2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——大氣輻射傳輸及應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪一種氣體在大氣中對(duì)太陽(yáng)短波輻射吸收作用最強(qiáng)？A.氧氣（O?）B.氮?dú)猓∟?）C.水汽（H?O）D.臭氧（O?）2.根據(jù)比爾-朗伯定律，當(dāng)光通過某層均勻大氣時(shí)，若透過率減小，說明什么？A.大氣透明度降低B.大氣透明度升高C.入射輻射強(qiáng)度減弱D.大氣層厚度增加3.蘭伯特-比爾定律適用于描述哪種情況下的輻射衰減？A.光通過非選擇性氣體B.光通過選擇性氣體C.光通過均勻、非散射介質(zhì)D.光通過含有氣溶膠的渾濁介質(zhì)4.大氣中的瑞利散射主要是由什么引起的？A.大氣中的水滴B.大氣中的氣溶膠粒子C.大氣中的分子D.大氣中的臭氧分子5.下列哪個(gè)波段被稱為“大氣窗口”，對(duì)遙感觀測(cè)尤為重要？A.紅外波段B.可見光波段C.微波波段D.近紅外波段6.地球表面接收到的太陽(yáng)輻射能量，除了直接來自太陽(yáng)外，還間接來自哪里？A.月亮反射的太陽(yáng)光B.地球大氣層對(duì)太陽(yáng)輻射的散射C.地球內(nèi)部熱輻射D.人造衛(wèi)星的信號(hào)7.地球大氣對(duì)地面的保溫作用，主要?dú)w因于下列哪種現(xiàn)象？A.大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的反射B.大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收C.大氣對(duì)地面輻射的吸收和逆輻射D.大氣分子的散射8.反照率是指什么？A.地表反射太陽(yáng)輻射的比例B.大氣吸收太陽(yáng)輻射的比例C.大氣散射太陽(yáng)輻射的比例D.地面發(fā)射紅外輻射的能力9.在晴朗的白天，通常情況下，地表溫度最高出現(xiàn)在哪個(gè)時(shí)間？A.日出時(shí)B.正午時(shí)C.日落時(shí)D.午后3點(diǎn)左右10.大氣輻射傳輸理論在天氣預(yù)報(bào)中可以用于什么？A.直接預(yù)測(cè)未來氣溫B.估算云量及其對(duì)輻射的影響C.計(jì)算大氣環(huán)流模式中的能量輸送D.精確預(yù)報(bào)降水類型二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.黑體輻射是指______物體向外輻射熱輻射的現(xiàn)象。2.斯蒂芬-玻爾茲曼定律指出，黑體輻射的總能量與其絕對(duì)溫度的______次方成正比。3.大氣輻射傳輸過程中，除了吸收和散射，______也是影響輻射傳輸?shù)闹匾锢磉^程。4.米氏散射是指光線通過大小與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)腳_____時(shí)發(fā)生的散射現(xiàn)象。5.通常將波長(zhǎng)大于______微米的輻射稱為紅外輻射。6.地球輻射平衡的原理是，到達(dá)地球的總輻射量等于地球系統(tǒng)向空間散發(fā)的______量。7.影響大氣透過率的主要因素包括大氣成分、______、大氣狀態(tài)等。8.大氣窗口的存在，使得某些波段的輻射可以穿透大氣層到達(dá)地面，這對(duì)于______技術(shù)至關(guān)重要。9.短波輻射主要指波長(zhǎng)在______微米以下的太陽(yáng)輻射。10.凈輻射是指到達(dá)某個(gè)表面的______輻射與該表面向外發(fā)出的______輻射之差。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述選擇性吸收的特點(diǎn)及其對(duì)大氣輻射傳輸?shù)挠绊憽?.解釋什么是大氣窗口，并列舉兩個(gè)重要的近紅外大氣窗口。3.簡(jiǎn)述瑞利散射和米氏散射的主要區(qū)別。4.簡(jiǎn)述地表凈輻射平衡在地球能量平衡中的意義。四、計(jì)算題（共20分）1.（10分）已知某波段的光通過一厚度為10公里的大氣層后，其透過率為0.6。假設(shè)大氣對(duì)該波段的衰減符合蘭伯特-比爾定律，且衰減系數(shù)（μ）為0.08公里?1。請(qǐng)計(jì)算：a.該大氣層的質(zhì)量吸收系數(shù)（κ）是多少？（提示：κ=μ*ρ，ρ為大氣密度，此處可假設(shè)ρ為常數(shù)，問題簡(jiǎn)化為求μ）b.若光線通過厚度為5公里的大氣層，其透過率是多少？2.（10分）假設(shè)某地表的反照率為0.3，接收到的太陽(yáng)總輻射（到達(dá)地表的）為600W/m2。同時(shí)，地表本身因吸收太陽(yáng)輻射和內(nèi)部熱源而向外發(fā)射紅外輻射，其發(fā)射能力相當(dāng)于一個(gè)溫度為300K的黑體。請(qǐng)計(jì)算：a.該地表接收到的太陽(yáng)短波輻射是多少？（提示：總輻射=短波輻射+反射的短波輻射）b.該地表向大氣的紅外輻射（發(fā)射）是多少？（提示：可利用斯蒂芬-玻爾茲曼定律，σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)）五、論述題（10分）結(jié)合大氣輻射傳輸?shù)幕驹?