2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——大氣動(dòng)力學(xué)在氣象科學(xué)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在地轉(zhuǎn)平衡近似下，水平氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力大小關(guān)系是？A.氣壓梯度力大于地轉(zhuǎn)偏向力B.氣壓梯度力等于地轉(zhuǎn)偏向力C.氣壓梯度力小于地轉(zhuǎn)偏向力D.無法確定2.下列哪個(gè)物理量是表示大氣層結(jié)穩(wěn)定性的重要參數(shù)？A.比濕B.氣壓C.位溫D.溫度露點(diǎn)差3.在絕熱過程中，若氣塊做上升運(yùn)動(dòng)，其內(nèi)部能量變化是？A.增加B.減小C.不變D.無法確定4.絕對(duì)渦度在水平運(yùn)動(dòng)中保持守恒的條件是？A.地轉(zhuǎn)平衡B.氣塊絕熱運(yùn)動(dòng)C.無摩擦、無輻散D.水平氣壓梯度力為零5.熱帶氣旋（臺(tái)風(fēng)）暖心結(jié)構(gòu)的主要能量來源是？A.太陽(yáng)輻射B.地面加熱C.水汽凝結(jié)釋放的潛熱D.大氣長(zhǎng)波輻射6.引導(dǎo)鋒面移動(dòng)的主要?jiǎng)恿σ蛩厥牵緼.氣壓梯度力B.地轉(zhuǎn)偏向力C.沿鋒面的溫度梯度力D.地形摩擦力7.高空急流的形成與哪個(gè)因素關(guān)系最密切？A.地面摩擦B.水汽輸送C.絕熱冷卻D.環(huán)流系統(tǒng)中的強(qiáng)溫帶8.大氣中的波動(dòng)能量主要依靠什么來維持？A.氣壓梯度力B.地轉(zhuǎn)偏向力C.摩擦力D.非絕熱加熱9.探空資料主要用于獲取大氣的哪一層的參數(shù)？A.對(duì)流層底部B.對(duì)流層頂部C.平流層D.整個(gè)大氣層10.數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）模式中，動(dòng)力方程組的求解通常采用什么方法？A.有限元法B.有限差分法C.雅可比迭代法D.高斯消元法二、填空題1.大氣運(yùn)動(dòng)的基本方程組包括連續(xù)方程、______方程、______方程和熱力學(xué)方程。2.地轉(zhuǎn)風(fēng)的風(fēng)向在北半球是______高壓，南半球是______高壓。3.大氣處于絕對(duì)靜力穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，干絕熱遞減率______位溫遞減率。4.渦度是角速度的______，它反映了大氣環(huán)流的______。5.鋒面是不同性質(zhì)氣團(tuán)______的邊界，常伴有______天氣。6.半地轉(zhuǎn)理論是地轉(zhuǎn)理論和______理論的一種混合形式，適用于______尺度的運(yùn)動(dòng)。7.大氣中的行星波主要引起______的波動(dòng)，對(duì)天氣系統(tǒng)的演變有重要影響。8.氣象衛(wèi)星的主要觀測(cè)內(nèi)容有云圖、______、______等。三、名詞解釋1.地轉(zhuǎn)平衡2.絕熱過程3.相對(duì)渦度4.梯度風(fēng)5.大氣環(huán)流四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述科里奧利力的產(chǎn)生原因及其對(duì)地球表面運(yùn)動(dòng)物體的影響。2.解釋什么是位溫，并說明它在大氣科學(xué)中的重要性。3.簡(jiǎn)述準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論的基本假設(shè)及其適用條件。4.比較地轉(zhuǎn)風(fēng)和梯度風(fēng)的異同點(diǎn)。五、計(jì)算題1.已知某地氣壓為1000hPa，水平氣壓梯度力為1.0hPa/100km，地轉(zhuǎn)偏向參數(shù)f=10^-4s^-1，求該地的地轉(zhuǎn)風(fēng)速大小和風(fēng)向（北半球，風(fēng)向以氣壓梯度力的右側(cè)為準(zhǔn)）。2.一團(tuán)空氣從地面（溫度為20℃，氣壓為1000hPa）垂直上升到500hPa高度，若上升過程為干絕熱過程，已知干絕熱遞減率為9.8K/km，500hPa高度上空氣的溫度和氣壓分別為多少？（假設(shè)地面氣壓為標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓1000hPa）六、論述題1.論述大氣渦度方程的物理意義，并說明如何利用渦度場(chǎng)分析氣旋和反氣旋的活動(dòng)。2.結(jié)合大氣環(huán)流理論，論述季風(fēng)環(huán)流的形成原因及其對(duì)區(qū)域氣候的影響。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.C5.C6.C7.D8.B9.D10.B二、填空題1.動(dòng)量，熱力學(xué)2.順，逆3.小于4.一倍，旋轉(zhuǎn)5.搏動(dòng)，劇烈6.絕熱，中小7.經(jīng)向8.溫度，水汽三、名詞解釋1.地轉(zhuǎn)平衡：在水平方向上，水平氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力大小相等、方向相反的一種平衡狀態(tài)。