2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——大氣環(huán)流變異與極端氣候事件考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋?zhuān)款}3分，共15分）1.大氣環(huán)流2.ENSO現(xiàn)象3.遙相關(guān)4.阻塞高壓5.極端高溫?zé)崂硕?、?jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述全球三圈環(huán)流模型的基本構(gòu)成及其季節(jié)性變化的原因。2.指出影響行星波活動(dòng)的主要因素，并簡(jiǎn)述其如何影響大氣環(huán)流異常。3.列舉三種主要的極端氣候事件類(lèi)型，并說(shuō)明其與特定大氣環(huán)流異?，F(xiàn)象的典型關(guān)聯(lián)。4.簡(jiǎn)述溫室氣體增加可能通過(guò)影響大氣環(huán)流進(jìn)而加劇極端氣候事件的一個(gè)具體機(jī)制。三、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)闡述ENSO現(xiàn)象的三個(gè)主要階段（發(fā)展、成熟、衰減）及其對(duì)應(yīng)的大氣環(huán)流異常特征，并說(shuō)明其年際氣候變化的主要影響。2.分析北半球冬季阻塞高壓的形成機(jī)制及其對(duì)歐亞大陸東部天氣（特別是寒潮或持續(xù)性低溫）可能產(chǎn)生的影響，并討論其年際變異特征。3.結(jié)合你所了解的研究方法，論述如何科學(xué)地分析大氣環(huán)流變異與特定區(qū)域（例如中國(guó)東部）極端降水事件之間的聯(lián)系，并說(shuō)明在分析中可能遇到的主要挑戰(zhàn)。試卷答案一、名詞解釋1.大氣環(huán)流：指近地面風(fēng)向和風(fēng)速在時(shí)間和空間上的綜合表現(xiàn)，是大氣運(yùn)動(dòng)的主要形式，包括全球性的大尺度環(huán)流（如三圈環(huán)流、行星波）和區(qū)域性的環(huán)流系統(tǒng)（如季風(fēng)、急流），主要受地球自轉(zhuǎn)、太陽(yáng)輻射、地表性質(zhì)等因素驅(qū)動(dòng)。**解析思路：*考察對(duì)大氣環(huán)流基本概念的掌握。需要答出其定義（風(fēng)場(chǎng)綜合）、主要組成部分（全球性與區(qū)域性）以及主要驅(qū)動(dòng)因素。2.ENSO現(xiàn)象：指赤道中東太平洋海表溫度異常（厄爾尼諾）和赤道中東太平洋海表溫度偏低異常（拉尼娜）以及伴隨的大氣環(huán)流異常現(xiàn)象，是地球上最顯著的年際氣候變率，具有準(zhǔn)雙年周期。**解析思路：*考察對(duì)ENSO核心概念的掌握。需答出其定義（海溫異常+大氣響應(yīng)）、兩個(gè)主要狀態(tài)（厄爾尼諾/拉尼娜）及其周期性。3.遙相關(guān)：指大氣環(huán)流場(chǎng)上一個(gè)地區(qū)的遙相關(guān)型，表現(xiàn)為兩個(gè)地理位置相距遙遠(yuǎn)地區(qū)之間存在的統(tǒng)計(jì)上顯著的、同步（或反相）的異常大氣環(huán)流場(chǎng)（如異常溫壓場(chǎng)或風(fēng)場(chǎng)）的模態(tài)。**解析思路：*考察對(duì)遙相關(guān)定義的掌握。關(guān)鍵在于答出其空間尺度遠(yuǎn)（相距遙遠(yuǎn)）、時(shí)間同步性/反相性、異常場(chǎng)特征（溫壓/風(fēng)場(chǎng)）。4.阻塞高壓：指在行星波活動(dòng)背景下，位于中高緯度（特別是極地渦旋邊緣或中緯度）發(fā)展出異常強(qiáng)大的阻塞高壓，導(dǎo)致其上游的冷平流異常增強(qiáng)，下游的暖平流異常減弱，并常伴隨急流急速偏轉(zhuǎn)或斷裂，導(dǎo)致下游地區(qū)（如歐亞大陸）出現(xiàn)持續(xù)異常天氣。