2025年大學《大氣科學》專業(yè)題庫——大氣科學在災害風險評估中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題4分，共20分）1.大氣災害風險2.脆弱性3.預警閾值4.中小尺度對流系統(tǒng)（MSCT）5.集合數(shù)值天氣預報二、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述臺風災害風險評估中需要考慮的主要因素。2.比較多普勒天氣雷達和氣象衛(wèi)星在監(jiān)測強降水過程中的主要技術(shù)差異。3.解釋什么是“V-E-R”災害風險評估框架，并簡述其中每個字母的含義。4.數(shù)值天氣預報（NWP）產(chǎn)品在短時強降水預警中有哪些主要應用和局限性？5.簡述大氣科學知識在制定干旱早期預警指標中的作用。三、論述題（每題10分，共40分）1.論述大氣觀測系統(tǒng)（地面、空間、地基遙感等）在災害性天氣監(jiān)測和風險評估中的綜合作用與重要性。2.結(jié)合一個具體的氣象災害實例（如臺風、暴雨、寒潮等），闡述如何綜合運用大氣科學原理和方法進行風險評估。3.分析氣候變化對極端天氣事件頻率和強度的影響，并探討這對災害風險評估帶來的挑戰(zhàn)和機遇。4.試述大氣科學專業(yè)知識如何為制定有效的災害預警發(fā)布策略和應急管理決策提供科學支撐。試卷答案一、名詞解釋1.大氣災害風險：指在特定時間和空間內(nèi)，大氣災害事件發(fā)生的可能性及其可能造成的損失或影響程度。它綜合反映了災害事件的概率（頻率）和潛在影響（脆弱性、損失）。**解析思路：*定義需要包含兩個核心要素：事件發(fā)生的可能性（概率）和事件發(fā)生后的后果（影響程度），這兩個要素通常與脆弱性和暴露度相關(guān)聯(lián)?；卮饝啙嵜髁说馗爬L險的定義。2.脆弱性：指一個系統(tǒng)（如人口、財產(chǎn)、生態(tài)系統(tǒng)等）在面臨大氣災害沖擊時，易受損害或功能被中斷的敏感程度和承受損失的能力。它反映了系統(tǒng)本身的特性以及與災害的相互作用。**解析思路：*脆弱性需要強調(diào)兩個方面：一是受到?jīng)_擊的敏感程度（易損性），二是承受損失的能力（恢復力）。明確指出脆弱性是系統(tǒng)本身的屬性，也與其暴露度有關(guān)。3.預警閾值：指在災害預警業(yè)務(wù)中，根據(jù)災害預報信息和歷史經(jīng)驗、風險評估結(jié)果等確定的，當監(jiān)測或預報的氣象要素（如雨量、風速、溫度等）達到或超過該閾值時，即可發(fā)布相應級別預警信號的臨界值。**解析思路：*閾值的定義需包含其目的（發(fā)布預警信號）和條件（達到或超過）。明確指出閾值是基于預報、經(jīng)驗和風險評估建立的，是預警決策的關(guān)鍵依據(jù)。4.中小尺度對流系統(tǒng)（MSCT）：指水平尺度從幾公里到幾百公里，垂直尺度從幾千米到十幾千米，生命史短暫（從小時到幾天）的對流天氣系統(tǒng)，包括單體風暴、多單體風暴、對流通量帶、風暴云團等。它們是產(chǎn)生強對流天氣（雷暴、大風、冰雹、龍卷）的主要發(fā)源地。**解析思路：*定義需包含關(guān)鍵特征：尺度范圍（水平、垂直）、生命期、系統(tǒng)類型（單體、多單體等）以及主要天氣現(xiàn)象（強對流）。準確描述MSCT的基本物理特征和天氣意義。5.集合數(shù)值天氣預報：指通過使用相同的數(shù)值模式，但輸入不同的初始條件（通常是微小的隨機擾動）或不同的模式參數(shù)化方案，運行一系列平行模式，產(chǎn)生一組（集合）概率性的天氣預報產(chǎn)品。通過分析這組產(chǎn)品的集合成員差異，可以提供預報的不確定性信息。