2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣科學(xué)與能源利用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題干后的括號內(nèi)）1.大氣中水汽含量最高、對流活動最強(qiáng)烈的層次是（）。A.對流層B.平流層C.中層大氣D.熱層2.地球表面接收到的太陽輻射中，波長最短的部分主要來自（）。A.直接的太陽輻射B.散射的太陽輻射C.大氣逆輻射D.地面反射輻射3.以下哪種大氣現(xiàn)象通常與不穩(wěn)定大氣層結(jié)和充足的水汽條件相關(guān)？（）A.慣性波動B.絕熱冷卻C.大氣逆溫D.對流性降水4.風(fēng)能資源的分布主要受哪些地理和大氣因素的共同影響？（請選擇兩個正確選項）A.地形地貌B.海陸分布C.大氣環(huán)流模式D.大氣污染物濃度5.影響太陽能光伏發(fā)電效率的關(guān)鍵大氣因素是（）。A.大氣透明度B.相對濕度C.大氣壓力D.風(fēng)速6.大氣污染物（如SO?、NOx）通過大氣化學(xué)反應(yīng)生成的二次污染物是（）。A.COB.PM2.5C.O?（地面臭氧）D.CH?7.全球氣候變化導(dǎo)致冰川融化加速，對區(qū)域水資源和能源系統(tǒng)可能產(chǎn)生哪些影響？（請選擇兩個正確選項）A.增加水電出力潛力B.引發(fā)水資源短缺風(fēng)險C.降低太陽能資源利用率D.增加風(fēng)能資源豐富度8.利用氣象雷達(dá)和衛(wèi)星資料進(jìn)行風(fēng)能資源評估，主要關(guān)注哪些氣象要素？（請選擇兩個正確選項）A.風(fēng)速和風(fēng)向的時空分布B.云層覆蓋率和類型C.大氣溫度垂直結(jié)構(gòu)D.地面氣壓場9.空氣質(zhì)量預(yù)報對于能源系統(tǒng)的運行管理，特別是在火電發(fā)電和交通調(diào)度方面，具有什么重要意義？（）A.指導(dǎo)發(fā)電機(jī)組啟停和負(fù)荷分配B.預(yù)警空氣重污染，促使能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型C.評估污染物對設(shè)備腐蝕的影響D.決定可再生能源發(fā)電配額10.大氣科學(xué)在制定碳達(dá)峰、碳中和相關(guān)的能源政策中，可以提供哪些方面的科學(xué)支撐？（請選擇兩個正確選項）A.評估不同能源結(jié)構(gòu)對大氣成分的影響B(tài).預(yù)測氣候變化對能源需求的長期變化C.模擬碳捕集技術(shù)的大氣釋放效果D.提供可再生能源發(fā)電成本的精確估算二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.大氣輻射平衡是指地球大氣系統(tǒng)接收的________與向外放出的________之間的差額接近于零的狀態(tài)。2.風(fēng)能資源的評估通常使用________和________兩個關(guān)鍵指標(biāo)。3.太陽能輻射到達(dá)地表后，一部分被地面吸收，另一部分被大氣吸收或________。4.光化學(xué)煙霧的主要成因是汽車尾氣等排放的________和________在陽光作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。5.大氣科學(xué)通過________和________等技術(shù)，為可再生能源的規(guī)劃和優(yōu)化運行提供支持。6.氣候變化導(dǎo)致的極端天氣事件（如熱浪、暴雨）對能源系統(tǒng)的________和________構(gòu)成威脅。7.大氣中的水汽通過對流和________兩種主要方式輸送水分。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述大氣環(huán)流對全球風(fēng)能資源分布的影響。2.