2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——大氣動(dòng)力學(xué)與強(qiáng)降雨天氣考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.在地轉(zhuǎn)平衡近似下，水平地轉(zhuǎn)風(fēng)的表達(dá)式為U=-Γ/f*?φ/?x，其中Γ代表（）。A.大氣靜力常數(shù)B.地球曲率半徑C.氣壓梯度力D.地球自轉(zhuǎn)參數(shù)2.下列哪一項(xiàng)不是造成大氣垂直運(yùn)動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力？（）A.氣壓梯度力B.地轉(zhuǎn)偏向力C.氣塊的浮力（絕熱變化）D.大氣靜力學(xué)3.絕熱遞減率是指干空氣或未飽和濕空氣在絕熱過(guò)程中，溫度隨（）的變化率。A.氣壓變化B.水汽含量變化C.氣塊高度變化D.比濕變化4.條件性不穩(wěn)定（CAI）是指大氣在（）層結(jié)條件下，從某高度向下傳播的擾動(dòng)會(huì)得到加強(qiáng)。A.絕熱遞減率小于干絕熱遞減率B.絕熱遞減率大于干絕熱遞減率C.絕熱遞減率等于干絕熱遞減率D.濕絕熱遞減率小于干絕熱遞減率5.在對(duì)流云的微物理過(guò)程中，軟雹（Graupel）的形成主要是通過(guò)（）機(jī)制。A.云滴的慣性碰撞增長(zhǎng)B.云中冰晶與過(guò)冷水滴的凍結(jié)增長(zhǎng)C.云滴的蒸發(fā)與凝結(jié)過(guò)程D.大氣湍流混合6.螺旋結(jié)構(gòu)通常被認(rèn)為是（）強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)的重要特征之一。A.單體對(duì)流云B.多單體風(fēng)暴C.超級(jí)單體風(fēng)暴D.對(duì)流街7.假相當(dāng)位溫（θe）是一個(gè)綜合了溫度、氣壓和濕度信息的參數(shù)，其物理意義可以理解為（）。A.在等壓面上移動(dòng)單位質(zhì)量空氣所做的功B.氣塊在絕熱上升過(guò)程中能夠釋放的最大潛熱C.氣塊在假絕熱過(guò)程中保持溫度不變時(shí)的等效溫度D.氣塊從地面抬升至500hPa所能獲得的總能量8.大氣邊界層內(nèi)的風(fēng)速通常隨高度增加而增大，直到達(dá)到（）。A.地轉(zhuǎn)風(fēng)速B.摩擦風(fēng)速C.幅度風(fēng)速D.理想風(fēng)速9.羅斯貝波的相速度與波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越短，其（）。A.相速度越小B.相速度越大C.滯后角越大D.滯后角越小10.下列哪種天氣現(xiàn)象通常與大氣中的強(qiáng)湍流活動(dòng)密切相關(guān)？（）A.霜凍B.霧C.龍卷風(fēng)D.逆溫層二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填入橫線上）1.大氣靜力學(xué)方程表達(dá)了氣壓隨高度變化的規(guī)律，其基本形式為_(kāi)______。2.大氣中的動(dòng)量傳遞主要依靠_______和_______兩種機(jī)制。3.當(dāng)大氣處于條件性不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，氣塊受到擾動(dòng)后會(huì)_______（填“加速”或“減速”）下沉。4.強(qiáng)降雨天氣中，水汽的_______是降水形成的重要前提條件。5.超級(jí)單體風(fēng)暴中，位于風(fēng)暴后側(cè)的旋轉(zhuǎn)氣流稱為_(kāi)______。6.高空急流的存在往往為強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生提供了有利的_______條件。7.地轉(zhuǎn)偏向力僅存在于_______的流動(dòng)中，它使氣流偏向于運(yùn)動(dòng)方向的_______側(cè)（北半球或南半球）。8.測(cè)量大氣溫度隨高度變化的廓線稱為_(kāi)______。9.湍流擴(kuò)散理論指出，污染物濃度在空間上的擴(kuò)散與_______成正比，與_______成反比。10.大氣環(huán)流模式（AGCM）是數(shù)值模擬氣候變化和天氣現(xiàn)象的重要工具，它需要解決一系列包含_______、_______和_______等方程組的大氣動(dòng)力學(xué)控制方程。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述地轉(zhuǎn)風(fēng)和梯度風(fēng)的概念及其主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明濕絕熱過(guò)程與干絕熱過(guò)程的主要區(qū)別，并指出在云的上升過(guò)程中，空氣是經(jīng)歷干絕熱還是濕絕熱過(guò)程。3.簡(jiǎn)述強(qiáng)對(duì)流天氣（如雷暴）產(chǎn)生的有利大氣環(huán)境條件。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.已知某地氣壓為1000hPa，高度500hPa處的氣壓為850hPa。假設(shè)該區(qū)域水平方向上氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力平衡，且地轉(zhuǎn)參數(shù)f=10^-4s^-1。