2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——大氣環(huán)流異常事件分析與預(yù)測(cè)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋?zhuān)款}4分，共20分）1.大氣環(huán)流異常事件2.厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）3.阻塞高壓4.極地渦旋5.遙相關(guān)二、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述厄爾尼諾現(xiàn)象對(duì)全球大氣環(huán)流的主要影響。2.闡述阻塞高壓形成的可能原因及其對(duì)下游天氣的影響。3.解釋極地渦旋的維持機(jī)制及其異?；顒?dòng)（如爆發(fā)）可能帶來(lái)的氣候影響。4.簡(jiǎn)要說(shuō)明大氣內(nèi)部波動(dòng)（如羅斯貝波）在引發(fā)或傳播大氣環(huán)流異常中的作用。5.比較統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)方法和動(dòng)力預(yù)測(cè)方法在預(yù)測(cè)大氣環(huán)流異常事件時(shí)的主要特點(diǎn)。三、綜合分析題（共50分）1.（25分）某年冬季，東亞地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)異常偏冷、我國(guó)東部沿海地區(qū)多降水天氣，而北半球中高緯度地區(qū)則表現(xiàn)出弱的阻塞高壓脊和相應(yīng)的經(jīng)向環(huán)流異常。請(qǐng)結(jié)合大氣環(huán)流分析原理，闡述這一冬季異常氣候現(xiàn)象的可能物理機(jī)制。在分析中，應(yīng)至少涉及海氣相互作用、大氣波動(dòng)或阻塞環(huán)流等一個(gè)方面的機(jī)制，并說(shuō)明其對(duì)東亞地區(qū)氣候的影響。2.（25分）假設(shè)監(jiān)測(cè)到過(guò)去一年中，北極地區(qū)海冰覆蓋范圍顯著偏小，同時(shí)北大西洋地區(qū)的經(jīng)向溫度梯度也出現(xiàn)異常變化。請(qǐng)分析這一時(shí)期可能發(fā)生的大氣環(huán)流異常事件，并說(shuō)明其可能的成因。進(jìn)一步闡述該事件可能對(duì)北太平洋和北美大陸的天氣格局產(chǎn)生的影響，并結(jié)合大氣環(huán)流診斷工具（如指數(shù)分析或環(huán)流場(chǎng)特征描述）說(shuō)明你的分析依據(jù)。試卷答案一、名詞解釋1.大氣環(huán)流異常事件:指大氣環(huán)流狀態(tài)（如風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、水汽場(chǎng)等）出現(xiàn)顯著偏離其長(zhǎng)期平均狀態(tài)的現(xiàn)象，通常具有特定的時(shí)空結(jié)構(gòu)、發(fā)生頻率和持續(xù)時(shí)間，并伴隨相應(yīng)的氣候影響。例如厄爾尼諾、拉尼娜、阻塞高壓、極地渦旋爆發(fā)等。**解析思路:*定義需包含“大氣環(huán)流狀態(tài)”、“偏離平均”、“特定時(shí)空結(jié)構(gòu)”、“發(fā)生頻率/持續(xù)時(shí)間”和“氣候影響”等關(guān)鍵要素，點(diǎn)明其是系統(tǒng)性、大尺度的異常。2.厄爾尼諾-南方濤動(dòng)（ENSO）:指發(fā)生在赤道中東太平洋海表溫度異常偏暖（厄爾尼諾）和異常偏冷（拉尼娜）以及伴隨的大氣環(huán)流異常（南方濤動(dòng)）之間年際變化的現(xiàn)象。ENSO是地球上最大的年際氣候變率。**解析思路:*定義需點(diǎn)明“赤道中東太平洋”、“海表溫度異?！保ㄅ?冷）、“大氣環(huán)流異?！