2025年大學《大氣科學》專業(yè)題庫——大氣運動與氣象學研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)。）1.在地轉(zhuǎn)平衡假設(shè)下，風的方向與水平氣壓梯度力的方向（）。A.相同B.相反C.成45度角D.無法確定2.以下哪個物理量在絕熱過程中保持不變？（）A.氣壓B.溫度C.位溫D.濕度3.引起大氣垂直運動的直接動力是（）。A.地轉(zhuǎn)偏向力B.水平氣壓梯度力C.熱力原因D.重力4.哈德里環(huán)流的季節(jié)性變化主要是由（）引起的。A.太陽直射點的季節(jié)移動B.地球自轉(zhuǎn)C.大氣環(huán)流自身的調(diào)整D.海陸分布5.能夠使地面獲得凈輻射收入，而對地面溫度有冷卻效應(yīng)的氣體是（）。A.氧氣B.氮氣C.二氧化碳D.水蒸氣6.大氣邊界層的主要特征是（）。A.氣流輻合上升B.氣流平行等高線流動C.氣溫垂直遞減率顯著增大D.水汽含量最大7.下墊面對近地面風場的影響主要體現(xiàn)在（）。A.增大風速B.改變風向C.增加摩擦力D.引起地轉(zhuǎn)偏向力8.慣性頻率隨緯度的變化規(guī)律是（）。A.赤道為零，向兩極遞減B.赤道為零，向兩極遞增C.赤道最大，向兩極遞減D.赤道最大，向兩極遞增9.在天氣預(yù)報中，分析500hPa高度場主要是為了（）。A.分析近地面天氣B.分析高空天氣系統(tǒng)C.計算地面氣壓D.分析水汽分布10.下列哪項不是數(shù)值天氣預(yù)報（NWP）系統(tǒng)的主要組成部分？（）A.氣象觀測系統(tǒng)B.動力氣象方程C.數(shù)學地形模型D.天氣預(yù)報員經(jīng)驗二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上。）1.大氣靜力學方程描述了__________與氣壓隨高度的關(guān)系。2.地轉(zhuǎn)風是假設(shè)作用在空氣上的水平氣壓梯度力與__________相互平衡時的風。3.大氣中的水汽輸送主要依靠__________和__________兩種方式。4.地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的偏向力稱為__________，它使得北半球地轉(zhuǎn)風偏向高壓的__________方。5.絕熱過程的類型分為干絕熱過程和__________過程。6.大氣環(huán)流可以分為全球性環(huán)流和__________環(huán)流。7.衛(wèi)星云圖主要利用云的__________特性進行遙測。8.氣象要素在時間和空間上的分布稱為__________。9.位溫是考慮了氣壓變化影響下的虛擬溫度，它是一個__________的物理量。10.利用數(shù)學模型對大氣運動和演變進行數(shù)值模擬的方法稱為__________。三、名詞解釋（每題3分，共12分。請給出簡潔、準確的定義。）1.大氣環(huán)流2.輻射差額3.慣性波4.數(shù)值天氣預(yù)報四、簡答題（每題5分，共20分。請簡明扼要地回答問題。）1.簡述大氣靜力學方程的物理意義。2.簡述地轉(zhuǎn)風和梯度風的區(qū)別。3.簡述水汽在大氣環(huán)流中的作用。4.簡述影響大氣邊界層高度的主要因素。五、計算題（每題6分，共12分。請寫出計算過程和結(jié)果。）1.已知某地氣溫為25°C，氣壓為1013hPa，假設(shè)定壓面高度為850hPa。試利用干絕熱遞減率（約9.8K/km）估算該等壓面相對于海平面的高度。（提示：需先計算氣塊抬升至850hPa時的溫度）2.某地測得地面氣壓為1000hPa，500hPa高度為5800m。試估算該地的水平氣壓梯度力大約是多少？（提示：可利用地轉(zhuǎn)平衡近似，重力加速度取9.8m/s2，地球半徑取6371km）六、論述題（每題7分，共14分。請結(jié)合所學知識，進行較為全面的闡述。）1.論述大氣輻射過程對地球能量平衡的影響。2.結(jié)合大氣環(huán)流知識，論述季節(jié)變化對天氣氣候的影響。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.A5.C6.C7.C8.B9.B10.D二、填空題1.氣壓隨高度的關(guān)系2.地轉(zhuǎn)偏向力；右側(cè)3.大氣環(huán)流；水汽輸送4.地轉(zhuǎn)偏向力；右側(cè)5.濕絕熱6.區(qū)域性7.反射和吸收8.氣候場9.沿絕熱線10.數(shù)值天氣預(yù)報三、名詞解釋1.