**解析思路：*定義需突出其核心方法（不同初始條件/參數(shù)化運行平行模式）和結(jié)果（一組概率產(chǎn)品、不確定性信息）。解釋清楚集合預報與單點確定性預報的區(qū)別在于提供概率和不確定性。二、簡答題1.簡述臺風災害風險評估中需要考慮的主要因素。*臺風中心的位置、強度（最大風速、中心壓力）、移動路徑和速度；影響區(qū)域的地理環(huán)境特征（如地形抬升、海岸線形狀）；受影響區(qū)域的人口密度、建筑分布、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和社會經(jīng)濟狀況（即暴露度和脆弱性）；歷史臺風災害數(shù)據(jù)；預警信息傳達和響應能力。**解析思路：*回答應圍繞臺風本身的物理特性（位置、強度、路徑、移動速度）和影響系統(tǒng)的屬性（地理環(huán)境、人口、財產(chǎn)、社會經(jīng)濟、歷史災害、預警響應）展開。明確區(qū)分了災害的自然因素和社會因素。2.比較多普勒天氣雷達和氣象衛(wèi)星在監(jiān)測強降水過程中的主要技術(shù)差異。*多普勒天氣雷達提供高時空分辨率的降水粒子（雨滴、冰晶等）的回波強度、速度和譜寬信息，能探測到局地強降水中心和回波演變細節(jié)，直接測量降水粒子運動速度，用于識別強風區(qū)、冰雹回波等。但其探測距離受地球曲率和大氣衰減影響，且易受地形遮擋，只能探測到視線方向上的降水。*氣象衛(wèi)星覆蓋范圍廣，可提供大范圍的降水分布圖，觀測時段連續(xù)，不受晝夜和地形限制。但空間分辨率相對較低（幾十公里到幾百公里），時間分辨率也受重訪周期限制，對局地小尺度強降水細節(jié)探測能力較弱，通常通過被動微波遙感測量降水粒子發(fā)出的微波輻射來估算降水率，精度受粒子相態(tài)和尺度影響。**解析思路：*回答需從多個維度比較：空間分辨率、時間分辨率、探測范圍、探測原理、測量的物理量（強度、速度vs降水率）、優(yōu)缺點（雷達細節(jié)強、衛(wèi)星范圍廣vs雷達距離受限、衛(wèi)星精度有偏差）。突出各自的核心優(yōu)勢和局限性。3.解釋什么是“V-E-R”災害風險評估框架，并簡述其中每個字母的含義。*“V-E-R”是“Vulnerability-Exposure-Risk”的縮寫，即脆弱性-暴露度-風險災害風險評估框架。該框架認為災害風險（R）是暴露度（E）和脆弱性（V）的函數(shù)，R=f(E,V)。其中，暴露度（E）指社會、經(jīng)濟或環(huán)境系統(tǒng)處于潛在災害影響范圍內(nèi)的程度和規(guī)模；脆弱性（V）指系統(tǒng)在遭受災害影響時易受損害的程度和能力；風險（R）則指災害事件發(fā)生的可能性與其潛在后果（損失）的結(jié)合。**解析思路：*首先要給出框架的完整名稱和基本公式關(guān)系。然后逐個清晰解釋每個字母（E,V,R）的核心定義，特別是暴露度和脆弱性的具體含義，以及風險是如何由這兩個因素構(gòu)成的。4.數(shù)值天氣預報（NWP）產(chǎn)品在短時強降水預警中有哪些主要應用和局限性？*主要應用：提供未來一段時間內(nèi)大氣溫度、濕度、風場、氣壓等關(guān)鍵要素的時空變化預報，用于識別有利于短時強降水發(fā)展的不穩(wěn)定大氣環(huán)境（如位溫、假相當位溫、K指數(shù)等參數(shù)的演變）；追蹤強對流云團或單體可能的發(fā)展、移動和消亡位置；為短時強降水落區(qū)預報提供基礎(chǔ)物理場信息。*局限性：NWP模式對中小尺度強對流系統(tǒng)的物理過程（如強對流單體微物理過程）Parameterization（參數(shù)化）描述能力有限，導致對局地強降水的預報能力（特別是落區(qū)和強度的確定性）仍然較差；模式初始場誤差和大氣混沌特性導致預報存在固有的不確定性，尤其在短時（小時級）內(nèi)不確定性迅速增大；模式分辨率（網(wǎng)格距）對捕捉小尺度強降水細節(jié)能力有限。