2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣科學(xué)中的生物-非生物因素分析考試時(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)字母填涂在答題卡相應(yīng)位置。）1.下列哪一項(xiàng)是導(dǎo)致地球能量平衡和大氣溫度結(jié)構(gòu)的主要非生物因素？A.大氣中的水蒸氣含量B.地球的自轉(zhuǎn)C.地球表面的植被覆蓋類型D.人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物2.大氣中二氧化碳濃度增加，主要會(huì)增強(qiáng)哪種輻射過程，從而導(dǎo)致全球變暖？A.太陽可見光到達(dá)地面的過程B.地面長(zhǎng)波輻射向大氣的逆輻射過程C.平流層臭氧吸收紫外線的過程D.大氣中水蒸氣凝結(jié)釋放潛熱的過程3.植物通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，并將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，這一過程對(duì)大氣碳循環(huán)的主要影響是：A.直接減少大氣中的溫室氣體濃度B.增加大氣中的水蒸氣含量C.導(dǎo)致大氣氧濃度下降D.改變大氣垂直溫度分布4.蒸散發(fā)過程主要受哪些非生物因素的強(qiáng)烈影響？A.大氣成分、土壤有機(jī)質(zhì)含量B.太陽輻射、地表溫度、空氣濕度、風(fēng)速C.植被類型、大氣CO?濃度、降水D.海拔高度、大氣壓力、地形坡度5.森林砍伐對(duì)區(qū)域氣候可能產(chǎn)生的直接負(fù)面影響包括：A.增加區(qū)域降水B.降低區(qū)域蒸散發(fā)量C.增強(qiáng)區(qū)域局地?zé)釐u效應(yīng)D.減少區(qū)域二氧化碳吸收能力6.生物源揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）在大氣中可以通過光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧，這對(duì)空氣質(zhì)量的影響是：A.直接導(dǎo)致酸雨B.降低大氣能見度，形成光化學(xué)煙霧C.增強(qiáng)大氣對(duì)太陽紫外線的吸收D.減緩全球變暖進(jìn)程7.碳循環(huán)中，海洋吸收大氣中的二氧化碳主要通過哪些物理過程？A.植物光合作用B.大氣對(duì)流混合C.海水蒸發(fā)和生物呼吸D.化學(xué)沉淀和海洋生物泵8.生態(tài)系統(tǒng)對(duì)大氣變化的響應(yīng)，例如森林反芻效應(yīng)（受干旱脅迫導(dǎo)致釋放更多CO?），體現(xiàn)了：A.生物因素對(duì)非生物因素的直接反饋B.非生物因素對(duì)生物因素的直接反饋C.生物與非生物因素之間的雙向耦合D.大氣成分對(duì)大氣成分的循環(huán)反饋9.全球變暖背景下，北極海冰融化對(duì)大氣系統(tǒng)的主要影響之一是：A.增加大氣中水蒸氣含量B.減少對(duì)太陽輻射的反射，進(jìn)一步加劇變暖（冰-鋁反饋）C.直接降低大氣溫度D.減緩大氣環(huán)流強(qiáng)度10.識(shí)別和評(píng)估生物因素與非生物因素在特定大氣現(xiàn)象（如局地降水變化）中相對(duì)貢獻(xiàn)和相互作用，主要體現(xiàn)了大氣科學(xué)研究的哪種能力？A.定量計(jì)算能力B.概念記憶能力C.綜合分析能力D.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.溫室氣體能夠吸收并重新輻射地球表面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射，導(dǎo)致部分能量被困在大氣中，從而產(chǎn)生______效應(yīng)，進(jìn)而影響地球的能量平衡和表面溫度。2.大氣中的水循環(huán)（蒸發(fā)、凝結(jié)、降水、徑流）與______循環(huán)（特別是水汽輸送和降水過程）密切相關(guān)，并受到地表植被覆蓋和土地利用變化的顯著影響。