2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——大氣湍流傳輸對(duì)大氣氣體的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)。）1.大氣湍流的基本特征是（）。A.風(fēng)速恒定且方向不變B.風(fēng)速和風(fēng)向隨時(shí)間隨機(jī)變化C.僅表現(xiàn)為水平方向的風(fēng)速脈動(dòng)D.僅表現(xiàn)為垂直方向的風(fēng)速脈動(dòng)2.下列哪種機(jī)制不是大氣湍流產(chǎn)生的原因？（）A.氣溫垂直分布的不均勻B.地表不均勻性引起的機(jī)械摩擦C.大氣中水汽含量的劇烈變化D.風(fēng)速的急劇變化3.在大氣邊界層中，描述近地面層風(fēng)速垂直分布的規(guī)律主要是（）。A.波浪理論B.牛頓冷卻定律C.普朗特混合長(zhǎng)理論D.熱力學(xué)定律4.湍流擴(kuò)散系數(shù)（Ks）的物理意義是（）。A.湍流強(qiáng)度的大小B.風(fēng)速的大小C.單位時(shí)間內(nèi)單位濃度梯度上物質(zhì)擴(kuò)散的量D.湍流脈動(dòng)能量的大小5.高斯煙羽模型主要適用于描述（）。A.近地面污染物擴(kuò)散B.平流層氣體傳輸C.大尺度污染物羽流在穩(wěn)定大氣中的擴(kuò)散D.雷雨云中水汽的湍流輸送6.當(dāng)大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其邊界層（）。A.垂直方向運(yùn)動(dòng)受到抑制B.湍流活動(dòng)較弱C.湍流活動(dòng)增強(qiáng)，垂直混合加強(qiáng)D.對(duì)流活動(dòng)消失7.湍流脈動(dòng)對(duì)大氣中熱量傳輸?shù)闹饕暙I(xiàn)是（）。A.通過分子擴(kuò)散傳輸熱量B.通過宏觀對(duì)流輸送大量熱量C.通過隨機(jī)脈動(dòng)實(shí)現(xiàn)三向熱量交換D.阻止熱量在水平方向的傳輸8.湍流擴(kuò)散理論認(rèn)為，污染物濃度在空間上的變化主要是由（）引起的。A.污染源強(qiáng)變化B.平流輸送變化C.湍流脈動(dòng)引起的隨機(jī)擴(kuò)散D.地形阻擋9.在農(nóng)業(yè)氣象中，大氣湍流對(duì)（）的傳輸有重要影響。A.太陽(yáng)輻射B.作物蒸散水汽C.大氣中的惰性氣體D.大氣環(huán)流模式10.湍流強(qiáng)度通常用（）來衡量。A.風(fēng)速的時(shí)均值B.風(fēng)速的極大值C.風(fēng)速的脈動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差D.風(fēng)速的垂直切變二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.大氣湍流是大氣邊界層中主要的__________現(xiàn)象，它使得大氣中的氣體物質(zhì)（如污染物、熱量、水汽）進(jìn)行隨機(jī)的三向輸送。2.湍流產(chǎn)生的核心原因是大氣運(yùn)動(dòng)的三向__________以及地球表面__________。3.根據(jù)普朗特混合長(zhǎng)理論，近地面層風(fēng)速廊線近似滿足__________定律，其中混合長(zhǎng)（l）是衡量湍流脈動(dòng)強(qiáng)度的重要參數(shù)。4.湍流擴(kuò)散系數(shù)（Ks）的大小不僅與湍流強(qiáng)度有關(guān)，還與大氣穩(wěn)定度和__________有關(guān)。5.高斯煙羽模型假設(shè)污染物排放是__________的，大氣是__________的，且污染物在垂直方向上的擴(kuò)散可以忽略。6.大氣邊界層的穩(wěn)定度分類通常依據(jù)__________參數(shù)，分為不穩(wěn)定、中性、__________三種基本狀態(tài)。7.湍流的存在顯著增強(qiáng)了大氣邊界層中__________和__________的垂直交換能力。8.湍流脈動(dòng)不僅引起氣體物質(zhì)的輸送，也導(dǎo)致大氣溫度場(chǎng)和__________場(chǎng)的隨機(jī)波動(dòng)。9.在城市環(huán)境大氣污染研究中，理解湍流結(jié)構(gòu)對(duì)于預(yù)測(cè)__________的時(shí)空分布至關(guān)重要。