**解析思路：*回答需分兩方面：一是NWP產(chǎn)品能提供哪些有用的信息來支持強降水預警（提供物理背景場、追蹤系統(tǒng)、輔助落區(qū)預報）；二是NWP在強降水預警中存在哪些固有的困難和不足（模式參數(shù)化缺陷、預報不確定性隨時間增長、分辨率限制）。5.簡述大氣科學知識在制定干旱早期預警指標中的作用。*大氣科學知識用于分析干旱形成的物理機制（如降水偏少、蒸發(fā)加劇、大氣環(huán)流異常等）和演變規(guī)律。通過監(jiān)測關(guān)鍵的大氣遙感和氣候指標（如降水距平、累積降水量、標準化降水指數(shù)SPI、標準化降水蒸散指數(shù)SPEI、土壤濕度遙感反演、大氣河槽位置和強度等），結(jié)合大氣環(huán)流模式預測，可以識別預示干旱可能發(fā)生或加劇的早期信號。理解大氣水分循環(huán)過程有助于確定反映干旱風險的敏感指標閾值。**解析思路：*回答應強調(diào)大氣科學知識如何幫助理解干旱成因和演變，如何指導監(jiān)測指標的選擇（基于物理機制和遙感和氣候指標），以及如何利用大氣預測（如環(huán)流預測）進行早期識別。核心在于大氣科學提供了干旱監(jiān)測和預警的理論基礎(chǔ)和指標依據(jù)。三、論述題1.論述大氣觀測系統(tǒng)（地面、空間、地基遙感等）在災害性天氣監(jiān)測和風險評估中的綜合作用與重要性。*大氣觀測系統(tǒng)是進行災害性天氣監(jiān)測和風險評估的基礎(chǔ)。地面觀測網(wǎng)（氣象站、自動站）提供大范圍、持續(xù)性的氣象要素（氣溫、氣壓、風、濕度和降水等）基本場信息，是了解區(qū)域天氣狀況和評估災害影響的基礎(chǔ)。地基遙感（如多普勒天氣雷達、激光雷達）能夠探測到災害性天氣系統(tǒng)內(nèi)部精細的結(jié)構(gòu)和動力特征（如強降水回波、風場、云頂高度、粒子相態(tài)等），對于識別災害發(fā)生、追蹤演變、精確落區(qū)預報至關(guān)重要。氣象衛(wèi)星（靜止和極軌）提供大范圍、連續(xù)的全球或區(qū)域覆蓋，能夠監(jiān)測天氣系統(tǒng)的宏觀動態(tài)、云圖特征和遙相關(guān)場，對于災害的早期發(fā)現(xiàn)、大尺度引導預報以及提供全時段信息非常有價值。*這些不同類型、不同層次的觀測系統(tǒng)相互補充、信息融合，能夠構(gòu)建起對災害性天氣從大尺度到小尺度、從宏觀到微觀的立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。通過多平臺、多手段的綜合觀測，可以更全面、準確地把握災害性天氣的特征和發(fā)展趨勢，為高精度的災害預警、風險動態(tài)評估以及有效的應急響應提供不可或缺的科學依據(jù)。沒有可靠的觀測數(shù)據(jù)，災害監(jiān)測、預報和風險評估就無從談起。**解析思路：*回答應首先概述各類觀測系統(tǒng)（地面、地基遙感、空間）的主要功能。然后強調(diào)它們各自在災害監(jiān)測（識別、追蹤、定位、大范圍覆蓋）中的作用。接著重點論述綜合運用這些系統(tǒng)（信息融合、立體監(jiān)測）的重要性，如何提升監(jiān)測預報的準確性和時效性。最后總結(jié)觀測系統(tǒng)對于災害預警、風險評估和應急決策的基礎(chǔ)性、不可替代的作用。2.結(jié)合一個具體的氣象災害實例（如臺風、暴雨、寒潮等），闡述如何綜合運用大氣科學原理和方法進行風險評估。