3.植被通過______作用吸收大氣中的二氧化碳，通過______作用釋放二氧化碳，其凈效應(yīng)對(duì)大氣碳平衡至關(guān)重要。4.生物排放的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）在大氣中經(jīng)過光化學(xué)反應(yīng)，可以生成具有強(qiáng)氧化性的______，并形成細(xì)顆粒物（PM2.5），嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量。5.大氣成分的長(zhǎng)期變化，特別是______濃度的增加，是驅(qū)動(dòng)當(dāng)前全球變暖和氣候系統(tǒng)變化的主要人為生物-非生物耦合因素之一。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.簡(jiǎn)述大氣輻射平衡的基本過程及其受到非生物因素的主要調(diào)節(jié)機(jī)制。2.闡述陸地生態(tài)系統(tǒng)（如森林）如何通過生物地球化學(xué)循環(huán)影響大氣成分。3.描述一個(gè)具體的生物-非生物相互作用反饋機(jī)制，并說明其對(duì)大氣系統(tǒng)狀態(tài)的影響（可能起到穩(wěn)定作用或加劇變化作用）。四、論述題（每小題10分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置。）1.分析人類活動(dòng)如何通過改變生物因素（如土地利用、植被覆蓋）和非生物因素（如大氣污染物排放）來影響大氣化學(xué)成分和空氣質(zhì)量，并討論其潛在的協(xié)同效應(yīng)。2.探討大氣科學(xué)中研究生物-非生物因素相互作用面臨的主要挑戰(zhàn)，并提出可能的科學(xué)研究方法或途徑來應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.A4.B5.C6.B7.B8.C9.B10.C二、填空題1.溫室2.水3.光合；呼吸4.臭氧5.二氧化碳三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述大氣輻射平衡的基本過程及其受到非生物因素的主要調(diào)節(jié)機(jī)制。答案：大氣輻射平衡是指到達(dá)地面的太陽凈輻射與大氣系統(tǒng)向空間散發(fā)的紅外輻射之差?；具^程包括：太陽短波輻射到達(dá)大氣層頂；部分輻射被大氣分子和氣溶膠散射直接到達(dá)地面（大氣散射），部分被吸收；地面吸收太陽輻射后升溫，向大氣發(fā)射長(zhǎng)波輻射；大氣中的水汽、二氧化碳等溫室氣體吸收地面長(zhǎng)波輻射并向各方向再輻射，部分向上到達(dá)外層空間，部分向下到達(dá)地面（大氣逆輻射）。主要調(diào)節(jié)機(jī)制：太陽輻射強(qiáng)度（受日地距離、太陽活動(dòng)周期等非生物因素影響）；大氣透明度（受云量、氣溶膠、水汽等非生物因素影響）；地表反照率（受地表性質(zhì)如植被、冰雪、城市等非生物因素影響）；溫室氣體濃度（影響大氣吸收和發(fā)射長(zhǎng)波輻射的能力）。解析思路：首先要明確大氣輻射平衡的核心概念（輸入-輸出差）。然后按過程鏈條描述：太陽輻射輸入（到達(dá)頂層、被散射、被吸收）->地面能量收支（吸收太陽輻射、發(fā)射長(zhǎng)波輻射）->大氣能量收支（吸收地面長(zhǎng)波輻射、發(fā)射大氣逆輻射、向空間發(fā)射輻射）。最后重點(diǎn)說明哪些非生物因素（太陽活動(dòng)、云、氣溶膠、地表性質(zhì)、溫室氣體濃度）對(duì)這些過程和最終的平衡值有調(diào)節(jié)作用。2.闡述陸地生態(tài)系統(tǒng)如何通過生物地球化學(xué)循環(huán)影響大氣成分。答案：陸地生態(tài)系統(tǒng)通過生物地球化學(xué)循環(huán)顯著影響大氣成分。最核心的是碳循環(huán)：植物通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳（CO?），將其固定為有機(jī)物，同時(shí)釋放氧氣（O?）