2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——大氣輻射與氣候變化考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是最符合題目要求的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪種氣體對(duì)太陽(yáng)短波輻射幾乎完全透明，但對(duì)地球長(zhǎng)波輻射具有顯著吸收作用？A.氮?dú)猓∟?）B.氧氣（O?）C.水汽（H?O）D.氬氣（Ar）2.大氣中的臭氧主要吸收哪種波段?太陽(yáng)輻射，并對(duì)地球生命起到保護(hù)作用？A.紫外線（UV）B.可見(jiàn)光C.紅外線D.伽馬射線3.地球表面接收到的太陽(yáng)輻射能量最大值出現(xiàn)的方向（相對(duì)于太陽(yáng)直射點(diǎn)）是？A.赤道附近B.南北回歸線之間C.南北回歸線上D.南北極圈附近4.“溫室效應(yīng)”的主要物理機(jī)制是？A.大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射B.大氣吸收太陽(yáng)輻射并重新輻射C.地球表面向大氣發(fā)射長(zhǎng)波輻射D.大氣中的水汽不斷吸收和重新分配能量5.衡量一個(gè)因素對(duì)氣候系統(tǒng)能量平衡影響的物理量是？A.能量通量B.輻射亮度C.輻射強(qiáng)迫D.反射率6.導(dǎo)致近地面大氣溫度隨高度升高而下降的原理主要是？A.大氣垂直運(yùn)動(dòng)B.地球輻射冷卻C.大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的選擇性吸收D.干絕熱遞減率7.下列哪種反饋機(jī)制的存在會(huì)加劇全球變暖？A.冰雪反饋B.水汽反饋C.云反饋（低云）D.土壤反饋8.全球變暖最主要的人為原因被認(rèn)為是？A.平流層臭氧消耗B.火山噴發(fā)C.森林砍伐D.溫室氣體排放增加9.氣候變化監(jiān)測(cè)中，通常使用哪些指標(biāo)來(lái)描述氣候狀態(tài)的變化？A.降水量和風(fēng)速B.平均氣溫和海平面上升C.大氣濕度和水汽含量D.地球輻射收支10.氣候模型主要用于？A.直接觀測(cè)氣候變化現(xiàn)象B.預(yù)測(cè)未來(lái)氣候演變趨勢(shì)C.計(jì)算大氣成分的精確濃度D.確定氣候變化的自然原因二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)，波長(zhǎng)越短的輻射被吸收得越________。2.地球大氣上界接收到的太陽(yáng)輻射總量稱為_(kāi)_______。3.大氣中的水汽、二氧化碳等氣體吸收地球表面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射，并將能量向外太空再次輻射，此現(xiàn)象稱為_(kāi)_______。4.反映地表反射太陽(yáng)輻射能力的參數(shù)是________。5.全球平均氣溫持續(xù)上升的長(zhǎng)期趨勢(shì)被稱為_(kāi)_______。6.氣候系統(tǒng)對(duì)輻射強(qiáng)迫的響應(yīng)程度，即單位輻射強(qiáng)迫引起的溫度變化，稱為_(kāi)_______。7.除了二氧化碳，甲烷、氧化亞氮等也是重要的人為_(kāi)_______。8.利用遙感技術(shù)測(cè)量地表溫度或輻射亮度，是大氣輻射觀測(cè)的常用方法之一。9.地球能量平衡的基本條件是到達(dá)地氣系統(tǒng)的凈輻射為零，即輸入能量等于輸出能量。10.氣候變化不僅包括溫度變化，還包括降水、風(fēng)型等氣候要素的________。三、名詞解釋（每小題4分，共20分。請(qǐng)給出簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確的概念定義。）1.大氣透明度2.輻射平衡3.溫室氣體4.氣候反饋5.地球輻射收支四、簡(jiǎn)答題（每小題6分，共30分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。）1.簡(jiǎn)述大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的主要削弱過(guò)程及其類型。2.解釋為什么地球表面的溫度遠(yuǎn)低于太陽(yáng)表面，但高于絕對(duì)零度。3.簡(jiǎn)述水汽反饋機(jī)制是如何影響全球變暖的。4.列舉并簡(jiǎn)要說(shuō)明兩種主要的人為氣候強(qiáng)迫因素。5.簡(jiǎn)述氣候變化可能對(duì)水循環(huán)產(chǎn)生哪些影響。五、計(jì)算題（每小題8分，共16分。請(qǐng)列出計(jì)算步驟并給出最終結(jié)果。）1.