2.絕熱過程：系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的過程。3.相對(duì)渦度：氣塊相對(duì)于地球固體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度，反映了氣塊本身的旋轉(zhuǎn)程度。4.梯度風(fēng)：在梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力三者平衡下運(yùn)動(dòng)的風(fēng)，其風(fēng)向垂直于等壓線并指向低壓。5.大氣環(huán)流：在全球或區(qū)域尺度上，大氣做大規(guī)模、有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)的總稱。四、簡(jiǎn)答題1.解析思路：科里奧利力是地球自轉(zhuǎn)引起的慣性力，它作用在沿地球表面運(yùn)動(dòng)物體上。產(chǎn)生原因：地球自轉(zhuǎn)，物體相對(duì)地球表面運(yùn)動(dòng)。影響：使北半球運(yùn)動(dòng)物體向右偏，南半球向左偏，垂直于運(yùn)動(dòng)方向和地球自轉(zhuǎn)軸。2.解析思路：位溫是干空氣在絕熱過程中保持其初始溫度和壓力（或密度）不變時(shí)，壓強(qiáng)減小到單位值（如1000hPa）所應(yīng)有的溫度。重要性：①它是標(biāo)量，物理意義明確，能更好地反映大氣層結(jié)的穩(wěn)定性；②不隨氣塊升降而改變，便于比較不同高度氣層的狀態(tài)；③是診斷分析大氣動(dòng)力場(chǎng)（如渦度、散度）的重要參數(shù)。3.解析思路：基本假設(shè)：①氣流是水平方向上的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；②氣流是準(zhǔn)定常的，即氣流性質(zhì)隨時(shí)間變化緩慢；③氣流是準(zhǔn)水平的，即垂直運(yùn)動(dòng)相對(duì)于水平運(yùn)動(dòng)很小；④非絕熱加熱主要是輻射加熱。適用條件：大氣運(yùn)動(dòng)具有地轉(zhuǎn)性，且變化過程相對(duì)緩慢，垂直運(yùn)動(dòng)尺度較小，非絕熱加熱以輻射為主。4.解析思路：相同點(diǎn)：兩者都是平衡風(fēng)，都受到水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的作用（摩擦力影響通常都考慮或忽略）。不同點(diǎn)：①地轉(zhuǎn)風(fēng)僅考慮氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力平衡，不考慮摩擦力，風(fēng)速僅與氣壓梯度有關(guān)；②梯度風(fēng)考慮氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力平衡，風(fēng)速不僅與氣壓梯度有關(guān)，還與摩擦力有關(guān)，且通常比地轉(zhuǎn)風(fēng)大，風(fēng)向更偏向低壓。五、計(jì)算題1.解析思路：根據(jù)地轉(zhuǎn)風(fēng)公式Vg=-g/f*ΔP/Δx，風(fēng)向與氣壓梯度力垂直并指向低壓。代入數(shù)據(jù)，Vg=-9.8m/s2/(10^-4s?1)*(1hPa/100km)*(1000hPa/1hPa)*(1000m/1km)=9800m/s=9.8km/s。風(fēng)向?yàn)闅鈮禾荻攘Φ挠覀?cè)，即偏北風(fēng)（北半球）。2.解析思路：干絕熱過程溫度變化ΔT=-Γd*Δz，其中Γd=9.8K/km。ΔT=-9.8K/km*(500km-0km)=-4900K。500hPa高度的溫度T500=T地面+ΔT=20°C+(-49°C)=-29°C。使用理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，對(duì)干絕熱過程P/T=常數(shù)，T500/T地面=P地面/P500。P500=P地面*T500/T地面=1000hPa*(-29+273)K/(20+273)K≈831hPa。（注：計(jì)算中使用了標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度遞減率，實(shí)際干絕熱遞減率略有差異，此處按9.8K/km計(jì)算）。六、論述題1.解析思路：渦度方程物理意義：絕對(duì)渦度的時(shí)間變化率等于由水平地轉(zhuǎn)偏向力引起的渦度變化率、由垂直運(yùn)動(dòng)引起的渦度變化率（即β效應(yīng)）和非絕熱加熱引起的渦度變化率之和。利用渦度場(chǎng)分析：氣旋中心區(qū)域?yàn)樨?fù)渦度（氣旋式旋轉(zhuǎn)），反氣旋中心區(qū)域?yàn)檎郎u度（反氣旋式旋轉(zhuǎn)）。渦度正值區(qū)向負(fù)值區(qū)的平流（正渦度平流）往往伴隨著氣旋加強(qiáng)，負(fù)渦度平流則使氣旋減弱。渦度散度場(chǎng)可表示氣流的輻合輻散，正渦度散度區(qū)常與氣旋發(fā)展加強(qiáng)和降水相聯(lián)系。2.解析思路：形成原因：①熱力差異：海陸熱力性質(zhì)差異導(dǎo)致海陸間溫度和氣壓差異，形成壓力梯度力