2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——大氣層中的凍降水云形成機(jī)理考試時(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)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.以下哪種微粒通常被認(rèn)為是冷云中冰晶形成的有效“種子”？A.海鹽顆粒B.凝結(jié)核（CCN）C.冰核（IN）D.過(guò)冷水滴2.貝吉隆過(guò)程（Bergeron-FindeisenProcess）主要發(fā)生在哪種云中粒子相互作用的場(chǎng)景？A.溫度高于0°C的液態(tài)水滴之間B.溫度低于0°C的冰晶與過(guò)冷水滴之間C.兩個(gè)冰晶相互碰撞融合D.過(guò)冷水滴蒸發(fā)后凝華成冰晶3.所謂的“過(guò)冷水”，是指：A.溫度略高于冰點(diǎn)的液態(tài)水B.處于冰點(diǎn)溫度下的純凈水C.溫度低于0°C但仍保持液態(tài)的水D.含有溶解鹽分的液態(tài)水4.在冰水混合云中，冰晶和過(guò)冷水滴通常存在于不同的溫度層，這是因?yàn)椋篈.冰晶比過(guò)冷水滴密度大B.冰晶下落速度快于過(guò)冷水滴C.達(dá)到冰點(diǎn)的過(guò)冷水滴會(huì)凍結(jié)，而未凍結(jié)的仍保持過(guò)冷狀態(tài)D.云的不同區(qū)域水汽含量差異顯著5.冰晶通過(guò)與其他冰晶碰撞、合并而增長(zhǎng)的過(guò)程被稱為：A.貝吉隆過(guò)程B.升華增長(zhǎng)C.冰水過(guò)程D.冰冰過(guò)程（或稱冰晶冰晶過(guò)程）6.凍雨（FreezingRain）的形成通常與哪種云層結(jié)構(gòu)有關(guān)？A.純冰晶云B.冰水混合云C.純過(guò)冷液態(tài)水云D.伴有深厚積云的層狀云7.以下哪種條件對(duì)于冰核（IN）催化過(guò)冷水凍結(jié)至關(guān)重要？A.充足的過(guò)冷水含量B.溫度接近冰點(diǎn)C.存在固體冰核表面D.大氣中水汽壓高于飽和水汽壓8.在大氣中，水汽從氣態(tài)直接轉(zhuǎn)變成固態(tài)冰晶的過(guò)程稱為：A.凝華B.結(jié)晶C.凝結(jié)D.液化9.雪花的獨(dú)特形態(tài)（如六邊形結(jié)構(gòu)）主要是由什么決定的？A.大氣壓力B.水汽擴(kuò)散速率C.水分子的極性D.雪花下落速度10.某些地區(qū)冬季高空云中冰晶濃度極高，這可能導(dǎo)致哪種現(xiàn)象的發(fā)生？A.降水不易形成B.降水以過(guò)冷水滴形式存在時(shí)間延長(zhǎng)C.冰晶通過(guò)冰糖增長(zhǎng)過(guò)程迅速增大D.云層難以發(fā)展二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在題橫線上）1.冷云中，水汽可以直接在冰核上凝華成冰晶，這個(gè)過(guò)程也稱為__________。2.貝吉隆過(guò)程能夠發(fā)生的基本條件是云中必須同時(shí)存在__________和__________。3.凍降水云中的冰晶可以通過(guò)兩種主要的增長(zhǎng)機(jī)制增長(zhǎng)，即__________過(guò)程和__________過(guò)程。4.能夠有效催促過(guò)冷水凍結(jié)的微粒稱為__________，它們可以分為吸濕性冰核（SIN）和非吸濕性冰核（NSIN）。5.溫度低于0°C但未結(jié)冰的液態(tài)水滴被稱為__________，它們是凍降水云中重要的水汽“來(lái)源”。