2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣光學(xué)性質(zhì)研究及應(yīng)用前景展望考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的字母填在題干后的括號內(nèi)，每題2分，共20分）1.下列哪一項不是大氣光學(xué)性質(zhì)的主要構(gòu)成要素？A.大氣氣溶膠B.大氣水汽C.大氣中的惰性氣體D.大氣中的氣體分子2.根據(jù)比爾-朗伯定律，當(dāng)光通過均勻介質(zhì)時，介質(zhì)對光的吸收與下列哪個因素成正比？A.入射光強度B.介質(zhì)厚度C.入射光波長D.A和B3.能夠使光束傳播方向發(fā)生改變，但光能沿原路徑返回的現(xiàn)象稱為？A.反射B.吸收C.散射D.透射4.在大氣光學(xué)中，用來表征大氣消光能力的物理量是？A.反照率B.消光系數(shù)C.散射相函數(shù)D.光學(xué)厚度5.測量大氣能見度常用的儀器是？A.太陽光度計B.天空輻射計C.激光雷達(dá)D.紅外氣體分析儀6.以下哪種氣溶膠類型通常具有較大的消光效率？A.海鹽氣溶膠B.硫酸鹽氣溶膠C.黑碳?xì)馊苣zD.生物質(zhì)燃燒氣溶膠7.衛(wèi)星遙感反演大氣光學(xué)參數(shù)的主要依據(jù)是？A.地面觀測數(shù)據(jù)B.大氣輻射傳輸規(guī)律C.氣象預(yù)報信息D.模型模擬結(jié)果8.大氣反照率是指？A.大氣對太陽輻射的吸收比例B.大氣對太陽輻射的散射比例C.地表反射回大氣的太陽輻射比例D.地表吸收的太陽輻射比例9.光學(xué)相函數(shù)描述的是？A.大氣中光的強度變化B.大氣中光的傳播距離C.散射光的幾何分布特征D.大氣對光的吸收程度10.目前，研究氣溶膠對氣候系統(tǒng)影響的主要手段之一是？A.僅依靠地面觀測B.僅依靠衛(wèi)星遙感C.大氣化學(xué)傳輸模型模擬D.人工氣候?qū)嶒灦⑻羁疹}（請將正確答案填在題干橫線上，每空2分，共20分）1.大氣輻射傳輸模型是研究大氣中______與______相互作用的強大工具。2.散射是光與大氣中的______或______相互作用的結(jié)果。3.影響氣溶膠光學(xué)性質(zhì)的主要因素包括其______、______和形狀。4.云的反照率通常比晴空大氣______，因為它能反射大部分太陽輻射。5.激光雷達(dá)利用______的原理來探測大氣中的氣溶膠或氣體分布。6.大氣光學(xué)性質(zhì)的研究對于______和______等領(lǐng)域具有重要意義。7.人工智能技術(shù)在分析復(fù)雜大氣光學(xué)現(xiàn)象，如______的光學(xué)特性方面展現(xiàn)出巨大潛力。8.估算太陽能資源時，需要考慮大氣中的______和______對太陽輻射的削弱作用。9.研究極端沙塵暴事件中的大氣光學(xué)過程，有助于提高對______的預(yù)警能力。10.未來大氣光學(xué)性質(zhì)研究的前沿方向之一是深入理解______的相互作用機制。三、名詞解釋（請給出下列名詞的中文全稱及其核心含義，每題3分，共15分）1.消光系數(shù)2.單次散射反照率3.散射相函數(shù)4.光學(xué)厚度5.AOD（氣溶膠光學(xué)厚度）四、簡答題（請簡要回答下列問題，每題5分，共20分）1.簡述大氣輻射傳輸過程中主要的物理過程。2.簡述影響大氣能見度的關(guān)鍵光學(xué)因素及其作用。3.簡述衛(wèi)星遙感反演大氣光學(xué)參數(shù)（如AOD）的基本原理。4.簡述大氣光學(xué)性質(zhì)研究在環(huán)境監(jiān)測方面的主要應(yīng)用。五、論述題（請圍繞下列主題展開論述，每題10分，共20分）1.論述大氣氣溶膠光學(xué)性質(zhì)研究面臨的挑戰(zhàn)及其應(yīng)對策略。2.論述理解云的光學(xué)性質(zhì)對于改進(jìn)氣候模型的重要性。---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.B5.A6.C7.B8.C9.C10.C二、填空題1.太陽輻射，大氣參數(shù)2.氣溶膠，氣體分子3.化學(xué)成分，粒徑分布4.高5.光束反射（或相干背向散射）6.氣象預(yù)報，環(huán)境監(jiān)測7.氣溶膠（或沙塵）8.氣溶膠，云9.空氣質(zhì)量（或沙塵天氣）10.氣溶膠-云-輻射（或氣溶膠-云-氣候）三、名詞解釋1.消光系數(shù)：表征大氣介質(zhì)（氣體、氣溶膠、云等）吸收和散射輻射總能力的物理量，單位是米^-1，它決定了光束通過大氣層時的衰減程度。*解析思路：題目要求定義核心概念。消光系數(shù)是大氣光學(xué)中描述介質(zhì)削弱輻射能力的基本參數(shù)，它包含了吸收和散射兩部分。解釋其物理意義（總削弱能力）和單位是關(guān)鍵。2.單次散射反照率：指單位質(zhì)量或單位體積的大氣粒子在一次散射過程中向各方向散射出去的能量與入射到粒子上的總能量之比。*解析思路：定義散射相關(guān)概念。