2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣科學(xué)中的大尺度氣候變化預(yù)測模型考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項不屬于大尺度氣候變化預(yù)測模型的主要研究范疇？A.全球平均氣溫變化趨勢預(yù)測B.厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）事件的年際預(yù)測C.某城市未來24小時的逐小時氣溫預(yù)報D.全球海平面上升速率預(yù)測2.數(shù)值氣候模式運(yùn)行的基礎(chǔ)是？A.統(tǒng)計分析歷史氣候數(shù)據(jù)B.解算描述大氣和海洋運(yùn)動及能量交換的控制方程組C.建立物理實驗?zāi)Ｐ虳.收集全球氣象觀測資料3.旨在同時模擬大氣和海洋相互作用的大型模式被稱為？A.大氣環(huán)流模式（AGCM）B.海洋環(huán)流模式（OGCM）C.海氣耦合模式（CGCM/OGCM）D.地球系統(tǒng)模式（ESM）4.在氣候預(yù)測中，模式輸出的不確定性主要來源于？A.計算機(jī)的計算精度B.模式本身對某些物理過程的簡化或參數(shù)化偏差C.觀測資料的誤差D.教師評分的主觀性5.將全球尺度模式預(yù)測結(jié)果應(yīng)用于區(qū)域尺度的方法稱為？A.統(tǒng)計降尺度B.動力降尺度C.氣候訂正D.集合預(yù)報6.氣候模式能夠進(jìn)行長期預(yù)測（如百年尺度）的主要依據(jù)是？A.模式完美地模擬了所有氣候過程B.模式能夠無限期地運(yùn)行而不出現(xiàn)數(shù)值發(fā)散C.人類活動對氣候的影響具有相對的持續(xù)性D.歷史氣候數(shù)據(jù)與模式模擬結(jié)果高度一致7.評估氣候模式預(yù)測性能時，計算未來某個季節(jié)平均氣溫的均方根誤差（RMSE），主要反映的是？A.模式預(yù)測的絕對誤差大小B.模式預(yù)測值與觀測值之間的線性相關(guān)程度C.模式預(yù)測誤差的分布特性D.模式對極端高溫的模擬能力8.下列哪項是驅(qū)動ENSO現(xiàn)象的主要因子？A.太陽活動變化B.大氣環(huán)流季節(jié)性調(diào)整C.海氣相互作用D.地球自轉(zhuǎn)速度變化9.氣候預(yù)測的不確定性包括哪些方面？(選擇所有適用項)A.模式內(nèi)部對不同物理過程的參數(shù)化差異B.人類未來排放情景的不確定性C.觀測資料的覆蓋質(zhì)量和時空分辨率限制D.模式分辨率越高不確定性就完全消失10.氣候預(yù)測結(jié)果對于農(nóng)業(yè)規(guī)劃的主要應(yīng)用價值在于？A.精確預(yù)測下一季度的每畝作物產(chǎn)量B.提前預(yù)警可能出現(xiàn)的干旱或洪澇風(fēng)險，指導(dǎo)灌溉或排水措施C.確定未來農(nóng)作物品種的具體種植比例D.直接設(shè)定農(nóng)產(chǎn)品的市場價格二、填空題（每空2分，共20分）1.大尺度氣候變化通常指時間尺度為______年以上的氣候變率。2.數(shù)值模式通過離散化將連續(xù)的控制方程組轉(zhuǎn)化為在時間和空間網(wǎng)格點上的______求解問題。3.歷史氣候模擬是指利用模式重現(xiàn)過去一段時間（如20世紀(jì)）的氣候狀況，目的是______。4.評估模式預(yù)測能力時，若預(yù)測的全球平均溫度持續(xù)高于實際觀測，則稱該模式存在系統(tǒng)性偏差或______偏差。5.集合預(yù)報方法通過使用不同的初始條件或______來產(chǎn)生多個可能的預(yù)報結(jié)果，以評估和量化預(yù)測的不確定性。