**解析思路：*考察對(duì)阻塞高壓定義和影響的理解。需答出其位置（中高緯）、特征（強(qiáng)高壓）、典型影響（阻塞下游、急流異常）。5.極端高溫?zé)崂耍褐冈谔囟▍^(qū)域內(nèi)持續(xù)出現(xiàn)異常偏高的氣溫，達(dá)到或超過(guò)當(dāng)?shù)貧v史同期極值標(biāo)準(zhǔn)，并造成顯著社會(huì)或生態(tài)影響的天氣事件。**解析思路：*考察對(duì)極端氣候事件定義的掌握。需答出其核心特征（異常偏高氣溫）、持續(xù)性、達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（極值）以及潛在影響。二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述全球三圈環(huán)流模型的基本構(gòu)成及其季節(jié)性變化的原因。**答案：*全球三圈環(huán)流模型基本構(gòu)成包括：低緯度的哈德里環(huán)流（信風(fēng)帶與赤道輻合帶）、中緯度的Ferrel環(huán)流（西風(fēng)帶與極地鋒）和高緯度的極地環(huán)流（極地東風(fēng)帶與極地渦旋）。其季節(jié)性變化主要原因是太陽(yáng)輻射隨季節(jié)的顯著變化，導(dǎo)致高低緯度間的溫差季節(jié)性變化，進(jìn)而引起大氣環(huán)流系統(tǒng)的南北位移和強(qiáng)度變化。**解析思路：*第一步答出三圈環(huán)流的具體構(gòu)成（按緯度分層，說(shuō)出環(huán)流名稱(chēng)）。第二步解釋季節(jié)性變化的原因，必須指向核心驅(qū)動(dòng)力——太陽(yáng)輻射的季節(jié)變化及其影響（高低緯溫差變化->環(huán)流位移和強(qiáng)度變化）。2.指出影響行星波活動(dòng)的主要因素，并簡(jiǎn)述其如何影響大氣環(huán)流異常。**答案：*影響行星波活動(dòng)的主要因素包括大氣靜力穩(wěn)定度、基本氣流（如急流強(qiáng)度和位置）以及地形等。行星波活動(dòng)影響大氣環(huán)流異常的主要機(jī)制是：當(dāng)行星波發(fā)生破裂（特別是波導(dǎo)通量增大時(shí)），可以引導(dǎo)高空動(dòng)能向下游釋放，導(dǎo)致下游地區(qū)的基本氣流（如急流）發(fā)生劇烈調(diào)整，進(jìn)而影響其下游的溫壓場(chǎng)分布，產(chǎn)生異常的天氣尺度系統(tǒng)，從而引發(fā)大氣環(huán)流異常。**解析思路：*第一步答出影響因素（靜力穩(wěn)定度、基本氣流、地形）。第二步闡述影響機(jī)制，重點(diǎn)在于解釋行星波活動(dòng)（特別是破裂）如何通過(guò)影響高空動(dòng)能釋放和引導(dǎo)，進(jìn)而改變基本氣流，最終導(dǎo)致下游溫壓場(chǎng)異常，體現(xiàn)大氣環(huán)流的區(qū)域性擾動(dòng)。3.列舉三種主要的極端氣候事件類(lèi)型，并說(shuō)明其與特定大氣環(huán)流異常現(xiàn)象的典型關(guān)聯(lián)。**答案：*三種主要的極端氣候事件類(lèi)型包括：極端高溫?zé)崂恕O端強(qiáng)降水（洪澇）和極端寒潮。其與特定大氣環(huán)流異常現(xiàn)象的典型關(guān)聯(lián)如下：極端高溫?zé)崂顺Ｅc副熱帶高壓異常偏強(qiáng)偏西、阻塞高壓控制下游、或持續(xù)晴朗少云天氣配合的異常下沉氣流有關(guān)；極端強(qiáng)降水（洪澇）常與特定大氣環(huán)流模式（如西南季風(fēng)異常強(qiáng)盛、梅雨鋒位異常、或熱帶氣旋活動(dòng)異常）導(dǎo)致的水汽異常輻合有關(guān)；極端寒潮則常與極地渦旋異常減弱東移、阻塞高壓控制亞洲中高緯度、或強(qiáng)烈的冷平流南下有關(guān)。