保戏綕齽?dòng)是關(guān)鍵，包含風(fēng)異常、位勢(shì)高度異常等）以及“年際變化”和“全球性”的特點(diǎn)。3.阻塞高壓:指在極地或中緯度地區(qū)高空（通常500hPa）出現(xiàn)的持續(xù)性強(qiáng)盛的高壓脊，其南北兩側(cè)氣流呈經(jīng)向急流式輻合，導(dǎo)致阻塞區(qū)域上空大氣輻散，平流層下沉，阻塞高壓本身維持時(shí)間較長(zhǎng)，并顯著改變其下游的行星波活動(dòng)路徑和強(qiáng)度。**解析思路:*定義需包含“高空強(qiáng)盛高壓脊”、“持續(xù)性強(qiáng)”、“改變下游行星波路徑/強(qiáng)度”、“經(jīng)向輻合/緯向輻散”等特征，并提及典型區(qū)域（極地/中緯）。4.極地渦旋:指在極地附近中高層（通常500hPa或200hPa）維持的、以極地為中心的反氣旋性環(huán)流系統(tǒng)。它主要由極地和平流層之間的溫度差驅(qū)動(dòng)，其強(qiáng)度和位置反映了極地地區(qū)的環(huán)流狀態(tài)，異?；顒?dòng)（如突然崩潰/爆發(fā)）對(duì)中高緯度天氣有重要影響。**解析思路:*定義需包含“中高層”、“反氣旋性環(huán)流”、“極地為中心”、“由溫度差驅(qū)動(dòng)”、“強(qiáng)度/位置反映極地狀態(tài)”、“異常活動(dòng)影響中高緯”等關(guān)鍵信息。5.遙相關(guān):指大氣中兩個(gè)不同地理位置之間通過(guò)大氣波動(dòng)（主要是行星波）建立起來(lái)的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性。其物理圖像通常解釋為：在一個(gè)區(qū)域強(qiáng)迫產(chǎn)生的波動(dòng)能量沿波導(dǎo)傳播到遠(yuǎn)方，與該遠(yuǎn)地區(qū)域的波動(dòng)疊加，導(dǎo)致兩者在統(tǒng)計(jì)上出現(xiàn)相關(guān)性。**解析思路:*定義需包含“不同地理位置”、“大氣波動(dòng)（行星波）”、“統(tǒng)計(jì)相關(guān)性”、“波動(dòng)能量傳播”等要素，并簡(jiǎn)述其物理圖像（能量傳播與疊加）。二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述厄爾尼諾現(xiàn)象對(duì)全球大氣環(huán)流的主要影響。**解析思路:*從海氣相互作用角度出發(fā)，說(shuō)明東太平洋暖池增暖如何影響大氣。關(guān)鍵點(diǎn)包括：信風(fēng)減弱/反轉(zhuǎn)、赤道逆流增強(qiáng)、赤道中東太平洋低空輻合帶（ITCZ）北移/增強(qiáng)、對(duì)流活動(dòng)異常（導(dǎo)致多雨/干旱）、高空急流位置偏南、沃克環(huán)流加強(qiáng)/反轉(zhuǎn)、以及通過(guò)遙相關(guān)型（如ENSO模態(tài)）影響全球其他地區(qū)的環(huán)流（如北大西洋濤動(dòng)、極地濤動(dòng)、印度洋偶極子等）。2.闡述阻塞高壓形成的可能原因及其對(duì)下游天氣的影響。**解析思路:*原因方面可從斜壓不穩(wěn)定（高空急流中波動(dòng)破裂）、地轉(zhuǎn)平衡調(diào)整、行星波共振/耗散、或是與其他環(huán)流系統(tǒng)（如鋒面、熱帶氣旋）的相互作用等角度解釋。影響方面需說(shuō)明阻塞高壓維持導(dǎo)致：下游（通常是冷區(qū)）維持下沉氣流，產(chǎn)生晴朗干燥天氣（冷高壓）；同時(shí)阻塞高壓的存在會(huì)切斷或引導(dǎo)下游的行星波，導(dǎo)致經(jīng)向環(huán)流異常，使得暖平流難以到達(dá)冷區(qū)，或使冷平流到達(dá)暖區(qū)，造成下游地區(qū)氣溫異常（暖/冷）和降水異常。3.解釋極地渦旋的維持機(jī)制及其異?；顒?dòng)（如爆發(fā)）可能帶來(lái)的氣候影響。