10.除了常規(guī)污染物，大氣湍流也對(duì)大氣中__________（如溫室氣體）的全球收支平衡有著重要影響。三、名詞解釋（每小題3分，共15分。請(qǐng)給出簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確的定義。）1.湍流（Turbulence）2.湍流擴(kuò)散（TurbulentDiffusion）3.湍流強(qiáng)度（TurbulentIntensity）4.混合長(zhǎng)（MixingLength）5.大氣邊界層（AtmosphericBoundaryLayer）四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)明扼要地回答下列問題。）1.簡(jiǎn)述大氣湍流產(chǎn)生的兩種主要機(jī)制。2.簡(jiǎn)述影響近地面層大氣湍流強(qiáng)度的主要因素。3.簡(jiǎn)述高斯煙羽模型的基本假設(shè)及其適用條件。4.簡(jiǎn)述大氣不穩(wěn)定狀態(tài)對(duì)污染物垂直擴(kuò)散的有利影響。五、論述題（每小題10分，共20分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，深入分析和闡述下列問題。）1.論述大氣湍流對(duì)于城市空氣質(zhì)量的影響，并說明其在城市環(huán)境規(guī)劃中應(yīng)考慮的因素。2.結(jié)合大氣邊界層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，論述不同穩(wěn)定度條件下大氣湍流對(duì)近地面污染物擴(kuò)散規(guī)律的影響。---試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.C5.C6.C7.C8.C9.B10.C二、填空題1.混合2.漲落；粗糙度3.普朗特4.濃度梯度5.點(diǎn)源；均勻6.普朗特；穩(wěn)定7.熱量；物質(zhì)8.壓強(qiáng)9.空氣質(zhì)量10.溫室氣體三、名詞解釋1.湍流：一種由不規(guī)則、隨機(jī)變化的渦旋組成的、具有三維脈動(dòng)的流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.湍流擴(kuò)散：由于大氣湍流脈動(dòng)引起的物質(zhì)（如污染物、熱量、水汽）在空間上的隨機(jī)輸送現(xiàn)象。3.湍流強(qiáng)度：通常用風(fēng)速脈動(dòng)的均方根值來表示，反映湍流活動(dòng)的劇烈程度。4.混合長(zhǎng)：在普朗特混合長(zhǎng)理論中，用來量度湍流脈動(dòng)導(dǎo)致流體微團(tuán)混合的平均距離的參數(shù)。5.大氣邊界層：地球表面到大氣中湍流運(yùn)動(dòng)顯著減弱、氣流基本恢復(fù)水平層流的某一高度之間的氣層。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述大氣湍流產(chǎn)生的兩種主要機(jī)制。解析思路：回答大氣湍流產(chǎn)生的根本原因在于大氣運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定性和地表的不均勻性。對(duì)應(yīng)兩種主要機(jī)制：一是由于地表粗糙度引起的機(jī)械剪切作用，二是由于地表與大氣之間熱量交換導(dǎo)致的大氣溫度垂直分布不均勻（不穩(wěn)定）而引起的浮力作用。答：大氣湍流產(chǎn)生的兩種主要機(jī)制是：機(jī)械剪切機(jī)制（由于地表不均勻性導(dǎo)致的風(fēng)速切變產(chǎn)生渦旋）和熱力對(duì)流機(jī)制（由于地表與大氣間熱量交換導(dǎo)致的不穩(wěn)定大氣產(chǎn)生浮力渦旋）。2.簡(jiǎn)述影響近地面層大氣湍流強(qiáng)度的主要因素。解析思路：從湍流產(chǎn)生機(jī)制出發(fā)，分析影響機(jī)械剪切和熱力浮力的因素。近地面層主要受地表粗糙度和近地面氣溫垂直梯度影響。答：影響近地面層大氣湍流強(qiáng)度的主要因素包括：地表粗糙度（粗糙度越大，近地面湍流越強(qiáng)）、近地面氣溫垂直梯度（垂直梯度越大，熱力湍流越強(qiáng)）、風(fēng)速大小和垂直切變等。