6.統(tǒng)計降尺度方法主要利用歷史觀測或模式輸出數(shù)據(jù)，通過______建立區(qū)域氣候變量與全球氣候變量之間的關(guān)系。7.氣候模式的“參數(shù)化方案”是指對那些由于空間或時間尺度太小而無法直接在模式中解算的______過程進(jìn)行簡化和數(shù)學(xué)表達(dá)的規(guī)則。8.地球系統(tǒng)模式（ESM）是在CGCM基礎(chǔ)上，進(jìn)一步集成了______、碳循環(huán)、生物圈等更復(fù)雜的地球系統(tǒng)組件。9.氣候預(yù)測的不確定性不僅來源于模式本身，也來源于外部強(qiáng)迫因素的不確定性，后者通常被稱為______。10.除了氣候變化預(yù)測，數(shù)值模式也是研究______等極端天氣事件發(fā)生規(guī)律和影響的重要工具。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述大氣環(huán)流模式（AGCM）與海氣耦合模式（CGCM）在模擬范圍和相互作用的主要區(qū)別。2.解釋什么是氣候模式的“參數(shù)化方案”，并舉例說明其在大氣物理過程模擬中的重要性。3.描述氣候預(yù)測中的“集合預(yù)報”方法的基本思想及其主要優(yōu)勢。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述當(dāng)前大尺度氣候變化預(yù)測模型在模擬長期氣候變化趨勢方面取得的進(jìn)展以及仍然面臨的主要挑戰(zhàn)。2.結(jié)合一個具體的氣候現(xiàn)象（如ENSO、全球變暖等），論述數(shù)值模式在理解其物理機(jī)制和預(yù)測其未來演變方面的作用，并分析其局限性。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.B5.B6.C7.A8.C9.A,B,C10.B二、填空題1.102.差分3.驗證模式對過去氣候的模擬能力4.系統(tǒng)5.模式參數(shù)6.統(tǒng)計模型或統(tǒng)計關(guān)系7.小尺度8.冰川/冰凍圈9.外部不確定性10.極端天氣事件三、簡答題1.簡述大氣環(huán)流模式（AGCM）與海氣耦合模式（CGCM）在模擬范圍和相互作用的主要區(qū)別。答：AGCM主要模擬大氣環(huán)流，通常將海洋和陸地表面視為均勻的邊界條件，主要處理海表溫度（SST）對大氣的反饋。CGCM則同時包含大氣、海洋和有時還包括海冰、陸地表面過程的模塊，能夠模擬海氣相互作用，如海洋對大氣熱量和動量的反饋、海洋環(huán)流對氣候的影響等。因此，CGCM的模擬范圍更廣，包含更復(fù)雜的物理過程和相互作用。2.解釋什么是氣候模式的“參數(shù)化方案”，并舉例說明其在大氣物理過程模擬中的重要性。答：參數(shù)化方案是指將那些由于空間或時間尺度太?。ㄐ∮谀Ｊ骄W(wǎng)格尺度），無法在數(shù)值模式中直接進(jìn)行精細(xì)解算的物理、化學(xué)或生物過程，通過數(shù)學(xué)公式或統(tǒng)計關(guān)系進(jìn)行簡化和模擬的規(guī)則或方法。例如，云的形成和演變、降水過程、地表與大氣之間的熱量和水汽交換（邊界層通量）等都需要參數(shù)化方案來近似表示。參數(shù)化方案的重要性在于，它們直接關(guān)系到模式對關(guān)鍵氣候現(xiàn)象的模擬能力，影響著模式的氣候系統(tǒng)模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。3.描述氣候預(yù)測中的“集合預(yù)報”方法的基本思想及其主要優(yōu)勢。