，論述水汽含量?duì)地球輻射平衡的影響，并說明這種影響在氣候?qū)W研究和天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用意義。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.D4.C5.D6.B7.C8.A9.D10.B二、填空題1.絕對(duì)黑2.四3.透射4.氣溶膠粒子（或懸浮粒子）5.46.總輻射（或凈輻射）7.氣溶膠（或云量、水汽含量）8.遙感9.0.7610.入射；輻射三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先定義選擇性吸收，即不同波長(zhǎng)的輻射被不同氣體成分吸收的程度不同。然后說明其特點(diǎn)：吸收峰具有選擇性，只對(duì)特定波長(zhǎng)范圍吸收強(qiáng)。最后闡述其對(duì)傳輸?shù)挠绊懀簩?dǎo)致大氣存在吸收帶（某些波長(zhǎng)輻射被強(qiáng)烈吸收而無法穿透），形成大氣窗口（某些波長(zhǎng)輻射能相對(duì)順利穿透）。2.解析思路：定義大氣窗口：指大氣對(duì)太陽(yáng)或地球輻射吸收較少，允許大部分輻射穿透的波段范圍。強(qiáng)調(diào)其重要性：是遙感儀器設(shè)計(jì)和信息獲取的關(guān)鍵，因?yàn)閭鞲衅鞅仨毠ぷ髟谀軌虼┩复髿獾拇翱诓拍芴綔y(cè)到地物或大氣信息。列舉窗口：近紅外窗口（如1.1-1.9μm,2.0-2.5μm,3.0-4.0μm）和熱紅外窗口（如8-14μm,4.5-5.5μm）。3.解析思路：區(qū)分對(duì)象：瑞利散射（分子散射）；米氏散射（氣溶膠粒子散射）。說明散射強(qiáng)度：瑞利散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)四次方成反比（短波強(qiáng)），米氏散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系復(fù)雜，在可見光波段總強(qiáng)度與波長(zhǎng)無關(guān)或略微增加。說明散射光譜：瑞利散射無選擇性（各色光均散射，但短波更強(qiáng)，導(dǎo)致天空呈藍(lán)色）；米氏散射具有選擇性（對(duì)不同波長(zhǎng)的光散射強(qiáng)度不同，導(dǎo)致云、霧呈白色或灰色）。4.解析思路：定義凈輻射：到達(dá)地表的凈能量。意義：是驅(qū)動(dòng)地表能量交換（如加熱、蒸發(fā)）和影響大氣邊界層過程的主要能量源。聯(lián)系地球能量平衡：地表凈輻射是地球能量平衡中最重要的組成部分之一，其收支狀況直接關(guān)系到地表溫度、水分循環(huán)乃至全球氣候。四、計(jì)算題1.a.解析思路：根據(jù)題意，衰減系數(shù)μ=0.08公里?1。質(zhì)量吸收系數(shù)κ與摩爾吸收系數(shù)μ的關(guān)系為κ=μ*ρ。由于題目未給出ρ，且未要求計(jì)算ρ，可理解為直接使用μ作為κ的近似值或題目簡(jiǎn)化了ρ的影響。故κ=0.08km?1。（如果嚴(yán)格按公式，需補(bǔ)充ρ的假設(shè)或測(cè)量值）。b.解析思路：應(yīng)用蘭伯特-比爾定律，ln(T?/T?)=-κ*(x?-x?)。已知T?=0.6,x?=10km,x?=5km,κ=0.08km?1。代入計(jì)算ln(T?/0.6)=-0.08*(5-10)=0.64。T?/0.6=e^0.64。計(jì)算e^0.64≈1.897。T?=0.6*1.897≈1.14。由于透過率不可能大于1，說明假設(shè)的初始透過率或厚度可能不合理，或衰減系數(shù)過大。若按計(jì)算過程，結(jié)果約為1.14，但實(shí)際應(yīng)用中需檢查參數(shù)合理性。若題目?jī)H要求計(jì)算過程，結(jié)果為1.14（需注明該結(jié)果可能大于1，實(shí)際中需重新評(píng)估參數(shù)）。2.a.解析思路：總輻射=短波輻射。已知總輻射為600W/m2，地表反照率為0.3。反射的短波輻射=總輻射*反照率=600*0.3=180W/m2。因此，接收到的短波輻射=總輻射-反射的短波輻射=600-180=420W/m2。b.解析思路：利用斯蒂芬-玻爾茲曼定律，輻射功率R=σ*T?。已知地表等效溫度T=300K，斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)σ。地表發(fā)射紅外輻射=σ*300?。計(jì)算300?=81,000,000。紅外輻射=σ*81,000,000。結(jié)果為σ*8.1×10?W/m2。五、論述題解析思路：1.水汽吸收特性：水汽是大氣中最主要的greenhousegas（溫室氣體），在近紅外和微波波段有大量強(qiáng)烈的吸收譜線，對(duì)地球發(fā)出的紅外輻射具有很強(qiáng)的吸收能力。2.對(duì)地球輻射平衡的影響：*增強(qiáng)溫室效應(yīng)：水汽吸收地球表面發(fā)出的紅外輻射后，部分能量通過逆輻射返回地表，減少了地球向太空的凈輻射損失，從而提高了地表溫度，即增強(qiáng)了溫室效應(yīng)。*影響大氣溫度結(jié)構(gòu)：水汽吸收導(dǎo)致大氣垂直溫度分布呈現(xiàn)逆溫特征（即向上輻射減弱），對(duì)大氣環(huán)流和能量垂直傳輸有重要影響。*形成吸收帶：水汽在紅外窗口形成多個(gè)強(qiáng)吸收帶，限制了某些紅外輻射的穿透，也使得遙感探測(cè)大氣水汽含量成為可能。3.應(yīng)