大氣環(huán)流：指大規(guī)模、有規(guī)律的大氣運動，包括全球性的三圈環(huán)流和區(qū)域性的季風環(huán)流等。2.輻射差額：指一個物體（如地球表面、大氣層）在單位時間內(nèi)吸收的太陽輻射能與放出的紅外輻射能之差。3.慣性波：在水平等壓面上，由于地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)，空氣質(zhì)點在受到擾動后做的繞平衡位置的振蕩運動。4.數(shù)值天氣預(yù)報：利用計算機，根據(jù)描述大氣運動和變化的物理定律（主要是動力學和熱力學方程）進行數(shù)學求解，預(yù)測未來天氣的方法。四、簡答題1.大氣靜力學方程的物理意義：該方程描述了在重力作用下，大氣柱內(nèi)部壓強的垂直分布規(guī)律。它表明，隨著高度的增加，氣壓降低，這種降低的速率與氣溫和大氣密度有關(guān)。其基本原理是大氣柱上下壓強差等于大氣柱重量。2.地轉(zhuǎn)風和梯度風的區(qū)別：*地轉(zhuǎn)風：假設(shè)空氣僅受水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力作用而達到平衡時的風。它發(fā)生在高空、風速較大、摩擦力可忽略的情況下，風向平行于等壓線，北半球偏右。*梯度風：考慮了摩擦力影響的近地面風。它是在水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力三力平衡下形成的風。由于摩擦力的存在，梯度風速度小于地轉(zhuǎn)風速度，風向更偏向低壓中心，北半球也偏右，但偏轉(zhuǎn)角度小于地轉(zhuǎn)風。3.水汽在大氣環(huán)流中的作用：*水汽是大氣中最活躍的成分之一，是大氣運動的能量來源（潛熱釋放）和水循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。*水汽通過蒸發(fā)和輸送，將地表熱量和水份向大氣中輸送，影響大氣溫度和濕度分布。*水汽在冷卻時凝結(jié)成云和降水，釋放潛熱，對大氣環(huán)流結(jié)構(gòu)和強度有重要反饋作用。*水汽含量影響大氣垂直穩(wěn)定度，進而影響天氣系統(tǒng)的發(fā)展和降水類型。4.影響大氣邊界層高度的主要因素：*熱力因素：地表加熱不均勻是主要驅(qū)動力。白天，城市熱島或綠地加熱導(dǎo)致近地面氣壓降低，空氣上升，邊界層高度增大；夜間，地面冷卻，近地面氣壓升高，空氣下沉，邊界層高度減小。*動力因素：地面摩擦作用會抑制近地面風速，影響邊界層的發(fā)展。風速較大的天氣系統(tǒng)（如鋒面過境）也可能抬升邊界層。*大氣穩(wěn)定度：不穩(wěn)定大氣有利于邊界層發(fā)展，而穩(wěn)定大氣則抑制其發(fā)展。五、計算題1.解：氣塊初始溫度T1=25°C=298K，初始氣壓P1=1013hPa。氣塊上升到850hPa時，假設(shè)定壓面溫度為T2，此時氣壓P2=850hPa。根據(jù)干絕熱過程，T2=T1-L干*(z2-z1)/cp，其中L干為干絕熱位溫，約=24.5°C=24.5K/km；cp為干空氣定壓比熱容，約=1005J/(kg·K)；z2為850hPa高度，z1為海平面高度（近似0）。T2=298K-(9.8K/km*z2/1000m/km)=298K-9.8*(z2/1000)假設(shè)850hPa相對于海平面的高度為Hkm，則z2=H。T2=298K-9.8*H在850hPa高度，氣塊溫度為T2。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程P1/T1=P2/T2，可得：1013/298=850/T2T2=(850*298)/1013≈251.3K=-21.7°C現(xiàn)在計算高度H：T2=298K-9.8*H251.3K=298K-9.8*H9.8*H=298-251.3=46.7H=46.7/9.8≈4.77km答：850hPa等壓面相對于海平面的高度約為4.77km。2.解：假設(shè)地面氣壓P1=1000hPa，500hPa高度Z=5800m。地球半徑R=6371km，重力加速度g=9.8m/s2，空氣密度ρ近似為1.2kg/m3（取標準大氣值）。地轉(zhuǎn)平衡關(guān)系：Fg=Fpg，即ρ*g*Δz≈ρ*(P1-P2)/R其中Δz是高度差，P1是地面氣壓，P2是500hPa氣壓。P2=P1-ΔP，ΔP是500hPa與地面之間的氣壓差。ρ*g*Δz≈ρ*(-ΔP)/RΔP≈-ρ*g*Δz/RΔP≈-1.2kg/m3*9.8m/s2*5800m/6371000mΔP≈-0.108kPa=-108