**解析思路:*維持機(jī)制主要解釋為極地和平流層之間的溫差驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)極地渦旋（PolarVortex）本身和連接其與平流層的熱帶TropopauseJet共同維持。異?；顒?dòng)（如爆發(fā)）指渦旋突然減弱、分裂或南移。影響方面需說(shuō)明：極地渦旋異常偏弱/南移，導(dǎo)致冷空氣更容易南下，造成中高緯度地區(qū)氣溫異常偏低；同時(shí)，極地渦旋與平流層頂?shù)倪B接減弱可能引發(fā)平流層突然增溫（SSW），進(jìn)而通過(guò)波導(dǎo)效應(yīng)影響對(duì)流層天氣。4.簡(jiǎn)要說(shuō)明大氣內(nèi)部波動(dòng)（如羅斯貝波）在引發(fā)或傳播大氣環(huán)流異常中的作用。**解析思路:*羅斯貝波是大氣中主要的波動(dòng)類(lèi)型之一，尤其在中層大氣。其作用在于：波動(dòng)能量可以沿波導(dǎo)向東傳播，但傳播速度隨波長(zhǎng)（波數(shù)）不同而不同，導(dǎo)致波動(dòng)能量堆積和耗散，可能引發(fā)急流異常、阻塞高壓的形成/維持或崩潰、以及極地渦旋的異?；顒?dòng)。因此，羅斯貝波的異?；顒?dòng)或能量異常傳輸是大氣環(huán)流異常的重要觸發(fā)和維持機(jī)制。5.比較統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)方法和動(dòng)力預(yù)測(cè)方法在預(yù)測(cè)大氣環(huán)流異常事件時(shí)的主要特點(diǎn)。**解析思路:*統(tǒng)計(jì)方法特點(diǎn)：基于歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)尋找模式關(guān)系，方法相對(duì)簡(jiǎn)單，可提供概率預(yù)測(cè)，但對(duì)物理機(jī)制的解釋能力較弱，易受數(shù)據(jù)質(zhì)量和樣本量限制，對(duì)初始狀態(tài)依賴(lài)性相對(duì)較低。動(dòng)力方法特點(diǎn)：基于流體力學(xué)和熱力學(xué)方程組進(jìn)行數(shù)值模擬，能模擬物理過(guò)程，提供確定性預(yù)報(bào)，可納入更多物理過(guò)程，但對(duì)初始場(chǎng)精度要求極高（“蝴蝶效應(yīng)”），計(jì)算量巨大，模式誤差和參數(shù)化不確定性影響預(yù)報(bào)技巧，對(duì)極端事件的預(yù)報(bào)能力仍有限。三、綜合分析題1.某年冬季，東亞地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)異常偏冷、我國(guó)東部沿海地區(qū)多降水天氣，而北半球中高緯度地區(qū)則表現(xiàn)出弱的阻塞高壓脊和相應(yīng)的經(jīng)向環(huán)流異常。請(qǐng)結(jié)合大氣環(huán)流分析原理，闡述這一冬季異常氣候現(xiàn)象的可能物理機(jī)制。在分析中，應(yīng)至少涉及海氣相互作用、大氣波動(dòng)或阻塞環(huán)流等一個(gè)方面的機(jī)制，并說(shuō)明其對(duì)東亞地區(qū)氣候的影響。**解析思路:**初步判斷:東亞持續(xù)異常偏冷、多降水，同時(shí)中高緯度弱阻塞，這提示可能存在一個(gè)影響東亞的負(fù)位渦擾動(dòng)，并通過(guò)某種機(jī)制（如阻塞或波動(dòng)調(diào)整）與中高緯度環(huán)流異常聯(lián)系起來(lái)。*機(jī)制分析(選擇1:阻塞機(jī)制):*北半球中高緯度弱的阻塞高壓脊，導(dǎo)致其下游（東亞地區(qū)）維持異常的經(jīng)向環(huán)流，即強(qiáng)盛的偏北氣流（從西伯利亞南下）和偏南氣流（從太平洋北上）在東亞地區(qū)匯合。這造成了東亞上空異常的上升運(yùn)動(dòng)，與異常偏冷（冷空氣主體）共同作用，導(dǎo)致東部沿海地區(qū)降水顯著增多。