**解析思路：*第一步準(zhǔn)確列舉三種典型極端氣候事件。第二步為每種事件給出1-2種典型的、有代表性的大氣環(huán)流異常關(guān)聯(lián)模式，要求關(guān)聯(lián)具體（如副高、阻塞、季風(fēng)、梅雨、熱帶氣旋、極渦、冷平流等）。4.簡(jiǎn)述溫室氣體增加可能通過(guò)影響大氣環(huán)流進(jìn)而加劇極端氣候事件的一個(gè)具體機(jī)制。**答案：*溫室氣體增加導(dǎo)致全球變暖，可能通過(guò)改變行星波的緯向波數(shù)結(jié)構(gòu)（例如增加波數(shù)），使得行星波更容易在特定緯度帶發(fā)生破碎，導(dǎo)致高空動(dòng)量向低緯度擴(kuò)散，可能加劇副熱帶高壓的穩(wěn)定性，使其異常維持時(shí)間更長(zhǎng)、強(qiáng)度更大。強(qiáng)盛異常的副熱帶高壓覆蓋范圍擴(kuò)大，其控制區(qū)域易出現(xiàn)持續(xù)高溫干旱；同時(shí)，其維持也可能阻塞中緯度的緯向氣流，導(dǎo)致冷暖平流異常，加劇某些區(qū)域的降水異常（如極端暴雨）。**解析思路：*考察對(duì)溫室氣體影響大氣環(huán)流及極端事件的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的理解。需答出起點(diǎn)（全球變暖），中間環(huán)節(jié)（大氣環(huán)流改變，如行星波破碎/副高變化），以及最終后果（極端事件加劇，需具體說(shuō)明是哪種事件及其原因）。三、論述題1.詳細(xì)闡述ENSO現(xiàn)象的三個(gè)主要階段（發(fā)展、成熟、衰減）及其對(duì)應(yīng)的大氣環(huán)流異常特征，并說(shuō)明其年際氣候變化的主要影響。**答案：*ENSO現(xiàn)象的三個(gè)主要階段及其大氣環(huán)流異常特征如下：*發(fā)展階段（厄爾尼諾）：赤道中東太平洋海表溫度開(kāi)始異常升高，對(duì)流活動(dòng)增強(qiáng)并西移。大氣環(huán)流的響應(yīng)是信風(fēng)減弱甚至反向，赤道輻合帶（ITCZ）整體向西移動(dòng)并可能分裂，導(dǎo)致澳大利亞北部、印度尼西亞等地降水異常增多。同時(shí)，沃克環(huán)流加強(qiáng)，赤道東太平洋出現(xiàn)異常下沉氣流。對(duì)流平流指數(shù)（ACI）異常。*成熟階段（厄爾尼諾）：赤道中東太平洋海表溫度達(dá)到峰值。大氣環(huán)流異常最為典型和強(qiáng)烈：信風(fēng)顯著減弱/反向，ITCZ完全西移至太平洋中部，西太平洋副熱帶高壓增強(qiáng)東移，導(dǎo)致澳大利亞?wèn)|北部、印度尼西亞等地嚴(yán)重干旱；而美國(guó)西北部、秘魯沿岸則異常多雨。沃克環(huán)流進(jìn)一步增強(qiáng)，整個(gè)熱帶太平洋的經(jīng)向溫度梯度減小。ACI顯著為正。*衰減階段（厄爾尼諾/拉尼娜）：赤道中東太平洋海表溫度開(kāi)始下降。大氣環(huán)流逐漸恢復(fù)到正常狀態(tài)或進(jìn)入拉尼娜的相反狀態(tài)。信風(fēng)逐漸恢復(fù)，ITCZ向東移動(dòng)，西太平洋副高逐漸西退。沃克環(huán)流減弱，經(jīng)向溫度梯度恢復(fù)或增大（拉尼娜時(shí)）。ACI逐漸減小或轉(zhuǎn)為負(fù)值（拉尼娜時(shí)）。*拉尼娜階段：赤道中東太平洋海表溫度異常偏低。大氣環(huán)流的響應(yīng)是信風(fēng)增強(qiáng)，ITCZ整體東移至太平洋東部，西太平洋副高減弱西伸，導(dǎo)致澳大利亞?wèn)|部、印度尼西亞等地降水異常增多，而美國(guó)西北部、秘魯沿岸異常干旱。沃克環(huán)流減弱，赤道東太平洋出現(xiàn)異常下沉氣流，但強(qiáng)度較厄爾尼諾弱。ACI顯著為負(fù)。