2025年大學(xué)《氣象技術(shù)與工程》專業(yè)題庫(kù)——大氣電離層對(duì)氣象的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.電離層主要由下列哪種粒子構(gòu)成？A.分子B.原子C.離子D.電子2.D層電離層主要吸收哪種波長(zhǎng)的無(wú)線電波？A.長(zhǎng)波B.中波C.短波D.微波3.電離層臨界頻率主要取決于什么因素？A.地磁場(chǎng)強(qiáng)度B.地球自轉(zhuǎn)速度C.太陽(yáng)活動(dòng)水平D.電離層高度4.電離層閃爍現(xiàn)象主要是由什么引起的？A.電離層密度不均勻性B.電離層電導(dǎo)率不均勻性C.電離層風(fēng)D.電離層溫度變化5.電離層對(duì)氣象觀測(cè)的影響主要體現(xiàn)在哪些方面？（多選）A.無(wú)線電通信中斷B.衛(wèi)星信號(hào)衰減C.雷達(dá)探測(cè)誤差D.地面觀測(cè)數(shù)據(jù)偏差6.電離層頂高度（IOA）主要受什么因素影響？A.地球自轉(zhuǎn)B.太陽(yáng)輻射C.地磁場(chǎng)D.電離層底部高度7.電離層等離子體頻率主要取決于什么因素？A.電離層電子密度B.電離層離子密度C.電離層溫度D.電離層電場(chǎng)強(qiáng)度8.電離層延遲現(xiàn)象主要是由什么引起的？A.電離層密度變化B.電離層電導(dǎo)率變化C.電離層風(fēng)D.電離層溫度變化9.電離層對(duì)氣象災(zāi)害預(yù)警的作用主要體現(xiàn)在哪些方面？（多選）A.提高臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)精度B.提高強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)警能力C.提高極光監(jiān)測(cè)能力D.提高地震預(yù)測(cè)能力10.電離層監(jiān)測(cè)的主要手段有哪些？（多選）A.衛(wèi)星觀測(cè)B.地面觀測(cè)C.空基觀測(cè)D.模擬實(shí)驗(yàn)二、填空題（每空1分，共10分）1.電離層是地球大氣層中__________的混合氣體層。2.電離層底部高度大約在__________公里左右。3.電離層F層在白天分裂成F1層和F2層，主要原因是__________。4.電離層騷擾通常與__________活動(dòng)有關(guān)。5.電離層總電子含量（TEC）是衡量電離層電子密度的物理量。6.電離層等離子體頻率高于無(wú)線電波的頻率時(shí)，無(wú)線電波會(huì)發(fā)生__________。7.電離層延遲與無(wú)線電波的__________和電離層電子密度有關(guān)。8.電離層對(duì)氣象的影響是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要綜合考慮__________和__________等因素。9.電離層研究對(duì)于提高天氣預(yù)報(bào)精度和空間天氣預(yù)警能力具有重要意義。10.隨著航天技術(shù)的發(fā)展，電離層遙感技術(shù)將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述電離層的分層結(jié)構(gòu)及其主要特征。2.簡(jiǎn)述電離層對(duì)無(wú)線電波傳播的影響。3.簡(jiǎn)述電離層閃爍現(xiàn)象的成因及其對(duì)無(wú)線電通信的影響。4.簡(jiǎn)述電離層監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容和意義。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.已知某頻率為10MHz的無(wú)線電波在電離層中傳播，其臨界頻率為8MHz，求該無(wú)線電波能否發(fā)生全反射？2.已知某地點(diǎn)的電離層總電子含量（TEC）為5x10^12electrons/m^2，求該地點(diǎn)的等離子體頻率。五、論述題（10分）論述電離層對(duì)氣象預(yù)報(bào)的影響，并舉例說(shuō)明。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.D4.A5.ABCD6.B7.A8.A9.AB10.ABC二、填空題1.電離2.60-1003.太陽(yáng)輻射4.太陽(yáng)5.高度6.反射7.頻率8.電離層狀態(tài)氣象條件9.科學(xué)研究10.空間天氣三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：電離層按高度和電離特性分為D、E、F三層。D層在60-90km，吸收短波；E層在90-120km，反射中波；F層在120km以上，反射長(zhǎng)波，白天分裂為F1和F2層。答案：電離層按高度和電離特性分為D、E、F三層。D層在60-90km，主要吸收短波無(wú)線電波；E層在90-120km，反射中波無(wú)線電波；F層在120km以上，反射長(zhǎng)波無(wú)線電波，白天分裂為F1層（約150-200km）和F2層（約200-400km），F(xiàn)2層是電離層最主要的反射層。2.解析思路：電離層對(duì)無(wú)線電波的影響主要體現(xiàn)在反射、折射、吸收和延遲等方面。當(dāng)無(wú)線電波的頻率高于電離層的臨界頻率時(shí)，會(huì)發(fā)生反射；當(dāng)無(wú)線電波的頻率低于臨界頻率時(shí)，會(huì)發(fā)生折射；電離層會(huì)吸收一部分無(wú)線電波能量；電離層還會(huì)使無(wú)線電波傳播速度發(fā)生變化，從而產(chǎn)生延遲。