*阻塞高壓的維持可能與前期東亞海溫異常（如黑潮異常偏暖或黃海/渤海異常偏暖）有關(guān)，即海氣相互作用產(chǎn)生的異常熱力強(qiáng)迫觸發(fā)了阻塞環(huán)流。*機(jī)制分析(選擇2:大氣波動(dòng)機(jī)制):*北半球中高緯度的弱阻塞可能對(duì)應(yīng)著西太平洋急流的異常，例如位置偏南或強(qiáng)度減弱，這可能是西太平洋地區(qū)羅斯貝波活動(dòng)異?；驏|傳的行星波能量異常所致。*這種大氣波動(dòng)異常可能源于前期太平洋（如北太平洋）的海溫異常，通過(guò)海氣相互作用影響了大氣環(huán)流，進(jìn)而調(diào)整了急流路徑，并可能引導(dǎo)了東亞地區(qū)的異常水汽輸送和冷空氣活動(dòng)，導(dǎo)致持續(xù)偏冷和多降水。*對(duì)東亞地區(qū)氣候的影響:結(jié)合上述機(jī)制，東亞地區(qū)的異常偏冷和多降水是大氣環(huán)流異常（弱阻塞或異常波動(dòng)）和區(qū)域熱力/水汽條件共同作用的結(jié)果。異常的經(jīng)向環(huán)流導(dǎo)致水汽輻合和上升運(yùn)動(dòng)，異常的冷空氣活動(dòng)則提供了降溫背景。2.假設(shè)監(jiān)測(cè)到過(guò)去一年中，北極地區(qū)海冰覆蓋范圍顯著偏小，同時(shí)北大西洋地區(qū)的經(jīng)向溫度梯度也出現(xiàn)異常變化。請(qǐng)分析這一時(shí)期可能發(fā)生的大氣環(huán)流異常事件，并說(shuō)明其可能的成因。進(jìn)一步闡述該事件可能對(duì)北太平洋和北美大陸的天氣格局產(chǎn)生的影響，并結(jié)合大氣環(huán)流診斷工具（如指數(shù)分析或環(huán)流場(chǎng)特征描述）說(shuō)明你的分析依據(jù)。**解析思路:**異常事件判斷:北極海冰顯著偏小，通常與北極濤動(dòng)（AO）的正位相或北極異常模式（ANM）的正位相關(guān)系，表現(xiàn)為極地渦旋偏弱/南移，冷空氣易于南侵。北大西洋經(jīng)向溫度梯度異常增大（通常指亞速爾高壓增強(qiáng)，格陵蘭低壓減弱），這常常與北大西洋濤動(dòng)（NAO）的正位相關(guān)。因此，這一時(shí)期可能同時(shí)存在AO正位和NAO正位，構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)化的北極-北大西洋遙相關(guān)型。*可能成因分析:*北極海冰減少:這是主要原因。海冰減少導(dǎo)致北極與中緯度之間的溫差增大，熱力強(qiáng)迫增強(qiáng)，有利于極地渦旋減弱和AO/ANM正位。*海氣相互作用:北極海溫異常（偏暖）也加劇了熱力差異。同時(shí)，北大西洋暖流（AMOC）的潛在變化也可能影響北大西洋的經(jīng)向溫度梯度。*大氣內(nèi)部波動(dòng):可能存在某種大氣內(nèi)部強(qiáng)迫或波導(dǎo)效應(yīng)，放大了北極和中緯度的環(huán)流異常。*對(duì)北太平洋和北美大陸的影響:*北太平洋:AO正位通常伴隨北太平洋中高緯度地區(qū)經(jīng)向環(huán)流加強(qiáng)，可能出現(xiàn)異常的急流位置、異常的溫壓場(chǎng)結(jié)構(gòu)。例如，阿拉斯加灣可能異常偏暖或出現(xiàn)阻塞，導(dǎo)致西岸降水異常。*北美大陸:**北美東部:*NAO正位是導(dǎo)致北美東海岸（從加拿大到美國(guó)東岸）氣溫異常偏暖、降水異常偏多的主要因子。**北美西部/內(nèi)陸:*NAO正位通常與太平洋副熱帶高壓增強(qiáng)北抬，導(dǎo)致美國(guó)西部干旱、高溫，或引導(dǎo)更多水汽到達(dá)內(nèi)陸西北部，帶來(lái)降水異常。*分析依據(jù)(大氣環(huán)流診斷工具):*指數(shù)分析:可以計(jì)算并分析AO指數(shù)（基于格陵蘭與挪威氣壓差或極渦面積/強(qiáng)度）和NAO指數(shù)（基于亞速爾與格