闡述大氣污染物（以PM2.5為例）的主要來源及其在大氣中的傳輸過程。3.說明氣候變化如何影響太陽能資源的可利用性。四、計算題（6分）假設(shè)某地接收到的太陽直接輻射強(qiáng)度為800W/m2，大氣透明度為0.7。請計算到達(dá)地面的太陽散射輻射強(qiáng)度（假設(shè)散射輻射占總輻射損失的60%）。五、論述題（13分）論述大氣科學(xué)知識在制定可再生能源發(fā)展規(guī)劃中的作用，并結(jié)合實例說明大氣科學(xué)如何幫助提高可再生能源發(fā)電的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。試卷答案一、選擇題1.A解析：對流層是大氣最底層，氣溫隨高度增加而降低，水汽含量豐富，對流活動強(qiáng)烈，是天氣現(xiàn)象發(fā)生的主要場所。2.A解析：太陽輻射經(jīng)過大氣層時，短波輻射（如紫外線、可見光）大部分能穿透到達(dá)地面，而長波輻射（如紅外線）則易被大氣吸收。3.D解析：不穩(wěn)定大氣層結(jié)意味著氣溫隨高度升高而降低得更快，這種條件有利于空氣垂直運動發(fā)展，形成對流性降水。4.ABC解析：風(fēng)能資源分布受地形（如山口、海岸線）影響，受海陸分布影響形成的溫差驅(qū)動的大氣環(huán)流影響，也受全球和區(qū)域大氣環(huán)流模式影響。大氣污染物濃度主要影響空氣質(zhì)量，而非風(fēng)能資源本身。5.A解析：大氣透明度越高，到達(dá)光伏板的光線越強(qiáng)，發(fā)電效率越高。云層、氣溶膠、水汽等都會降低大氣透明度。6.C解析：PM2.5是指直徑小于等于2.5微米的顆粒物，主要來自一次排放（如揚塵、燃燒）和二氧化硫、氮氧化物等氣體在大氣中轉(zhuǎn)化形成二次顆粒物。7.AB解析：冰川融化初期可能增加下游水量，提升水電出力；但長期來看，冰川退縮會導(dǎo)致水源枯竭，引發(fā)水資源短缺。氣候變化導(dǎo)致全球變暖，理論上可能增加大氣濕度，但不一定直接降低太陽能利用率，且極端天氣可能影響太陽能設(shè)施。8.AB解析：風(fēng)能資源評估的核心是獲取風(fēng)場信息，即風(fēng)速和風(fēng)向的時空分布。雷達(dá)和衛(wèi)星能提供大范圍的風(fēng)場觀測數(shù)據(jù)。云層影響輻射，溫度結(jié)構(gòu)影響大氣穩(wěn)定性和風(fēng)切變，不是評估風(fēng)能資源的主要直接要素。9.A解析：空氣質(zhì)量預(yù)報可以提前預(yù)警污染，指導(dǎo)火電廠調(diào)整燃料使用、降低負(fù)荷或暫時停產(chǎn)，優(yōu)化發(fā)電計劃，減少污染物排放。交通調(diào)度也可根據(jù)空氣質(zhì)量采取限行等措施。10.AB解析：大氣科學(xué)可以量化評估不同能源結(jié)構(gòu)（如燃煤、風(fēng)電、太陽能）對大氣污染物排放和溫室氣體濃度的貢獻(xiàn)。通過氣候模型可以預(yù)測氣候變化對能源需求（如供暖、制冷）的影響。二、填空題1.太陽輻射；大氣輻射解析：輻射平衡是能量輸入與輸出的平衡，輸入主要是太陽輻射，輸出主要是大氣系統(tǒng)向外太空放出的紅外輻射（大氣輻射）。2.風(fēng)速；風(fēng)能密度解析：風(fēng)速是衡量風(fēng)強(qiáng)弱的指標(biāo)，風(fēng)能密度是單位面積上風(fēng)所具有的能量，兩者是評估風(fēng)能潛力的關(guān)鍵物理量。3.散射解析：到達(dá)地面的太陽輻射包括直射輻射和散射輻射。直射輻射被吸收，散射輻射被大氣中的氣體和粒子散射后到達(dá)地面。4.NOx；VOCs解析：氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）是光化學(xué)煙霧形成的主要前體物，在陽光作用下發(fā)生復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)生成臭氧等二次污染物。