答：集合預(yù)報方法的基本思想是：通過使用不同的初始大氣狀態(tài)（通常由小擾動構(gòu)成集合成員的初始條件）或改變模式中的某些隨機(jī)輸入（如模式參數(shù)的微小變化、引入隨機(jī)天氣擾動等）來運(yùn)行多個（通常是幾十個）數(shù)值模式實例，產(chǎn)生一系列可能的未來天氣或氣候狀態(tài)集合。主要優(yōu)勢在于，通過分析這些集合成員之間的差異，可以量化預(yù)測的不確定性，并提供概率性的預(yù)報結(jié)果，而不僅僅是單一的確定性預(yù)報。四、論述題1.論述當(dāng)前大尺度氣候變化預(yù)測模型在模擬長期氣候變化趨勢方面取得的進(jìn)展以及仍然面臨的主要挑戰(zhàn)。答：進(jìn)展：當(dāng)前的大尺度氣候變化預(yù)測模型（特別是CGCM和ESM）在模擬全球變暖趨勢、海平面上升、極地變暖、冰蓋融化以及一些主要?dú)夂颥F(xiàn)象（如ENSO、北大西洋濤動）的長期變化方面取得了顯著進(jìn)展。模型能夠較好地再現(xiàn)觀測到的關(guān)鍵氣候變化特征，并對未來在不同排放情景下的氣候變化趨勢提供了定量預(yù)估。計算能力的提升和模式物理過程的改進(jìn)也促進(jìn)了模擬能力的提高。挑戰(zhàn)：盡管取得了進(jìn)展，但挑戰(zhàn)依然嚴(yán)峻。主要挑戰(zhàn)包括：1)模式對某些關(guān)鍵過程（如云物理、水循環(huán)、冰雪反照率反饋）的模擬仍然存在不確定性，導(dǎo)致對氣候敏感度的預(yù)估存在差異；2)模式分辨率仍有不足，難以充分捕捉區(qū)域尺度的氣候變化細(xì)節(jié)和局地極端事件；3)集合預(yù)報方法產(chǎn)生的預(yù)測不確定性仍然較大，量化和管理這種不確定性仍是難點；4)將社會、經(jīng)濟(jì)因素納入模型進(jìn)行綜合評估的耦合模型（如IAM）的發(fā)展和應(yīng)用尚不成熟；5)長期預(yù)測（百年及更長時間尺度）的不確定性更大，且受未來人類活動的不確定性（如排放路徑）影響巨大。2.結(jié)合一個具體的氣候現(xiàn)象（如ENSO、全球變暖等），論述數(shù)值模式在理解其物理機(jī)制和預(yù)測其未來演變方面的作用，并分析其局限性。答：以ENSO（厄爾尼諾-南方濤動）為例，數(shù)值模式在理解其物理機(jī)制和預(yù)測其未來演變方面發(fā)揮了重要作用。作用：1)機(jī)制理解：通過模式模擬，科學(xué)家可以檢驗和改進(jìn)關(guān)于ENSO海氣相互作用的理論，如沃克環(huán)流、海氣反饋機(jī)制等。不同模式的設(shè)計和參數(shù)化方案有助于理解熱帶太平洋海溫異常、大氣環(huán)流調(diào)整以及跨太平洋能量傳輸?shù)年P(guān)鍵過程。2)預(yù)測能力：模式被用于進(jìn)行ENSO的集合預(yù)報，通過運(yùn)行多個具有微小初始差異或模式參數(shù)變化的模擬，可以提供未來ENSO事件發(fā)生概率、強(qiáng)度和持續(xù)時間的不確定性估計，為相關(guān)部門提供早期預(yù)警信息。3)未來演變預(yù)估：結(jié)合全球變暖背景，模式被用于預(yù)估人類活動導(dǎo)致的氣候變化對ENSO未來統(tǒng)計特性（如頻率、強(qiáng)度、持續(xù)時間）可能產(chǎn)生的影響。局限性：1)模擬偏差：不同模式對ENSO的模擬存在系統(tǒng)性偏差，例如在模擬ENSO事件的強(qiáng)度、頻率或相空間結(jié)構(gòu)上可能與觀測存在差異，這反映了模式在模擬熱帶海氣相互作用細(xì)節(jié)方面的不足。2)預(yù)測技巧有限：對于ENSO這種年際變率現(xiàn)象，即使使用集合預(yù)報，其預(yù)測技巧（即預(yù)測準(zhǔn)確度）也相對有限，尤其是