；植物和所有生物通過呼吸作用釋放二氧化碳；土壤微生物分解有機(jī)質(zhì)也釋放二氧化碳；燃燒化石燃料和生物質(zhì)會(huì)釋放大量二氧化碳。氮循環(huán)方面，植物吸收大氣中的氮?dú)猓ㄍㄟ^固氮作用）或土壤中的硝酸鹽、銨鹽，將其轉(zhuǎn)化為生物可利用的氮素，這些氮素在植物體內(nèi)，并通過食物鏈傳遞；反硝化作用等過程會(huì)將氮素返回大氣，以氮?dú)猓∟?）形式存在。水循環(huán)方面，植被通過蒸騰作用將大氣中的水蒸氣（H?O）釋放回大氣。這些循環(huán)過程使得生態(tài)系統(tǒng)成為大氣中二氧化碳、氮?dú)猓ú糠郑⑺魵獾任镔|(zhì)的重要源或匯，其變化直接影響大氣成分。解析思路：抓住陸地生態(tài)系統(tǒng)的核心功能——物質(zhì)循環(huán)。重點(diǎn)圍繞最關(guān)鍵的碳循環(huán)展開，說明植物如何吸收CO?、釋放O?，以及呼吸作用等如何釋放CO?。同時(shí)提及氮循環(huán)（固氮、反硝化）和水分循環(huán)（蒸騰）對(duì)大氣氮?dú)?、水蒸氣的影響。?qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)大氣成分中的源匯作用。3.描述一個(gè)具體的生物-非生物相互作用反饋機(jī)制，并說明其對(duì)大氣系統(tǒng)狀態(tài)的影響。答案：一個(gè)具體的反饋機(jī)制是“植被覆蓋率下降-地表反照率增加-局地氣溫升高-進(jìn)一步抑制植被生長(zhǎng)”的反饋。非生物因素：全球變暖導(dǎo)致區(qū)域干旱加?。ǚ巧锔珊担?，或極端高溫事件頻發(fā)。生物因素：干旱或高溫導(dǎo)致植被死亡或生長(zhǎng)衰退，植被覆蓋率下降。相互作用：植被減少導(dǎo)致地表裸露（如土壤、巖石），其反照率通常高于植被覆蓋，對(duì)太陽輻射的反射增強(qiáng)。這減少了地表對(duì)太陽輻射的吸收，但可能導(dǎo)致土壤水分更快蒸發(fā)（非生物過程）。結(jié)果：地表吸收的太陽輻射減少，可能導(dǎo)致地表和近地層空氣溫度相對(duì)下降，但強(qiáng)烈的蒸散發(fā)可能加劇區(qū)域水分脅迫，長(zhǎng)期看抑制了植被恢復(fù)（生物響應(yīng)減弱）。這是一個(gè)可能起到穩(wěn)定作用（通過增加反照率暫時(shí)減緩局地增溫）或加劇變化作用（如果最終導(dǎo)致植被持續(xù)退化，反照率持續(xù)增加且蒸散發(fā)加?。┑膹?fù)雜反饋，具體影響取決于多種因素的強(qiáng)度和相互作用細(xì)節(jié)。另一個(gè)例子是“CO?濃度升高-植物光合速率增加（一定范圍內(nèi)）-生物碳匯增強(qiáng)-大氣CO?濃度進(jìn)一步降低”的潛在負(fù)反饋。解析思路：選擇一個(gè)明確的生物（植被）和非生物（氣候變化、干旱、溫度）因素組合。清晰地描述兩者如何相互作用啟動(dòng)一個(gè)反饋循環(huán)（例如，非生物導(dǎo)致生物變化，生物變化又影響非生物條件，形成閉環(huán)）。分析這個(gè)閉環(huán)的最終效果，說明它可能如何使大氣系統(tǒng)狀態(tài)朝某個(gè)方向發(fā)展（加劇變化或減緩變化），并指出其復(fù)雜性和不確定性。四、論述題1.分析人類活動(dòng)如何通過改變生物因素和非生物因素影響大氣化學(xué)成分和空氣質(zhì)量，并討論其潛在的協(xié)同效應(yīng)。答案：人類活動(dòng)通過多種途徑改變大氣成分和空氣質(zhì)量，涉及生物和非生物因素的共同作用。改變非生物因素方面：燃燒化石燃料（煤、石油、天然氣）和生物質(zhì)釋放大量二氧化硫（SO?）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和顆粒物（PM），直接增加大氣污染物濃度。工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放含氟化合物（如CFCs，已受控）、氨（NH?）等。