5.氣象觀測；氣象預(yù)報解析：準(zhǔn)確的氣象觀測是評估和利用可再生能源的基礎(chǔ)，而可靠的氣象預(yù)報則有助于優(yōu)化可再生能源發(fā)電的調(diào)度和管理。6.可靠性；安全性解析：極端天氣事件可能導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備損壞、輸電線路中斷，影響能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全。7.輸送三、簡答題1.解析：全球大氣環(huán)流形成了不同的風(fēng)帶和氣壓帶，如信風(fēng)帶、西風(fēng)帶等。在中高緯度地區(qū)，西風(fēng)帶提供了穩(wěn)定而強(qiáng)勁的盛行風(fēng)，是重要的風(fēng)能資源區(qū)。地形，如山脈通道（山口）、海岸線等地形強(qiáng)迫也會顯著改變氣流，形成局地強(qiáng)風(fēng)區(qū)。赤道附近由于上升氣流旺盛，地面風(fēng)較小。極地地區(qū)則風(fēng)力較弱。因此，大氣環(huán)流模式?jīng)Q定了全球風(fēng)能資源的宏觀分布格局。2.解析：PM2.5的主要來源包括自然源（如沙塵暴、火山噴發(fā)）和人為源。人為源主要來自化石燃料燃燒（特別是燃煤電廠、工業(yè)鍋爐、機(jī)動車尾氣）、工業(yè)生產(chǎn)過程、建筑施工揚塵、垃圾焚燒等。這些排放源釋放的氣態(tài)前體物（如SO?、NOx、氨、揮發(fā)性有機(jī)物）在大氣中經(jīng)過光化學(xué)反應(yīng)等物理化學(xué)過程，轉(zhuǎn)化為細(xì)顆粒物。這些顆粒物或直接沉降，或在輸送過程中進(jìn)一步轉(zhuǎn)化、聚集，通過干沉降或濕沉降過程從大氣中去除。長距離傳輸是造成區(qū)域甚至跨國PM2.5污染的重要原因。3.解析：氣候變化導(dǎo)致全球平均氣溫升高，可能改變大氣環(huán)流模式，進(jìn)而影響風(fēng)向和風(fēng)速，可能改變某些地區(qū)的降水模式，影響云量和日照時數(shù)。例如，全球變暖可能導(dǎo)致副熱帶高壓增強(qiáng)、位置偏移，改變臺風(fēng)路徑和強(qiáng)度，影響近海和沿海地區(qū)的風(fēng)能資源。氣溫升高也可能增加大氣水汽含量，導(dǎo)致云量增多，從而減少到達(dá)地面的太陽輻射，降低太陽能發(fā)電潛力。極端天氣事件（如熱浪、沙塵暴）的增多也可能短期內(nèi)嚴(yán)重影響太陽能設(shè)施的正常運行。因此，氣候變化對太陽能資源的可利用性具有復(fù)雜的多方面影響。四、計算題解析：1.計算到達(dá)地面的太陽散射輻射強(qiáng)度?？傒椛鋼p失（未被地面吸收的部分）=直接輻射×(1-透明度)=800W/m2×(1-0.7)=240W/m2。2.散射輻射強(qiáng)度=總輻射損失×散射輻射占比=240W/m2×60%=144W/m2。答案：到達(dá)地面的太陽散射輻射強(qiáng)度為144W/m2。五、論述題解析：大氣科學(xué)在可再生能源發(fā)展規(guī)劃中扮演著關(guān)鍵角色。首先，通過長期的氣象觀測和氣候分析，可以評估特定區(qū)域的風(fēng)能、太陽能、水能等不同可再生能源資源的潛力、分布特征及其時空變化規(guī)律，為可再生能源的選址和布局提供科學(xué)依據(jù)。其次，高精度的短期和中期氣象預(yù)報（如風(fēng)速、風(fēng)向預(yù)報、輻射預(yù)報）對于優(yōu)化可再生能源發(fā)電功率預(yù)測、提高電網(wǎng)對間歇性可再生能源的接納能力至關(guān)重要。例如，準(zhǔn)確的風(fēng)電功率預(yù)測有助于電網(wǎng)調(diào)度員合理安排火電或儲能設(shè)施的運行，避免因風(fēng)電波動導(dǎo)致的供需失衡。同樣，準(zhǔn)確的太陽能輻照預(yù)