6.當(dāng)過(guò)冷水滴與冰晶碰撞時(shí)，過(guò)冷水滴會(huì)迅速凍結(jié)在冰晶表面，這個(gè)過(guò)程被稱為__________。7.在冰水混合云中，冰晶通常形成于溫度較低的云中上部，而過(guò)冷水滴則主要存在于溫度稍高的云中下部，這是由云中不同粒子的__________差異決定的。8.雪花通常呈現(xiàn)六邊形結(jié)構(gòu)，這反映了水分子具有__________的特性。9.影響凍降水云形成和發(fā)展的關(guān)鍵因素包括大氣的__________結(jié)構(gòu)、水汽含量、以及冰核的__________。10.除了人工增雨/雪（AgI播撒）外，自然界中冰核的來(lái)源也包括火山灰、土壤塵粉、生物體等。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述貝吉隆過(guò)程的物理原理及其對(duì)冰晶增長(zhǎng)的意義。2.解釋為什么在典型的凍降水云中，冰晶和過(guò)冷水滴會(huì)存在于不同的垂直層次。3.簡(jiǎn)要說(shuō)明影響過(guò)冷水含量大小的主要因素。4.為什么說(shuō)冰核是凍降水云形成的關(guān)鍵？其種類和來(lái)源有哪些？四、論述題（10分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，論述凍降水云形成過(guò)程中，影響冰晶增長(zhǎng)的主要因素及其相互作用。）試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.C5.D6.B7.C8.A9.C10.C二、填空題1.凝華2.冰晶，過(guò)冷水滴3.冰水，冰冰4.冰核5.過(guò)冷水6.凍結(jié)增長(zhǎng)（或冰附效應(yīng)）7.飽和差（或冰水飽和差）8.極性9.溫濕（或溫度濕度），濃度（或活性）10.自然（或生物、火山等）三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述貝吉隆過(guò)程的物理原理及其對(duì)冰晶增長(zhǎng)的意義。解析思路：貝吉隆過(guò)程的核心是冰晶與過(guò)冷水滴之間的飽和差。冰晶表面水汽壓低于過(guò)冷水滴表面水汽壓，導(dǎo)致水汽從過(guò)冷水滴流向冰晶。過(guò)冷水滴因此蒸發(fā)（損失水汽），冰晶因此凝華（獲得水汽），最終過(guò)冷水滴消失，冰晶體積增大。意義在于這是冷云中冰晶最主要的增長(zhǎng)方式，使得少量初始冰晶能夠迅速增大到能夠降落形成降水的尺寸。答案要點(diǎn)：冰晶與過(guò)冷水滴飽和差；水汽從過(guò)冷水滴流向冰晶；過(guò)冷水滴蒸發(fā)，冰晶凝華；導(dǎo)致過(guò)冷水滴消失，冰晶增長(zhǎng)。2.解釋為什么在典型的凍降水云中，冰晶和過(guò)冷水滴會(huì)存在于不同的垂直層次。解析思路：這主要是由冰晶和過(guò)冷水滴的飽和差隨溫度變化決定的。在冰點(diǎn)附近，冰晶的飽和水汽壓低于過(guò)冷水滴。在云中下部，溫度相對(duì)較高（仍在0°C以下），過(guò)冷水滴可以穩(wěn)定存在，達(dá)到過(guò)冷水滴飽和的水汽壓。而在云中上部，溫度更低，過(guò)冷水滴自身的飽和水汽壓更低，此時(shí)即使水汽壓較高，也可能低于冰晶的飽和水汽壓，導(dǎo)致冰晶更容易形成并穩(wěn)定存在。因此，冰晶傾向于形成在較冷、較高的區(qū)域，而過(guò)冷水滴則主要存在于相對(duì)較暖、較低的區(qū)域。答案要點(diǎn)：冰晶與過(guò)冷水滴飽和差隨溫度變化（冰晶<過(guò)冷水滴）；云中下部溫度較高，存在過(guò)冷水滴飽和；云中上部溫度更低，水汽壓可能低于冰晶飽和壓，冰晶易形成穩(wěn)定存在。