若該地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)（即風(fēng)速U向E，V向S），風(fēng)速大小為15m/s。請(qǐng)計(jì)算該區(qū)域從地面到500hPa的氣柱平均溫度（假設(shè)空氣為干空氣，干絕熱遞減率為9.8K/km）。請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程和所用的主要公式。2.一團(tuán)空氣質(zhì)量為1kg的干空氣，從地面（溫度T1=20℃，氣壓P1=1000hPa）絕熱上升到500hPa高度（溫度T2，氣壓P2）。已知干絕熱遞減率γd=9.8K/km。請(qǐng)計(jì)算該氣塊在上升過(guò)程中的絕熱冷卻量（即T2-T1的值）。請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程和所用的主要公式。五、綜合分析題（15分）假設(shè)你分析到某地高空?qǐng)D上存在一支強(qiáng)盛的暖平流，地面圖顯示有鋒面活動(dòng)，近地面風(fēng)場(chǎng)呈現(xiàn)輻合特征，同時(shí)探空資料顯示該區(qū)域存在條件性不穩(wěn)定層結(jié)。請(qǐng)結(jié)合大氣動(dòng)力學(xué)原理，分析這種天氣形勢(shì)下強(qiáng)降雨天氣可能形成的原因和潛在風(fēng)險(xiǎn)。試卷答案一、選擇題1.A2.D3.C4.A5.A6.C7.D8.B9.A10.C二、填空題1.dp/dz=-ρg2.慣性擴(kuò)散湍流擴(kuò)散3.加速4.蒸發(fā)5.環(huán)狀氣流（或mesocyclone）6.動(dòng)力7.地轉(zhuǎn)平衡（或水平）東8.溫度廊線（或探空曲線）9.污染物濃度源強(qiáng)擴(kuò)散距離10.連續(xù)方程運(yùn)動(dòng)方程熱力學(xué)方程（或狀態(tài)方程）三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：地轉(zhuǎn)風(fēng)是在水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力平衡條件下，空氣做平衡運(yùn)動(dòng)的速度。其表達(dá)式為U=-Γ/f*?φ/?x。梯度風(fēng)是在考慮空氣自身慣性離心力和地轉(zhuǎn)偏向力平衡條件下，高空氣流做曲線運(yùn)動(dòng)的速度。其表達(dá)式包含慣性離心力項(xiàng)。主要區(qū)別在于是否考慮慣性離心力，梯度風(fēng)更適用于高空氣流分析。2.解析思路：干絕熱過(guò)程指氣塊在絕熱上升或下沉過(guò)程中，空氣未達(dá)到飽和狀態(tài)，沒(méi)有水汽相變。濕絕熱過(guò)程指氣塊在絕熱上升或下沉過(guò)程中，空氣達(dá)到飽和狀態(tài)，發(fā)生水汽凝結(jié)（或凍結(jié)），釋放潛熱。主要區(qū)別在于是否有潛熱釋放。在云的上升過(guò)程中，空氣會(huì)達(dá)到飽和，因此經(jīng)歷濕絕熱過(guò)程。3.解析思路：強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生的有利條件需從大氣動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)兩方面考慮。動(dòng)力方面：存在不穩(wěn)定大氣層結(jié)（如條件性不穩(wěn)定）；存在觸發(fā)機(jī)制（如地形強(qiáng)迫、熱力強(qiáng)迫、輻合線、鋒面）；存在正的垂直速度渦度（或正的渦度矢量）；高空有足夠的風(fēng)切變以維持對(duì)流系統(tǒng)發(fā)展。熱力學(xué)方面：近地面有足夠大的正浮力（或CAE/CIN機(jī)制被克服）；有充沛的水汽供應(yīng)。四、計(jì)算題1.解析思路：根據(jù)地轉(zhuǎn)風(fēng)公式U=-Γ/f*?φ/?x，可知Γ/f=U/|?φ/?x|。氣柱平均溫度可通過(guò)氣柱做功等于氣柱內(nèi)能變化（忽略動(dòng)能變化）來(lái)估算。氣柱做功W=-∫(ρU)dz，氣柱內(nèi)能變化ΔU=Mc_p(T2-T1)。其中M為氣柱質(zhì)量，C_p為定壓比熱容。忽略動(dòng)能變化，W=-ΔU。因此∫(ρU)dz=Mc_p(T1-T2)。由于ρ=NkT/P，M=NkT1/P1，代入上式并簡(jiǎn)化，結(jié)合Γ/f=U/|?φ/?x|，可得平均溫度T_avg的表達(dá)式。計(jì)算過(guò)程略。2.解析思路：干絕熱過(guò)程溫度變化滿足T2=T1-γd*(z2-z1)/g。需要將氣壓差ΔP=P1-P2轉(zhuǎn)化為高度差Δz。利用理想氣體狀態(tài)方程和靜力學(xué)方程聯(lián)立，可得Δz≈ΔP/(ρg)。將Δz代入干絕熱公式即可計(jì)算溫度下降量。計(jì)算過(guò)程略。五、綜合分析題解析思路：1.不穩(wěn)定能量條件：高空暖平流導(dǎo)致高空溫度升高，使得假相當(dāng)位溫（θe）逆溫加強(qiáng)或形成，導(dǎo)致低層大氣假相當(dāng)位溫層抬高，使得低層大氣更為不穩(wěn)定（即θe層更靠近地面），為強(qiáng)對(duì)流提供了熱力支持（正浮力）。2.動(dòng)力抬升條件：地面鋒面活動(dòng)提供了強(qiáng)烈的動(dòng)力抬升機(jī)制。鋒面兩側(cè)的氣壓梯度力差異形成輻合，近地面輻合將導(dǎo)致垂直運(yùn)動(dòng)，將低層不穩(wěn)定能量向上輸送。3.