*以臺風災害風險評估為例：首先，利用大氣科學原理分析臺風的形成、發(fā)展和移動機制，結(jié)合NWP預報臺風的未來路徑、強度變化和風雨結(jié)構(gòu)。其次，利用多普勒天氣雷達、衛(wèi)星等觀測手段，實時監(jiān)測臺風內(nèi)部的強風區(qū)、強降水帶、云頂溫濕結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵特征，評估其強度和結(jié)構(gòu)變化趨勢。然后，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS），確定受臺風影響區(qū)域的暴露度信息，如人口分布密度、建筑密度、重要基礎(chǔ)設(shè)施（港口、電力、交通）位置、農(nóng)業(yè)區(qū)劃等。接著，評估這些暴露區(qū)域的脆弱性，考慮建筑物的抗風防雨能力、排水系統(tǒng)狀況、應急預案和防災減災能力等。最后，綜合臺風的預測信息、區(qū)域的暴露度和脆弱性評估結(jié)果，運用V-E-R框架或其他風險評估模型（如基于概率的災害損失模型），計算不同區(qū)域可能遭受的臺風風、雨、潮（StormSurge）等不同災害的損失概率和潛在影響程度，生成災害風險評估圖，為制定預警級別、疏散路線規(guī)劃和資源調(diào)配提供科學支持。**解析思路：*選擇一個具體災害（如臺風）作為實例。按照風險評估的典型流程展開：①基于大氣科學原理進行災害預測和監(jiān)測；②評估暴露度；③評估脆弱性；④綜合運用風險評估框架/模型進行計算和評價。強調(diào)是大氣科學原理、觀測技術(shù)、GIS、風險評估模型等多種方法的綜合應用過程。3.分析氣候變化對極端天氣事件頻率和強度的影響，并探討這對災害風險評估帶來的挑戰(zhàn)和機遇。*氣候變化（全球變暖）導致全球平均氣溫升高，通過改變大氣環(huán)流模式、水汽含量、海冰覆蓋等，對極端天氣事件產(chǎn)生顯著影響。觀測和氣候模型研究表明，氣候變化可能導致熱浪的頻率、持續(xù)時間和強度增加；強降水事件（暴雨）的頻率和強度增加，導致洪澇風險增大；干旱在某些地區(qū)可能加劇（降水減少、蒸發(fā)增加）；強臺風的風速可能增強；寒潮的天氣型式可能發(fā)生變化。這些變化使得極端天氣事件的風險整體呈現(xiàn)增加的趨勢。*這對災害風險評估帶來了嚴峻挑戰(zhàn)：①風險評估模型需要更新以反映新的氣候背景和極端事件特征；②需要更準確地預測未來極端天氣事件的概率和強度分布；③需要評估氣候變化背景下累積災害風險（如連續(xù)極端事件）的影響；④需要應對更頻繁、更強烈的災害沖擊，對監(jiān)測預警和應急響應能力提出更高要求。*同時，氣候變化也帶來了研究和應用上的機遇：①加深了對極端天氣形成機制的理解，為改進數(shù)值模式和預報技巧提供了動力；②推動了基于氣候變化情景的長期風險評估和規(guī)劃研究；③促進了氣候智能型農(nóng)業(yè)、水資源管理、城市規(guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，以適應氣候變化帶來的新風險；④提高了全社會科學界和公眾對氣候變化和災害風險關(guān)聯(lián)的認識，促進了跨部門合作和全球氣候治理。**解析思路：*先論述氣候變化對幾類典型極端天氣（熱浪、暴雨、干旱、臺風、寒潮）可能產(chǎn)生的影響（頻率、強度變化）。然后分別從挑戰(zhàn)（模型更新、預測精度、累積風險、應對能力）和機遇（機制理解、長期評估、適應規(guī)劃、認知提升）兩個角度進行分析，確保論點清晰、論據(jù)合理。4.試述大氣科學專業(yè)知識如何為制定有效的災害預警發(fā)布策略和應急管理決策提供科學支撐。*大氣科學專業(yè)知識是災害預警發(fā)布策略和應急管理決策的科學基礎(chǔ)。首先，