改變生物因素方面：大規(guī)模土地利用變化，如森林砍伐減少了大氣碳匯（吸收CO?能力下降），而城市擴(kuò)張和農(nóng)業(yè)集約化可能改變地表蒸散發(fā)和局地環(huán)流模式。人類活動(dòng)也通過改變大氣成分間接影響生物過程，例如，CO?濃度升高可能刺激某些植物生長(zhǎng)（光合作用），但也可能改變植物氣孔行為和揮發(fā)性有機(jī)物排放。協(xié)同效應(yīng)體現(xiàn)在：NOx和VOCs在陽光下共同參與光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧（O?）和二次顆粒物，其生成速率可能受兩者濃度協(xié)同控制，加劇空氣污染；城市熱島效應(yīng)（非生物，由人類活動(dòng)引起）可能加劇近地面臭氧和顆粒物的形成；全球變暖（非生物，由人類活動(dòng)引起）可能改變大氣環(huán)流和水汽分布，影響污染物輸送和轉(zhuǎn)化區(qū)域；農(nóng)業(yè)活動(dòng)（生物，氨排放）與交通排放（非生物，NOx排放）共同作用，可能顯著影響區(qū)域氨濃度和酸沉降。這些協(xié)同效應(yīng)使得大氣污染和氣候變化問題更加復(fù)雜，其影響往往大于單一因素作用的疊加。解析思路：首先分別列舉人類活動(dòng)改變的主要非生物因素（污染物排放）和生物因素（土地利用變化、生物過程受影響）。然后重點(diǎn)分析這些改變?nèi)绾沃苯踊蜷g接影響大氣化學(xué)成分和空氣質(zhì)量。最后，著重探討不同人類活動(dòng)影響之間的相互作用點(diǎn)，即協(xié)同效應(yīng)，例如不同污染物之間的化學(xué)協(xié)同、非生物環(huán)境條件（溫度、光）對(duì)污染物生成的影響、不同因素對(duì)同一生物過程（如植被）的復(fù)合影響等，強(qiáng)調(diào)其疊加效應(yīng)和復(fù)雜性。2.探討大氣科學(xué)中研究生物-非生物因素相互作用面臨的主要挑戰(zhàn)，并提出可能的科學(xué)研究方法或途徑。答案：研究生物-非生物因素相互作用面臨的主要挑戰(zhàn)包括：1）時(shí)空尺度差異巨大：生物過程（如植被生長(zhǎng)、生態(tài)系統(tǒng)演替）的時(shí)間尺度從天數(shù)到百年以上，空間尺度從微觀到全球；非生物過程（如大氣環(huán)流、輻射變化）也有不同的時(shí)空尺度，捕捉這些因素的耦合需要多尺度觀測(cè)和模擬。2）系統(tǒng)復(fù)雜性與非線性：生物-非生物相互作用網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)綜復(fù)雜，涉及眾多物種、過程和反饋，且往往是非線性的，難以完全理解和管理。3）觀測(cè)數(shù)據(jù)限制：缺乏能夠同時(shí)、同步、高分辨率地觀測(cè)所有關(guān)鍵生物和非生物因素及其相互作用的數(shù)據(jù)，尤其是在偏遠(yuǎn)地區(qū)或大氣邊界層。4）模型不確定性：包含生物過程的地球系統(tǒng)模型（EarthSystemModels,ESMs）在參數(shù)化、過程代表等方面仍存在較大不確定性，增加了模擬結(jié)果的不確定性。可能的科學(xué)研究方法或途徑：1）加強(qiáng)多平臺(tái)、多手段的立體觀測(cè)：結(jié)合地面站、遙感（衛(wèi)星、航空）、無人機(jī)、系留氣球等，獲取時(shí)空分辨率更高的生物和非生物因子數(shù)據(jù)。2）發(fā)展先進(jìn)的地球系統(tǒng)模型：整合更完善的生物地球化學(xué)循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)過程模塊，提高模型對(duì)復(fù)雜相互作用的模擬能力，并利用數(shù)據(jù)同化技術(shù)改進(jìn)模型。3）利用過程模型和區(qū)域模型進(jìn)行重點(diǎn)區(qū)域研究：針對(duì)關(guān)鍵相互作用區(qū)域進(jìn)行精細(xì)模擬，彌補(bǔ)全球模型分辨率不足的問題。4）開展野外實(shí)驗(yàn)和manipulativeexperiments（如控制