2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——大氣光學(xué)性質(zhì)對(duì)氣候變化的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)，每題2分，共20分）1.在可見光波段，大氣中的主要散射成分是？A.水汽B.二氧化碳C.瑞利氣溶膠D.米氏氣溶膠2.下列哪種氣體對(duì)近紅外波段的輻射具有強(qiáng)烈的吸收能力？A.氧氣（O2）B.氮?dú)猓∟2）C.水汽（H2O）D.氮氧化物（NOx）3.大氣透明度主要取決于？A.大氣壓力B.溫度C.大氣中懸浮顆粒物和氣態(tài)污染物的濃度D.太陽活動(dòng)4.地表反照率指的是？A.地表吸收太陽輻射的比率B.地表反射太陽輻射的比率C.地表發(fā)射長(zhǎng)波輻射的比率D.地表與大氣之間的熱量交換效率5.瑞利散射的主要特征是？A.散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的四次方成反比B.散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的平方成正比C.散射強(qiáng)度與波長(zhǎng)無關(guān)D.只發(fā)生在氣溶膠粒子周圍6.下列哪種氣溶膠類型通常具有較大的半徑，對(duì)短波輻射的散射效果顯著？A.海鹽氣溶膠B.硅酸鹽氣溶膠C.碳黑氣溶膠D.大氣硫酸鹽氣溶膠7.綠色植物通過光合作用吸收CO2，同時(shí)釋放O2，這一過程對(duì)大氣成分和輻射平衡有何主要影響？A.增加大氣對(duì)短波輻射的吸收，降低地表溫度B.增加大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸收，升高地表溫度C.減少大氣對(duì)短波輻射的吸收，增加地表溫度D.減少大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸收，降低地表溫度8.云層對(duì)氣候系統(tǒng)的主要影響之一是？A.增強(qiáng)對(duì)太陽輻射的吸收，導(dǎo)致全球變暖B.增強(qiáng)對(duì)太陽輻射的反射，導(dǎo)致全球變冷C.增強(qiáng)對(duì)地球長(zhǎng)波輻射的吸收，導(dǎo)致全球變暖D.減少對(duì)地球長(zhǎng)波輻射的吸收，導(dǎo)致全球變冷9.全球變暖背景下，冰川融化可能間接影響大氣光學(xué)性質(zhì)的方式是？A.增加大氣中的水汽含量，增強(qiáng)溫室效應(yīng)B.減少大氣中的水汽含量，削弱溫室效應(yīng)C.增加地表反照率，增強(qiáng)對(duì)太陽輻射的反射D.減少地表反照率，增強(qiáng)對(duì)太陽輻射的吸收10.氣溶膠的“第一間接效應(yīng)”（直接效應(yīng)）主要指？A.氣溶膠直接吸收太陽輻射，導(dǎo)致大氣升溫B.氣溶膠直接散射太陽輻射，導(dǎo)致到達(dá)地面的太陽輻射減少C.氣溶膠作為凝結(jié)核，促進(jìn)云的形成，改變?cè)频奈⑽锢硖匦訢.氣溶膠與云滴碰撞，導(dǎo)致云滴增長(zhǎng)加速二、填空題（請(qǐng)將正確答案填在橫線上，每空2分，共20分）1.大氣對(duì)太陽輻射的選擇性吸收和散射，使得天空呈現(xiàn)_________色，而日落日落日出時(shí)天空呈現(xiàn)_________色。2.溫室氣體主要通過吸收地球發(fā)射的_________輻射，并向所有方向再輻射，部分能量返回地表，從而導(dǎo)致地球表面溫度升高。3.大氣輻射傳輸過程主要包括太陽輻射的_________、_________和_________三個(gè)過程。4.云的反射太陽輻射的能力稱為_________，其值越大，云對(duì)短波輻射的削弱作用越強(qiáng)。5.除了溫室效應(yīng)，大氣氣溶膠還可以通過_________效應(yīng)和_________效應(yīng)影響氣候。