3.簡(jiǎn)述高斯煙羽模型的基本假設(shè)及其適用條件。解析思路：高斯模型是理想化的污染物擴(kuò)散模型，其準(zhǔn)確性依賴于一系列簡(jiǎn)化假設(shè)。需要列出核心假設(shè)（點(diǎn)源、均勻流、中性大氣、忽略垂直擴(kuò)散、羽流軸對(duì)稱等）。適用條件通常是與這些假設(shè)相匹配的環(huán)境（如遠(yuǎn)距離擴(kuò)散、穩(wěn)定或中性大氣條件）。答：高斯煙羽模型的基本假設(shè)包括：污染源是連續(xù)的點(diǎn)源排放、排放是穩(wěn)定且強(qiáng)度的、大氣是均勻的、中性層結(jié)、污染物在垂直方向上的擴(kuò)散可以忽略、煙羽軸對(duì)稱、污染物濃度在羽流橫截面上分布均勻。其適用條件主要是污染物排放距離源區(qū)足夠遠(yuǎn)，大氣處于中性或穩(wěn)定狀態(tài)，且風(fēng)速相對(duì)穩(wěn)定。4.簡(jiǎn)述大氣不穩(wěn)定狀態(tài)對(duì)污染物垂直擴(kuò)散的有利影響。解析思路：不穩(wěn)定大氣意味著近地面溫度高于高空，導(dǎo)致浮力強(qiáng)烈，有利于垂直混合。可以從對(duì)流混合、湍流強(qiáng)度增強(qiáng)等方面解釋。答：大氣不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，近地面空氣受熱輕，高空空氣相對(duì)重，產(chǎn)生強(qiáng)烈的浮力，促使大氣垂直運(yùn)動(dòng)加劇，形成強(qiáng)烈的對(duì)流混合，這大大增強(qiáng)了湍流垂直混合能力，使得污染物能夠迅速向高空擴(kuò)散，近地面濃度降低。五、論述題1.論述大氣湍流對(duì)于城市空氣質(zhì)量的影響，并說明其在城市環(huán)境規(guī)劃中應(yīng)考慮的因素。解析思路：首先闡述湍流對(duì)城市污染物擴(kuò)散的雙重作用（稀釋和累積）。然后分別論述影響作用的具體機(jī)制（如邊界層高度、混合層厚度、不穩(wěn)定度、下墊面粗糙度等）。最后，將這些因素與城市環(huán)境規(guī)劃（如選址、布局、綠化、通風(fēng)廊道等）聯(lián)系起來。答：大氣湍流是影響城市空氣質(zhì)量的關(guān)鍵因素。一方面，湍流通過隨機(jī)脈動(dòng)將污染物從排放源向外輸送和稀釋，是城市污染物擴(kuò)散的主要機(jī)制，湍流越強(qiáng)，擴(kuò)散越快，濃度越低。另一方面，在不利氣象條件下（如穩(wěn)定大氣、低混合層高度），湍流較弱，污染物容易在近地面累積，導(dǎo)致空氣質(zhì)量惡化。城市空氣質(zhì)量受大氣邊界層高度、混合層厚度、大氣穩(wěn)定度、風(fēng)速和湍流強(qiáng)度、下墊面粗糙度等多種因素共同影響。在城市環(huán)境規(guī)劃中，應(yīng)考慮這些因素：利用地形和城市布局（如建設(shè)通風(fēng)廊道）引導(dǎo)氣流，增強(qiáng)局部湍流；增加城市綠化覆蓋率以提高下墊面粗糙度，改善邊界層結(jié)構(gòu)；選擇有利的工業(yè)布局和交通組織方式，避開不利擴(kuò)散區(qū)域；通過氣象預(yù)報(bào)為污染應(yīng)急提供依據(jù)。2.結(jié)合大氣邊界層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，論述不同穩(wěn)定度條件下大氣湍流對(duì)近地面污染物擴(kuò)散規(guī)律的影響。解析思路：首先明確大氣邊界層結(jié)構(gòu)隨穩(wěn)定度的變化（不穩(wěn)定時(shí)混合層高，穩(wěn)定時(shí)混合層低且可能存在逆溫層）。然后分別針對(duì)不穩(wěn)定、中性、穩(wěn)定三種典型穩(wěn)定度條件，結(jié)合湍流特征（強(qiáng)度、混合方向）和混合層高度，分析污染物擴(kuò)散的范圍、速度和濃度分布特征。答：大氣邊界層的穩(wěn)定度顯著影響近地面湍流特征和污染物擴(kuò)散規(guī)律。不穩(wěn)定條件下，地面受熱強(qiáng)烈，大氣對(duì)流旺盛，湍流垂直混合非常強(qiáng)，混合層高度也最大，污染物不僅能快速水平擴(kuò)散，也能迅速被輸送到高空，導(dǎo)致近地面和高空濃度均有所降低，擴(kuò)散范圍廣。中性條件下，大氣對(duì)流不明顯，湍流主要受