單次散射反照率專門描述散射過程，區(qū)分于總反照率（考慮多次散射）。明確其計算對象（單個粒子）、過程（一次散射）和能量關(guān)系（散射能量/入射能量）。3.散射相函數(shù)：描述單位質(zhì)量或單位體積的散射粒子在一次散射過程中，向不同方向散射出去的能量在各個方向上的相對分布情況的函數(shù)。*解析思路：定義描述散射空間分布的術(shù)語。散射相函數(shù)的核心在于描述“方向分布”，即散射光是如何向四周散開的，通常用參數(shù)化函數(shù)（如Henyey-Greenstein函數(shù)）來表示。4.光學(xué)厚度：表征光通過大氣層時被介質(zhì)消光的總程度，定義為消光系數(shù)乘以路徑長度。它是一個無量綱的量，表示光通過單位路徑時減弱的倍數(shù)。*解析思路：定義描述輻射減弱程度的量。光學(xué)厚度是消光系數(shù)在特定路徑上的累積效應(yīng)，是無量綱的關(guān)鍵參數(shù)，直接關(guān)系到透射率。5.AOD（氣溶膠光學(xué)厚度）：指大氣中氣溶膠粒子對太陽輻射的消光效應(yīng)所引起的光學(xué)厚度，它反映了大氣氣溶膠的濃度水平，是衡量空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。*解析思路：定義特定應(yīng)用場景下的光學(xué)厚度。AOD是光學(xué)厚度概念在氣溶膠研究中的具體應(yīng)用，強調(diào)其與氣溶膠濃度和空氣質(zhì)量的關(guān)系。四、簡答題1.簡述大氣輻射傳輸過程中主要的物理過程。*解析思路：列舉輻射在大氣中傳輸時發(fā)生的物理行為。主要包括：太陽輻射的吸收（由大氣中的氣體分子、氣溶膠和云層吸收）、散射（光束方向改變，包括瑞利散射、米氏散射和非選擇性散射）、透射（光穿過介質(zhì)）以及輻射的發(fā)射（如地球表面和大氣自身發(fā)射紅外輻射）。2.簡述影響大氣能見度的關(guān)鍵光學(xué)因素及其作用。*解析思路：識別影響能見度的核心光學(xué)參數(shù)并說明其作用。關(guān)鍵因素包括：氣溶膠粒子（如灰塵、煙霧、污染物）的濃度和粒徑，它們通過散射和吸收削弱前方目標(biāo)物的視線；氣溶膠的消光系數(shù)，直接決定了光在空氣中傳播的衰減程度；以及水汽及其形成的霧、霾，同樣具有強烈的吸收和散射能力，顯著降低能見度。3.簡述衛(wèi)星遙感反演大氣光學(xué)參數(shù)（如AOD）的基本原理。*解析思路：描述利用衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)獲取地面參數(shù)的基本邏輯。基本原理是利用衛(wèi)星傳感器測量到達(dá)地面的太陽輻射（或反射輻射），結(jié)合大氣輻射傳輸模型和已知的太陽天頂角、方位角等信息，反演出大氣層（特別是近地面層）的消光特性，即AOD。其核心依據(jù)是大氣輻射傳輸定律，通過測量不同波段、不同角度的輻射信號差異來推算消光系數(shù)。4.簡述大氣光學(xué)性質(zhì)研究在環(huán)境監(jiān)測方面的主要應(yīng)用。*解析思路：列舉大氣光學(xué)性質(zhì)在環(huán)境領(lǐng)域的具體用途。主要應(yīng)用包括：通過監(jiān)測氣溶膠光學(xué)厚度（AOD）評估區(qū)域和全球空氣質(zhì)量，識別重污染區(qū)域；利用光學(xué)方法（如激光雷達(dá)）監(jiān)測沙塵暴的強度、范圍和移動路徑，進(jìn)行預(yù)警；通過分析大氣窗口附近的氣體吸收光譜，監(jiān)測溫室氣體（如CO2,CH4）的濃度變化；結(jié)合能見度觀測，分析污染物擴散條件。五、論述題1.論述大氣氣溶膠光學(xué)性質(zhì)研究面臨的挑戰(zhàn)及其應(yīng)對策略。*解析思路：分析該領(lǐng)域研究的難點并提出解決方案。挑戰(zhàn)主要包括：氣溶膠種類繁多、形態(tài)復(fù)雜、化學(xué)成分多變，導(dǎo)致其光學(xué)性質(zhì)高度可變，難以建立普適性模型；氣溶膠的時空分布不均勻，尤其在區(qū)域和全球尺度上，給觀測和模擬帶來困難；現(xiàn)有觀測手段在精度、分辨率、覆蓋范圍等方面仍有局限；氣溶膠與其他大氣成分（云、氣體）的復(fù)雜相互作用（如成核、氣溶膠-云相互影響）機制尚未完全明確。應(yīng)對策略則涉及：發(fā)展更先進(jìn)的觀測技術(shù)（如多角度、高光譜、激光雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)）；改進(jìn)氣溶膠模型，考慮更復(fù)雜的物理化學(xué)過程和多尺度特性；加強多平臺、多手段的協(xié)同觀測；利用人工智能等技術(shù)處理海量觀測數(shù)據(jù)；開展更多實驗室和野外實驗研究。2.論述理解云的光學(xué)性質(zhì)對于改進(jìn)氣候模型的重要性。*解析思路：闡述云光學(xué)特性在氣候變化研究中的關(guān)鍵作用。理解云的光學(xué)性質(zhì)至關(guān)重要，因為云通過其強烈的反射（反照率效應(yīng)）和散射（改變輻射路徑）