6.能夠有效散射藍(lán)光的粒子半徑通常比散射紅光的粒子半徑_________（填“大”或“小”）。7.冰晶云比水滴云具有更高的_________，因此對(duì)地球輻射平衡的影響更為顯著。8.人類活動(dòng)向大氣排放的硫氧化物和氮氧化物，主要通過形成_________氣溶膠，影響大氣光學(xué)性質(zhì)。9.地球能量平衡的收支狀況可以用到達(dá)地面的太陽輻射、地表反射的太陽輻射、大氣吸收和散射的太陽輻射以及地表發(fā)射的長(zhǎng)波輻射之間的_________來表示。10.遙感技術(shù)在觀測(cè)大氣光學(xué)性質(zhì)方面的重要應(yīng)用包括測(cè)量大氣中的_________濃度和_________分布。三、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題，每題5分，共25分）1.簡(jiǎn)述瑞利散射和米氏散射的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)述溫室效應(yīng)的物理機(jī)制。3.簡(jiǎn)述氣溶膠對(duì)氣候的“第二間接效應(yīng)”（反演效應(yīng)）的基本過程。4.簡(jiǎn)述云對(duì)地球能量平衡的兩種主要影響（即云的增溫效應(yīng)和冷卻效應(yīng)）。5.簡(jiǎn)述觀測(cè)大氣光學(xué)性質(zhì)的主要方法有哪些？四、論述題（請(qǐng)就下列問題展開論述，每題10分，共30分）1.論述大氣中氣溶膠的來源及其對(duì)大氣光學(xué)性質(zhì)和氣候系統(tǒng)的潛在影響。2.結(jié)合實(shí)例，論述水汽在大氣輻射過程和氣候變化中的作用。3.論述人類活動(dòng)如何改變大氣光學(xué)性質(zhì)，并分析其對(duì)區(qū)域和全球氣候可能產(chǎn)生的影響。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.B5.A6.D7.B8.B9.A10.B二、填空題1.藍(lán)；橙紅2.長(zhǎng)波3.吸收；散射；透射4.反射率5.直接；間接6.小7.反射率8.硫酸鹽9.平衡10.二氧化碳；氣溶膠三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先回答瑞利散射和米氏散射的定義（前者針對(duì)尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的粒子，后者針對(duì)尺寸與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)牧Ｗ樱?。然后分別闡述兩者的散射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的變化規(guī)律（瑞利散射與波長(zhǎng)四次方成反比，米氏散射則表現(xiàn)為在可見光波段有某個(gè)散射峰值，且對(duì)不同波長(zhǎng)的散射差異不如瑞利散射顯著）。最后比較散射角特性（瑞利散射在前后向散射最強(qiáng)，米氏散射在前后向散射較弱，側(cè)向散射較強(qiáng)）。2.解析思路：首先說明溫室效應(yīng)的基本概念（地球大氣層捕獲熱量，使地表溫度高于無大氣情況）。然后詳細(xì)描述過程：太陽短波輻射到達(dá)地球，部分被地表吸收，地表升溫后向外發(fā)射長(zhǎng)波輻射（紅外線）。大氣中的溫室氣體（如CO2,H2O,CH4等）選擇性地吸收這些長(zhǎng)波輻射，并向各個(gè)方向再次輻射，部分能量返回地表，導(dǎo)致地表能量增加，溫度升高。3.解析思路：首先說明第二間接效應(yīng)的概念（由氣溶膠引起的云的微物理變化，進(jìn)而影響云的輻射特性）。然后描述過程：氣溶膠作為凝結(jié)核，使得云滴數(shù)量增多、尺寸變小。這導(dǎo)致云的含水量增加，但有效反射率（反照率）可能降低（因?yàn)楦嗟墓饩€被小水滴散射出去）。