假設(shè)某地大氣對(duì)0.55μm（可見(jiàn)光）波長(zhǎng)太陽(yáng)輻射的透過(guò)率為0.7。如果太陽(yáng)在此波段的單色輻射強(qiáng)度為1000W/m2，計(jì)算該地大氣層頂對(duì)該波長(zhǎng)太陽(yáng)輻射的透過(guò)率。2.已知二氧化碳濃度從280ppm（百萬(wàn)分之一體積比）增加到420ppm，根據(jù)估算，每增加1ppmCO?，大氣輻射強(qiáng)迫增加約0.0037W/m2。計(jì)算這一濃度變化導(dǎo)致的總輻射強(qiáng)迫增加量。六、論述題（12分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，全面、深入地回答下列問(wèn)題。）論述大氣輻射過(guò)程與氣候變化之間的聯(lián)系，說(shuō)明人類活動(dòng)如何通過(guò)影響大氣輻射過(guò)程來(lái)改變氣候系統(tǒng)。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.C4.B5.C6.D7.A8.D9.B10.B二、填空題1.多2.太陽(yáng)常數(shù)3.溫室效應(yīng)4.反射率5.全球變暖6.靈敏度7.溫室氣體8.是9.是10.變化三、名詞解釋1.大氣透明度：指大氣對(duì)于一定波長(zhǎng)輻射的透過(guò)能力，通常用透過(guò)率或透明度系數(shù)表示。透明度越高，表示大氣對(duì)該波長(zhǎng)輻射的削弱越少。2.輻射平衡：指一個(gè)系統(tǒng)（如地球表面、大氣層或整個(gè)地氣系統(tǒng)）在一段時(shí)間內(nèi)，收入的總輻射能量與支出的總輻射能量之差為零的狀態(tài)。即凈輻射為零。3.溫室氣體：指能夠吸收并重新輻射地球表面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射（紅外輻射），從而導(dǎo)致地球大氣系統(tǒng)增溫的氣體，如水汽（H?O）、二氧化碳（CO?）、甲烷（CH?）、氧化亞氮（N?O）等。4.氣候反饋：指氣候系統(tǒng)對(duì)初始擾動(dòng)（如輻射強(qiáng)迫的變化）的響應(yīng)，這種響應(yīng)又會(huì)進(jìn)一步影響氣候系統(tǒng)本身，從而對(duì)初始擾動(dòng)產(chǎn)生放大或抑制作用。常見(jiàn)的有冰雪反饋、水汽反饋、云反饋等。5.地球輻射收支：指到達(dá)地球系統(tǒng)的總輻射（主要是太陽(yáng)輻射）與離開(kāi)地球系統(tǒng)的總輻射（主要是地球發(fā)射的長(zhǎng)波輻射）之間的差額。它是維持地球氣候系統(tǒng)能量平衡的關(guān)鍵。四、簡(jiǎn)答題1.大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的主要削弱過(guò)程及其類型：*選擇性吸收：大氣中的某些氣體（如臭氧吸收紫外線，水汽和二氧化碳吸收紅外線）只吸收特定波段的太陽(yáng)輻射。*散射：太陽(yáng)輻射與大氣分子、氣溶膠等粒子碰撞發(fā)生改變方向的過(guò)程。主要有瑞利散射（波長(zhǎng)依賴性強(qiáng)，藍(lán)光散射多）和米氏散射（對(duì)所有波長(zhǎng)散射能力相似）。*反射：太陽(yáng)輻射被大氣中的云、氣溶膠等粒子表面彈回太空的過(guò)程。云的反射作用顯著。2.解釋為什么地球表面的溫度遠(yuǎn)低于太陽(yáng)表面，但高于絕對(duì)零度：*地球表面溫度低于太陽(yáng)表面是因?yàn)榈厍蚺c太陽(yáng)的距離非常遙遠(yuǎn)，太陽(yáng)輻射到達(dá)地球時(shí)已高度分散。根據(jù)斯特藩-玻爾茲曼定律，物體溫度與其輻射功率的四次方成正比，距離越遠(yuǎn)，到達(dá)地表的輻射強(qiáng)度越低，因此溫度遠(yuǎn)低于太陽(yáng)內(nèi)部的高溫。*盡管如此，地球表面溫度遠(yuǎn)高于絕對(duì)零度（約-273°C），是因?yàn)榈厍虮砻嫖樟颂?yáng)輻射能量，并通過(guò)吸收太陽(yáng)輻射和地球自身熱輻射（紅外輻射）來(lái)維持能量平衡。地球接收的太陽(yáng)輻射使其內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)加劇，達(dá)到一定的宏觀溫度。3.水汽反饋機(jī)制是如何影響全球變暖的：*水汽是大氣中最主要的溫室氣體。隨著全球變暖，地表和低層大氣溫度升高，導(dǎo)致大氣能夠容納更多的水汽，即大氣濕度增加。*增加的水汽會(huì)吸收更多的地球表面發(fā)出的紅外輻射，進(jìn)一步增強(qiáng)溫室效應(yīng)，導(dǎo)致地表和低層大氣進(jìn)一步升溫。*這是一個(gè)正反饋過(guò)程，即初始的變暖導(dǎo)致水汽增加，水汽增加又導(dǎo)致更強(qiáng)的變暖，從而加劇全球變暖。4.