答案：電離層對(duì)無(wú)線電波的影響主要體現(xiàn)在反射、折射、吸收和延遲等方面。當(dāng)無(wú)線電波的頻率高于電離層的臨界頻率時(shí)，會(huì)發(fā)生反射，這是無(wú)線電通信和雷達(dá)探測(cè)的基礎(chǔ)；當(dāng)無(wú)線電波的頻率低于臨界頻率時(shí)，會(huì)發(fā)生折射；電離層會(huì)吸收一部分無(wú)線電波能量，特別是短波，導(dǎo)致信號(hào)衰減；電離層還會(huì)使無(wú)線電波傳播速度發(fā)生變化，從而產(chǎn)生延遲，影響通信質(zhì)量。3.解析思路：電離層閃爍是電離層不規(guī)則性引起的無(wú)線電波幅度和相位快速波動(dòng)現(xiàn)象。主要成因是電離層底部的高度變化（如風(fēng)剪切）和電子密度的不均勻性。閃爍對(duì)短波通信和導(dǎo)航定位系統(tǒng)有嚴(yán)重影響。答案：電離層閃爍是電離層不規(guī)則性引起的無(wú)線電波幅度和相位快速波動(dòng)現(xiàn)象。主要成因是電離層底部的高度變化（如風(fēng)剪切）和電子密度的不均勻性，這些不規(guī)則性會(huì)導(dǎo)致無(wú)線電波在傳播過(guò)程中發(fā)生散射，從而產(chǎn)生閃爍。閃爍主要影響短波通信和導(dǎo)航定位系統(tǒng)，使信號(hào)質(zhì)量下降甚至中斷。4.解析思路：電離層監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括電離層電子密度、電子溫度、電離層底部高度、電離層總電子含量等參數(shù)的測(cè)量。監(jiān)測(cè)的意義在于了解電離層狀態(tài)，預(yù)測(cè)電離層騷擾，保障無(wú)線電通信和導(dǎo)航系統(tǒng)的正常運(yùn)行。答案：電離層監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括電離層電子密度、電子溫度、電離層底部高度、電離層總電子含量等參數(shù)的測(cè)量。監(jiān)測(cè)的意義在于了解電離層狀態(tài)及其變化規(guī)律，預(yù)測(cè)電離層騷擾，評(píng)估其對(duì)無(wú)線電通信、導(dǎo)航定位、衛(wèi)星通信等系統(tǒng)的影響，保障這些系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并為空間天氣學(xué)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。四、計(jì)算題1.解析思路：根據(jù)臨界頻率公式f_c=sqrt(Ne/e*80.3/h)，其中f_c為臨界頻率，Ne為電子密度，e為電子電荷，h為電離層高度。已知f=10MHz,f_c=8MHz，需要計(jì)算當(dāng)h=100km時(shí)Ne是否滿足臨界條件。若f>f_c，則發(fā)生全反射。答案：臨界頻率f_c=8MHz，工作頻率f=10MHz，f>f_c，且電離層高度h=100km時(shí)，該無(wú)線電波可以發(fā)生全反射。2.解析思路：等離子體頻率公式f_p=sqrt(Ne/e*80.3/h)，其中f_p為等離子體頻率，Ne為電子密度，e為電子電荷，h為電離層高度。已知TEC=5x10^12electrons/m^2，即Ne=5x10^12electrons/m^3，h=100km，代入公式計(jì)算f_p。答案：等離子體頻率f_p=8.49MHz(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))。五、論述題解析思路：電離層對(duì)氣象預(yù)報(bào)的影響主要體現(xiàn)在對(duì)衛(wèi)星遙感的干擾和修正。例如，電離層延遲會(huì)影響GPS、氣象衛(wèi)星等對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度，需要進(jìn)行修正；電離層騷擾可能導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)中斷，影響氣象數(shù)據(jù)傳輸。此外，電離層狀態(tài)可以作為某些氣象現(xiàn)象的間接指標(biāo)，例如，電離層暴通常與太陽(yáng)活動(dòng)劇烈有關(guān)，而太陽(yáng)活動(dòng)也會(huì)影響地球大氣環(huán)流，從而間接影響天氣。答案：電離層對(duì)氣象預(yù)報(bào)的影響主要體現(xiàn)在對(duì)衛(wèi)星遙感的干擾和修正。首先，電離層延遲會(huì)影響GPS、氣象衛(wèi)星等對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度，特別是高精度定位和測(cè)高數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行電離層延遲修正才能獲得準(zhǔn)確的地面氣象參數(shù)。其次，電離層騷擾可能導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)中斷或質(zhì)量下降，影響氣象數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，對(duì)極端天氣事件的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)造成困難。此外，電離層狀態(tài)可以作為某些氣象現(xiàn)