同時(shí)，小云滴更容易蒸發(fā)和凍結(jié)。如果蒸發(fā)，增加了大氣水汽，可能形成更高、更冷的云層，反射更多太陽輻射。如果凍結(jié)，可能形成冰晶云，其反射率通常高于水滴云，并且冰晶的升華過程也會(huì)消耗水汽。這些變化最終可能導(dǎo)致云的輻射冷卻效應(yīng)增強(qiáng)。4.解析思路：首先區(qū)分云的類型及其對(duì)輻射的影響：低云（如積云、層云）通常較厚，含有大量水滴，對(duì)太陽輻射的反射能力強(qiáng)（冷卻效應(yīng)為主）。高云（如卷云）通常較薄，含有冰晶，對(duì)地球發(fā)射的長(zhǎng)波輻射有較強(qiáng)的吸收和反射能力（但反射太陽輻射能力較弱），總體上對(duì)地球而言有增溫效應(yīng)。然后結(jié)合云量、云層厚度、云的類型等因素說明云的凈效應(yīng)：低云為主的云系通常導(dǎo)致地球表面和低層大氣溫室效應(yīng)增強(qiáng)（冷卻作用），而高云為主的云系或薄云層通常導(dǎo)致溫室效應(yīng)減弱（增溫作用）。5.解析思路：首先列舉地基觀測(cè)方法：使用光度計(jì)、輻射計(jì)等儀器測(cè)量特定波段的光譜輻射通量。然后列舉衛(wèi)星遙感方法：利用衛(wèi)星上搭載的輻射計(jì)（如MODIS,VIIRS,MISR等）獲取地表和大氣參數(shù)的反演產(chǎn)品，如氣溶膠光學(xué)厚度、水汽含量、云參數(shù)等。還可以提及探空儀器（如ceilometer）測(cè)量氣溶膠廓線。四、論述題1.解析思路：*來源：分為自然源（如火山爆發(fā)、海浪飛沫、土壤揚(yáng)塵、生物燃燒等）和人為源（如化石燃料燃燒、工業(yè)排放、農(nóng)業(yè)活動(dòng)、揚(yáng)塵道路等）。闡述不同來源的氣溶膠類型及其特點(diǎn)。*對(duì)光學(xué)性質(zhì)的影響：氣溶膠改變了大氣對(duì)太陽輻射的吸收和散射特性。不同類型、大小、形狀的氣溶膠具有不同的光學(xué)厚度和消光截面，影響大氣透明度、太陽輻射的垂直分布和到達(dá)地表的總量。*對(duì)氣候系統(tǒng)的影響：通過直接影響（吸收/散射太陽輻射，改變地表能量平衡）和間接影響（改變?cè)频奈⑽锢硖匦?，進(jìn)而改變?cè)频妮椛涮匦裕﹣碛绊憵夂?。例如，硫酸鹽氣溶膠通常具有冷卻效應(yīng)，而黑碳?xì)馊苣z則具有顯著的增溫效應(yīng)。2.解析思路：*輻射過程中的作用：水汽是大氣中最主要的溫室氣體，對(duì)地球長(zhǎng)波輻射有強(qiáng)烈的吸收和發(fā)射作用，是維持地球表面溫度的關(guān)鍵因素。水汽也參與大氣中的許多輻射傳輸過程，如溫室效應(yīng)、平流層臭氧形成等。云的形成和蒸發(fā)過程也深受水汽影響，云本身是重要的輻射強(qiáng)迫因子。*氣候變化中的作用：水汽的濃度和分布對(duì)天氣和氣候有顯著影響，如影響降水、氣溫、濕度等。在全球變暖背景下，水汽循環(huán)可能發(fā)生改變（水汽放大效應(yīng)），進(jìn)一步加劇氣候變化。水汽的變化也與其他溫室氣體、氣溶膠、云等氣候系統(tǒng)要素之間存在復(fù)雜的相互作用和反饋。3.解析思路：*改變大氣光學(xué)性質(zhì)的方式：人類活動(dòng)（特別是燃燒化石燃料、工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)）排放了大量的溫室氣體（如CO2,CH4）和氣溶膠（如硫酸鹽、黑碳、氮氧化物形成的氣溶膠）。這些物質(zhì)改變了大氣成分，進(jìn)而改變了大氣對(duì)太陽和地球輻射的吸收、散射特性。*對(duì)區(qū)域和全球氣候的影響：*溫室氣體：增強(qiáng)了大氣對(duì)地球長(zhǎng)波輻射的吸收（溫室效應(yīng)），導(dǎo)致全球變暖。*氣溶膠：*直接效應(yīng)：大部分氣溶膠（如硫酸鹽）散射太陽輻射，導(dǎo)致到達(dá)地面的太陽輻射減