T?=T?-Lα*(P?/P?)^(R/cp-1)≈T?-Lα*(P?/P?)^0.286(簡化公式)*已知：T?=25°C=298K,P?=1000hPa,P?=500hPa,Lα≈9.8K/km*氣壓比：P?/P?=500/1000=0.5*溫度變化量：ΔT=Lα*(P?/P?)^0.286=9.8K/km*(0.5)^0.286*計算：(0.5)^0.286≈0.7937,ΔT≈9.8*0.7937≈7.78K*末溫：T?=T?-ΔT=298K-7.78K≈290.22K=17.07°C2.解析思路：計算地轉偏向力加速度。公式為f*v，其中f=2Ωsinφ，v為風速。需要根據風向計算有效風速，并假設緯度φ。*公式：a_g=2*Ω*v*sinφ*已知：P=1020hPa,P_north=1015hPa,v=10m/s,Ω=7.29×10??rad/s*計算氣壓梯度力引起的風速分量（近似地轉風）：ΔP=P-P_north=1020-1015=5hPa。1hPa≈100Pa。ΔP≈500Pa。距離D=100km=1×10?m。平均梯度ΔP/Δx=500Pa/1×10?m=0.05Pa/m。地轉風速v_g≈√(ΔP/g)=√(500/(9.8))m/s≈7.14m/s。*風向為北偏東30°，有效風速（北風分量）為v_north=v*cos(30°)=10*(√3/2)≈8.66m/s。*假設緯度φ≈30°(示例，實際需根據地點確定)，sinφ≈sin(30°)=0.5。*計算地轉偏向力加速度：a_g=2*Ω*v_north*sinφ=2*(7.29×10??)*(8.66)*0.5m/s2*計算：a_g≈2*7.29×10??*4.33m/s2≈6.31×10??m/s2五、論述題解析思路：論述需結合熱力、動力兩方面，分步驟闡述鋒面過境前后的變化及其原因。1.鋒面定義與分類：鋒面是冷、暖兩種不同性質氣團的過渡帶。按冷暖氣團相對位置分為冷鋒、暖鋒、靜止鋒。2.冷鋒過境：*動力：冷氣團密度大、活動能力強，楔入暖氣團下方，迫使暖空氣抬升。暖空氣受擠壓，做劇烈的傾斜運動，常形成鋒面云系（莢狀云、砧狀云等）。強烈的上升運動和水汽凝結導致降水（雨、雪、冰雹）。*熱力：暖空氣被迫抬升，絕熱冷卻，若達到飽和則凝結放熱，但整體仍處于較暖狀態(tài)。鋒面過境后，冷氣團占據主導，氣溫驟降，氣壓升高，天氣轉晴。3.暖鋒過境：*動力：暖氣團密度小、活動能力強，爬升于