*年際氣候變化的主要影響：ENSO是地球上最顯著的年際氣候變率，其大氣環(huán)流異常通過(guò)遙相關(guān)等機(jī)制，對(duì)全球大部分地區(qū)的氣候產(chǎn)生廣泛而顯著的影響，包括但不限于改變季風(fēng)的強(qiáng)弱和位置、引發(fā)或加劇特定地區(qū)的干旱和洪水、影響極端氣溫事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度等。**解析思路：*此題要求全面、詳細(xì)地闡述ENSO。第一步，清晰劃分三個(gè)階段（發(fā)展、成熟、衰減），并明確區(qū)分厄爾尼諾和拉尼娜（衰減階段可包含拉尼娜）。第二步，對(duì)每個(gè)階段，詳細(xì)描述赤道中東太平洋的海洋特征（海溫）和對(duì)應(yīng)的大氣環(huán)流異常特征（風(fēng)場(chǎng)、ITCZ、副高、沃克環(huán)流、ACI等），要求具體且準(zhǔn)確。第三步，總結(jié)ENSO作為年際變率的主要?dú)夂蛴绊懀瑥?qiáng)調(diào)其全球性和顯著性。2.分析北半球冬季阻塞高壓的形成機(jī)制及其對(duì)歐亞大陸東部天氣（特別是寒潮或持續(xù)性低溫）可能產(chǎn)生的影響，并討論其年際變異特征。**答案：**形成機(jī)制：阻塞高壓的形成機(jī)制主要與極地渦旋的異常有關(guān)。通常在行星波活動(dòng)特別活躍時(shí)，強(qiáng)烈的行星波會(huì)穿過(guò)極地渦旋，導(dǎo)致其部分環(huán)流的動(dòng)能向下游泄漏，使得極地渦旋結(jié)構(gòu)變得松弛、破碎，并在其某個(gè)區(qū)域（常發(fā)生在極地渦旋的下游或邊緣）發(fā)展出一個(gè)異常強(qiáng)大的暖性高壓系統(tǒng)，即為阻塞高壓。其形成還與中緯度地區(qū)的輻合輻散場(chǎng)異常以及地轉(zhuǎn)平衡調(diào)整有關(guān)。*對(duì)歐亞大陸東部天氣的影響：阻塞高壓對(duì)歐亞大陸東部天氣的影響主要是維持性的。當(dāng)阻塞高壓位于其典型位置（如西伯利亞高壓的南支）時(shí)，它會(huì)像一個(gè)“蓋子”一樣阻止冷空氣向下游（中國(guó)等地）南下，并導(dǎo)致其上游（西伯利亞地區(qū)）持續(xù)有強(qiáng)烈的冷空氣堆積。這會(huì)導(dǎo)致阻塞下游地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)異常的低溫、大風(fēng)、晴天或少云天氣，形成持續(xù)性低溫或寒潮過(guò)程。同時(shí)，阻塞高壓的存在也可能導(dǎo)致其下游急流發(fā)生急速偏轉(zhuǎn)或斷裂，進(jìn)一步影響天氣系統(tǒng)的發(fā)源地和路徑。*年際變異特征：阻塞高壓活動(dòng)具有顯著的年際變異特征，其出現(xiàn)頻率和強(qiáng)度存在明顯的年際波動(dòng)。通常與ENSO、極地濤動(dòng)（AO）、北大西洋濤動(dòng)（NAO）等大型年際氣候變率指數(shù)存在聯(lián)系。例如，強(qiáng)厄爾尼諾事件有時(shí)與冬季亞洲阻塞高壓活動(dòng)增多增強(qiáng)有關(guān)。阻塞高壓的年際變異對(duì)全球天氣格局的年際變化，特別是對(duì)特定區(qū)域的極端天氣事件（如寒潮、暖冬）的頻率和強(qiáng)度有重要調(diào)制作用。**解析思路：*此題考察對(duì)阻塞高壓的全面理解。第一步，詳細(xì)解釋其形成機(jī)制，需涉及極地渦旋、行星波、動(dòng)能泄漏等概念。第二步，具體分析其對(duì)歐亞?wèn)|部天氣（特別是寒潮）的影響機(jī)制，強(qiáng)調(diào)其阻塞作用和維持性影響。第三步，討論其年際變異，要求指出存在年際變化，并嘗試提及與其他指數(shù)的聯(lián)系。3.結(jié)合你所了解的研究方法，論述如何科學(xué)地分析大氣環(huán)流變異與特定區(qū)域（例如中國(guó)東部）極端降水事件之間的聯(lián)系，并說(shuō)明在分析中可能遇到的主要挑戰(zhàn)。