3.簡(jiǎn)要說(shuō)明影響過(guò)冷水含量大小的主要因素。解析思路：過(guò)冷水含量即單位體積空氣中過(guò)冷水滴的量。主要受以下因素影響：①溫度：接近0°C時(shí)過(guò)冷水含量最大，離0°C越遠(yuǎn)含量越少。②水汽含量：水汽含量越高，在相同溫度下能維持的過(guò)冷水含量也越高。③云的穩(wěn)定度：不穩(wěn)定云中對(duì)流混合可能稀釋過(guò)冷水，而穩(wěn)定層結(jié)云中過(guò)冷水可能積累。④云底高度和溫度：云底溫度越高（越接近0°C），形成的過(guò)冷水可能越多。答案要點(diǎn)：溫度（越接近0°C越多）；水汽含量；云的穩(wěn)定度；云底高度和溫度。4.為什么說(shuō)冰核是凍降水云形成的關(guān)鍵？其種類和來(lái)源有哪些？解析思路：冰核是冷云中冰晶形成的“種子”。沒(méi)有冰核，水汽很難在0°C以下直接凝華成冰晶，凍降水云便無(wú)法形成或發(fā)展。冰核根據(jù)其能否吸收水汽凝結(jié)，分為吸濕性冰核（SIN），如粉塵、海鹽粒子等；和非吸濕性冰核（NSIN），如細(xì)菌、大分子有機(jī)物等。來(lái)源包括：自然來(lái)源（火山灰、土壤塵粉、花粉、細(xì)菌等）；人為來(lái)源（工業(yè)排放的煙塵等）；生物來(lái)源（細(xì)菌、孢子等）。答案要點(diǎn)：是冰晶形成的種子，無(wú)則凍降水云難以形成；種類：吸濕性冰核（SIN），非吸濕性冰核（NSIN）；來(lái)源：自然（火山灰、塵粉、生物等），人為（煙塵等）。四、論述題論述思路：凍降水云中冰晶增長(zhǎng)主要通過(guò)冰水過(guò)程和冰冰過(guò)程。影響這兩者的因素不同。*冰水過(guò)程（貝吉隆過(guò)程）：關(guān)鍵因素是過(guò)冷水的含量和分布。過(guò)冷水含量高，冰晶增長(zhǎng)快。影響因素包括：①溫度結(jié)構(gòu)：冰水共存區(qū)的厚度和位置影響過(guò)冷水的總量和可利用性。②水汽條件：水汽含量直接影響過(guò)冷水的蒸發(fā)和冰晶的凝華速率。③核濃度：冰核濃度影響初始冰晶數(shù)量，進(jìn)而影響對(duì)過(guò)冷水的消耗速率。*冰冰過(guò)程：關(guān)鍵因素是冰晶濃度和碰撞條件。冰晶濃度高，有效碰撞次數(shù)多，增長(zhǎng)快。影響因素包括：①溫度：冰冰過(guò)程主要發(fā)生在冰水混合云中上部，溫度需低于冰點(diǎn)。②氣流條件和粒子尺度：垂直氣流速度、湍流強(qiáng)度影響冰晶碰撞效率。冰晶/雪花尺寸增大到足夠大時(shí)，碰撞增長(zhǎng)才顯著。③核濃度：同樣，較高的冰核濃度導(dǎo)致初始冰晶更多，為后續(xù)碰撞增長(zhǎng)提供基礎(chǔ)。*相互作用：兩種過(guò)程并非完全獨(dú)立。冰水過(guò)程產(chǎn)生的較大冰晶會(huì)進(jìn)入或影響冰冰過(guò)程區(qū)域，增加冰糖碰撞效率。過(guò)冷水的消耗也影響整個(gè)云的微物理結(jié)構(gòu)。水汽通量、溫度垂直分布是調(diào)控兩種過(guò)程效率和相互轉(zhuǎn)化的根本條件。因此，分析凍降水云形成需綜合考慮這些因素及其時(shí)空變化。答案要點(diǎn)：*主要增長(zhǎng)因素：冰水過(guò)程（貝吉隆過(guò)程）、冰冰過(guò)程（冰晶冰晶過(guò)程）。*影響冰水過(guò)程因素：*過(guò)冷水含量：含量越高，增長(zhǎng)越快。*影響過(guò)冷水含量的因素：溫度結(jié)構(gòu)（冰水共存區(qū)）、水汽含量、冰核濃度（影