2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——大氣氣象學(xué)中的數(shù)值預(yù)報技術(shù)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填涂在答題卡相應(yīng)位置上。）1.以下哪項不是數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)的主要組成部分？A.大氣動力學(xué)與熱力學(xué)方程組B.數(shù)值離散與時間積分方案C.模式物理過程參數(shù)化方案D.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型2.在數(shù)值模式中，采用隱式時間積分方法的主要目的是為了：A.提高計算效率B.增加模式物理過程復(fù)雜性C.改善數(shù)值穩(wěn)定性D.簡化空間離散格式3.有限差分方法在空間離散時，為了達到二階精度，對時間導(dǎo)數(shù)的處理通常采用：A.前向差分B.后向差分C.中心差分D.微分方程直接積分4.全球大氣模式（GCM）與區(qū)域氣候模式（RCM）最根本的區(qū)別在于：A.模式物理過程參數(shù)化方案不同B.模式水平分辨率和積分時間尺度不同C.所描述的大氣范圍不同D.所使用的數(shù)值積分方法不同5.數(shù)值天氣預(yù)報中的“初值”指的是：A.模式預(yù)測的最終結(jié)果B.預(yù)報開始時刻大氣的實際狀態(tài)C.模式內(nèi)部假設(shè)的初始狀態(tài)D.模式參數(shù)化方案設(shè)定的初始值6.以下哪個物理量在絕熱過程中保持守恒？A.動能B.勢能C.位勢能D.總能量7.數(shù)值模式中，模擬大氣對太陽短波輻射的吸收和散射過程，主要涉及哪個物理過程參數(shù)化？A.輻射傳輸B.大氣環(huán)流C.水汽凝結(jié)與蒸發(fā)D.對流調(diào)整8.在評估數(shù)值天氣預(yù)報質(zhì)量時，連續(xù)時間評分（CRM）主要衡量的是：A.預(yù)報誤差的絕對大小B.預(yù)報時間范圍內(nèi)的平均誤差C.預(yù)報偏差的大小D.預(yù)報與實況的相關(guān)性9.數(shù)值模式中，邊界層過程的參數(shù)化對于預(yù)報什么區(qū)域天氣至關(guān)重要？A.高空急流區(qū)B.大尺度天氣系統(tǒng)C.近地面天氣和氣候D.球面坐標系轉(zhuǎn)換10.將大尺度模式輸出作為初始場，驅(qū)動中尺度模式運行的嵌套技術(shù)稱為：A.模式降尺度B.模式升級C.嵌套模擬D.模式驗證二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置上。）1.數(shù)值天氣預(yù)報的核心思想是利用______求解描述大氣運動的______方程組。2.有限差分方法將連續(xù)的偏微分方程轉(zhuǎn)化為離散的______方程組，在空間網(wǎng)格點上進行求解。3.數(shù)值模式中的“跳號”現(xiàn)象（Rungephenomenon）通常出現(xiàn)在使用______格式離散空間導(dǎo)數(shù)時。4.為了解決非線性方程組的求解問題，數(shù)值模式常采用______或牛頓-拉夫遜方法等迭代技術(shù)。5.大氣輻射傳輸過程需要考慮吸收氣體、______、散射以及大氣路徑長度等因素。6.水汽參數(shù)化方案需要確定水汽的______、______以及相變過程。7.數(shù)值天氣預(yù)報的誤差主要來源于______誤差、______誤差和模式本身的不確定性。8.距離評分（DS）和指數(shù)評分（HI）是常用的數(shù)值預(yù)報評分方法，它們主要用于評估______預(yù)報的準確性。9.區(qū)域氣候模式（RCM）通過______和______，能夠模擬出比GCM更精細的局地氣候特征。10.現(xiàn)代數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)中，物理過程參數(shù)化方案的改進是提高______的關(guān)鍵途徑之一。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述顯式時間積分方法和隱式時間積分方法的主要區(qū)別及其對模式穩(wěn)定性的影響。2.解釋什么是模式初值，并簡述獲取模式初值的主要方法。3.名詞解釋：模式參數(shù)化。4.簡述數(shù)值天氣預(yù)報中常用的兩種評分方法（如TS評分或CRM評分）的基本思想和計算公式的主要構(gòu)成部分。四、論述題（每題10分，共30分。請圍繞下列問題展開論述。）1.試論述數(shù)值模式中物理過程參數(shù)化的必要性和主要挑戰(zhàn)。2.結(jié)合大氣運動的基本方程，簡述數(shù)值模擬中實現(xiàn)守恒律（如質(zhì)量守恒、動量守恒）的重要意義和主要方法。3.分析影響數(shù)值天氣預(yù)報準確性的主要因素，并就如何提高預(yù)報技巧提出至少三點建議。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.C5.B6.C7.A8.D9.C10.C二、填空題1.計算機數(shù)值方法；數(shù)學(xué)2.代數(shù)；差分3.非均勻網(wǎng)格上的高階差分格式4.迭代法5.霧霾粒子6.源匯項；輸送過程7.初始；參數(shù)化8.局地（或短時）9.模式降尺度；嵌套10.預(yù)報精度（或預(yù)報能力）三、簡答題1.解析思路：區(qū)分顯式（時間步長受穩(wěn)定性條件嚴格限制，計算簡單但效率可能低）和隱式（時間步長限制放寬，計算復(fù)雜但效率可能高）的基本原理，并強調(diào)其對模式能否穩(wěn)定運行的核心影響。2.解析思路：解釋模式初值是預(yù)報開始時刻大氣的準確描述，強調(diào)其對預(yù)報結(jié)果的決定性作用，并說明獲取初值通常通過分析觀測資料（如天氣圖、探空、衛(wèi)星）得到。3.解析思路：定義參數(shù)化是模式無法直接求解微尺度物理過程（如云、降水、輻射、對流等）時，使用簡化數(shù)學(xué)公式或統(tǒng)計關(guān)系進行模擬替代的過程。4.解析思路：選擇一種評分方法（如TS評分），解釋其基本思想（衡量預(yù)報準確性的綜合指標，考慮偏差和均方根誤差），并說明計算公式通常涉及實況、預(yù)報、平均值等項。四、論述題1.解析思路：闡述必要性（模式網(wǎng)格分辨率有限，無法直接模擬所有微尺度過程，參數(shù)化是連接宏觀與微觀的關(guān)鍵），分析挑戰(zhàn)（物理過程復(fù)雜性、參數(shù)化方案對分辨率的依賴性、參數(shù)敏感性、驗證困難等）。2.解析思路：結(jié)合連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒）、動量方程（動量守恒），說明守恒律是物理定律的體現(xiàn)，數(shù)值模擬中保證守恒有助于提高模擬的物理一致