列舉并簡(jiǎn)要說(shuō)明兩種主要的人為氣候強(qiáng)迫因素：*溫室氣體排放增加：人類活動(dòng)（如燃燒化石燃料、工業(yè)生產(chǎn)、土地利用變化）向大氣排放了大量的二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等溫室氣體。這些氣體增強(qiáng)了大氣對(duì)地球長(zhǎng)波輻射的吸收和重新輻射，導(dǎo)致地表能量失衡，溫度上升。*土地利用變化：通過(guò)砍伐森林（減少碳匯）、改變地表性質(zhì)（如城市化導(dǎo)致反照率變化）等改變地表反照率或碳循環(huán)過(guò)程。例如，森林被裸地或城市取代，反照率降低，吸收更多太陽(yáng)輻射；植被減少也減少了碳吸收。5.氣候變化可能對(duì)水循環(huán)產(chǎn)生哪些影響：*降水分布變化：全球變暖導(dǎo)致大氣環(huán)流模式改變，可能導(dǎo)致一些地區(qū)降水增多、頻率增加，而另一些地區(qū)降水減少、干旱加劇，改變區(qū)域水資源分布。*蒸發(fā)加?。簻囟壬邥?huì)增加地表蒸發(fā)和植物蒸騰，可能導(dǎo)致土壤失墑，加劇干旱。*冰川融化加速：全球變暖導(dǎo)致高山冰川和極地冰蓋加速融化，短期內(nèi)可能增加河流徑流，但長(zhǎng)期看會(huì)減少對(duì)淡水的補(bǔ)充。*海平面上升：冰川融水和海水熱膨脹導(dǎo)致海平面上升，淹沒(méi)沿海低洼地區(qū)，改變沿海地區(qū)的蒸發(fā)和降水條件。*極端天氣事件增多：全球變暖可能增加熱浪、干旱、強(qiáng)降水、洪澇等極端天氣事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度，對(duì)水資源管理帶來(lái)挑戰(zhàn)。五、計(jì)算題1.計(jì)算步驟：*大氣層頂?shù)耐高^(guò)率（T頂層）等于大氣對(duì)該波長(zhǎng)輻射的透過(guò)率（T大氣）。*T頂層=T大氣=0.7*最終結(jié)果：該地大氣層頂對(duì)0.55μm太陽(yáng)輻射的透過(guò)率為0.7。2.計(jì)算步驟：*總輻射強(qiáng)迫增加量ΔF=CO?濃度增加量×每ppmCO?的輻射強(qiáng)迫增加量*ΔF=(420ppm-280ppm)×0.0037W/m2/ppm*ΔF=140ppm×0.0037W/m2/ppm*ΔF=0.518W/m2*最終結(jié)果：這一濃度變化導(dǎo)致的總輻射強(qiáng)迫增加量約為0.518W/m2。六、論述題論述大氣輻射過(guò)程與氣候變化之間的聯(lián)系，說(shuō)明人類活動(dòng)如何通過(guò)影響大氣輻射過(guò)程來(lái)改變氣候系統(tǒng)。大氣輻射過(guò)程是地球氣候系統(tǒng)的能量基礎(chǔ)。太陽(yáng)輻射是地球的主要能量來(lái)源，大氣通過(guò)吸收、散射和反射等過(guò)程調(diào)節(jié)著到達(dá)地表和離開(kāi)地表的能量，從而決定了地球的輻射平衡和地表溫度。大氣輻射過(guò)程與氣候變化密切相關(guān)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，大氣輻射決定了地球的能量平衡狀態(tài)。太陽(yáng)短波輻射大部分穿透大氣到達(dá)地表，地表吸收后升溫并向大氣發(fā)射長(zhǎng)波輻射（紅外輻射）。大氣中的溫室氣體（如CO?、H?O）吸收這些長(zhǎng)波輻射并重新向各方向輻射，部分向下回到地表，導(dǎo)致地表溫度高于沒(méi)有大氣時(shí)的溫度，形成自然的溫室效應(yīng)。地球的能量平衡要求輸入能量（主要是太陽(yáng)輻射）等于輸出能量（主要是大氣和地表向太空發(fā)射的長(zhǎng)波輻射）。任何改變這種平衡的因素，即輻射強(qiáng)迫的變化，都會(huì)導(dǎo)致地球氣候系統(tǒng)的調(diào)整，即氣候變化。其次，人類活動(dòng)通過(guò)影響大氣成分和地表特性，改變了大氣輻射過(guò)程，進(jìn)而引起了氣候變化。最主要的方式是向大氣排放大量溫室氣體。燃燒化石燃料、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)活動(dòng)和土地利用變化（如毀林）等排放了巨量的CO?、CH?、N?O等，這些氣體增強(qiáng)了大氣對(duì)紅外輻射的吸收能力，導(dǎo)致大氣向地表重新輻射的能量增加，即正的輻射強(qiáng)迫。這打破了原有的能量平衡，導(dǎo)致全球平均氣溫上升，即全球變暖。這是當(dāng)前氣候變化的主要驅(qū)動(dòng)力。此外，人類活動(dòng)也通過(guò)改變地表反照率影響大氣輻射。例如，城市擴(kuò)張取代了植被和土壤，通常導(dǎo)致地表反照率降低（城市熱島效應(yīng)），城市吸收更多太陽(yáng)輻射，地表溫度升高。大規(guī)模砍伐森林不僅減少了碳匯，也