**答案：**科學(xué)分析方法和步驟：1.確定研究對(duì)象：明確特定區(qū)域（如中國(guó)東部）和特定類(lèi)型的極端降水事件（如梅雨期異常強(qiáng)降水、臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的極端降水等），并定義其標(biāo)準(zhǔn)。2.收集數(shù)據(jù)：獲取長(zhǎng)時(shí)間序列的觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括覆蓋研究區(qū)域的地面降水資料（站點(diǎn)或格點(diǎn)）、大氣環(huán)流場(chǎng)資料（如再分析數(shù)據(jù)，覆蓋溫度、高度、風(fēng)場(chǎng)、水汽等，或氣候模型輸出數(shù)據(jù)）。3.選擇分析方法：*統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)分析：計(jì)算極端降水事件發(fā)生期/年與特定大氣環(huán)流指數(shù)（如海溫異常指數(shù)，如ENSO指數(shù)、印度洋偶極子指數(shù)、副熱帶高壓指數(shù)、阻塞高壓指數(shù)等）或環(huán)流場(chǎng)特征（如500hPa高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)異常）之間的相關(guān)系數(shù)、回歸系數(shù)等，初步判斷關(guān)聯(lián)性。*遙相關(guān)分析：分析極端降水事件區(qū)域的大氣異常信號(hào)（如高度或溫度異常）與遙遠(yuǎn)區(qū)域大氣異常信號(hào)之間的同步性，識(shí)別可能存在的遙相關(guān)型，揭示大氣環(huán)流的遙聯(lián)機(jī)制。*合成分析：選擇多個(gè)極端降水個(gè)例（事件年）和多個(gè)正常年份，合成分析這兩個(gè)集合的大氣環(huán)流場(chǎng)差異，突出極端降水事件發(fā)生時(shí)的大氣環(huán)流共性特征。*路徑分析：利用遙相關(guān)向量、氣候診斷模型（如統(tǒng)計(jì)降尺度）等方法，追蹤水汽或能量的異常輸送路徑，解釋特定環(huán)流背景下極端降水的水汽來(lái)源和形成機(jī)制。*歸因分析（高級(jí)）：利用統(tǒng)計(jì)方法（如歸因?qū)嶒?yàn)）或動(dòng)力氣候模型，分析人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)迫（如溫室氣體增加）對(duì)特定極端降水事件發(fā)生概率或強(qiáng)度的貢獻(xiàn)。4.綜合解釋?zhuān)航Y(jié)合不同分析方法的結(jié)果，綜合解釋大氣環(huán)流變異如何通過(guò)影響水汽條件、抬升機(jī)制、天氣系統(tǒng)引導(dǎo)等途徑，導(dǎo)致特定區(qū)域發(fā)生極端降水。*可能遇到的主要挑戰(zhàn)：1.時(shí)空分辨率不足：觀測(cè)資料的時(shí)空分辨率有限，難以精確捕捉局地強(qiáng)降水和其精細(xì)的大氣環(huán)流背景。2.多因子復(fù)雜耦合：極端降水是多種大氣因子共同作用的結(jié)果，大氣環(huán)流變異只是其中一個(gè)方面，分離其具體貢獻(xiàn)較為困難。3.大氣環(huán)流的非絕熱性和動(dòng)力過(guò)程復(fù)雜性：大氣環(huán)流本身的變化和與下墊面的相互作用非常復(fù)雜，統(tǒng)計(jì)方法可能只能揭示相關(guān)性，難以完全闡明因果機(jī)制和非線性過(guò)程。4.極端事件樣本稀疏：極端降水事件相對(duì)稀少，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和合成分析