2025年大學(xué)《大氣科學(xué)》專業(yè)題庫——?dú)庀髷?shù)據(jù)分析與應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪項(xiàng)不屬于氣象觀測的基本要素？A.溫度B.氣壓C.風(fēng)速D.水汽含量E.放射狀向心加速度2.在描述一個(gè)氣象要素的統(tǒng)計(jì)特征時(shí)，哪一項(xiàng)反映了其集中趨勢？A.方差B.標(biāo)準(zhǔn)差C.均值D.距平E.極差3.對于一組呈正態(tài)分布的氣象數(shù)據(jù)，約68%的數(shù)據(jù)落在均值的哪個(gè)范圍內(nèi)？A.±1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差B.±2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差C.±3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差D.0到1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之間E.1到2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之間4.在進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)插值時(shí)，線性插值通常適用于什么情況？A.數(shù)據(jù)點(diǎn)分布非常稀疏B.數(shù)據(jù)點(diǎn)之間存在明顯的非線性關(guān)系C.需要快速得到近似結(jié)果D.插值點(diǎn)位于數(shù)據(jù)分布的極值點(diǎn)附近E.數(shù)據(jù)量極大，計(jì)算資源有限5.氣壓梯度力的方向是指向：A.高壓區(qū)B.低壓區(qū)C.氣壓等值線方向D.氣壓等值線垂直方向E.地球自轉(zhuǎn)偏向力方向6.以下哪種天氣圖分析方法常用于判斷氣流的垂直運(yùn)動性質(zhì)？A.等壓面分析B.溫壓場分析C.鋒面分析D.位溫分析E.氣壓梯度分析7.氣象要素的距平是指該要素的：A.累計(jì)值B.平均值C.與平均值的差值D.最大值E.最小值8.相關(guān)系數(shù)的絕對值越接近1，表示兩個(gè)變量之間的：A.線性關(guān)系越弱B.線性關(guān)系越強(qiáng)C.非線性關(guān)系越強(qiáng)D.相關(guān)性越不顯著E.偶然性越大9.時(shí)間序列分析中，描述數(shù)據(jù)長期變化趨勢的方法通常不包括：A.移動平均法B.指數(shù)平滑法C.趨勢外推法D.自相關(guān)函數(shù)分析E.主成分分析10.氣象數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的主要目的是：A.增加數(shù)據(jù)量B.提高數(shù)據(jù)精度和可靠性C.壓縮數(shù)據(jù)存儲空間D.簡化數(shù)據(jù)處理流程E.去除所有數(shù)據(jù)二、填空題1.氣象數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差是_______的平方根。2.統(tǒng)計(jì)分析中，衡量數(shù)據(jù)離散程度的另一個(gè)重要指標(biāo)是_______。3.繪制天氣圖時(shí)，常用的等值線有_______線和_______線。4.氣象要素的統(tǒng)計(jì)特征包括_______、方差、極值等。5.在使用回歸分析方法時(shí)，需要關(guān)注模型的_______和_______。6.對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理的主要目的是為了_______。7.數(shù)值天氣預(yù)報(bào)初值分析中，常用到_______場和_______場。8.概率密度函數(shù)描述了隨機(jī)變量取某個(gè)特定值的_______。9.誤差按性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差和_______。10.常用的氣象數(shù)據(jù)分析軟件有_______、_______等（請?zhí)顚憙煞N）。三、判斷題1.()均值為零的隨機(jī)變量，其方差一定為零。()2.()相關(guān)系數(shù)的取值范圍為[-1,1]。()3.()插值方法只能用于已知數(shù)據(jù)點(diǎn)的內(nèi)插。()4.()統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性總是高于經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)。()5.()冷鋒過境時(shí)，氣壓通常呈下降趨勢。()6.()氣象要素的距平值為正，表示該要素值高于其平均值。()7.()時(shí)間序列分析只能用于分析氣象要素的長期趨勢。()8.()所有的異常數(shù)據(jù)都必須被剔除。()9.()數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型是集合預(yù)報(bào)。()10.()氣象數(shù)據(jù)分析只涉及定量的計(jì)算。()四、簡答題1.簡述異常值的定義及其在氣象數(shù)據(jù)處理中的意義。2.解釋什么是氣象數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)，并說明其在大氣科學(xué)中的應(yīng)用。3.簡述天氣圖分析中，繪制等值線的基本原則。4.比較線性插值與非線性插值（如拋物線插值）在原理和適用性上的主要區(qū)別。五、計(jì)算題1.某氣象站觀測到某天4個(gè)時(shí)次的海平面氣壓值（hPa）分別為：1020,1018,1024,1022。計(jì)算這一天的平均海平面氣壓及其日變率（即氣壓差值）。2.已知某地兩天的氣溫（°C）數(shù)據(jù)如下：第一天：15,18,16,14,17第二天：12,10,11,13,14計(jì)算這兩天的平均氣溫，并比較哪一天的氣溫波動更大（提示：可以計(jì)算方差或標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行比較）。六、綜合應(yīng)用題假設(shè)你獲得了一段某氣象站連續(xù)6天的每日最高氣溫?cái)?shù)據(jù)（°C）：30,32,31,33,35,34。請運(yùn)用你所學(xué)的氣象數(shù)據(jù)分析知識，對該數(shù)據(jù)序列進(jìn)行初步分析。至少包括以下內(nèi)容：1.計(jì)算這6天的平均最高氣溫。2.計(jì)算這6天最高氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差，并簡單解釋其含義。3.分析這6天最高氣溫是否存在明顯的上升或下降趨勢（可定性描述）。4.如果需要預(yù)測第7天的最高氣溫，請給出你的初步預(yù)測思路（無需進(jìn)行具體計(jì)算）。試卷答案一、選擇題1.E2.C3.A4.C5.B6.D7.C8.B9.E10.B二、填空題1.方差2.極差3.氣壓；溫度4.均值5.可解釋性；預(yù)測能力6.消除隨機(jī)波動（或平滑噪聲）7.氣壓；溫度8.概率9.隨機(jī)誤差10.GrADS；Python三、判斷題1.×2.√3.√4.×5.√6.√7.×8.×9.×10.×四、簡答題1.答案：異常值是指數(shù)據(jù)集中與其他數(shù)據(jù)顯著偏離的觀測值。在氣象數(shù)據(jù)處理中，其意義在于：可能反映了真實(shí)的極端天氣事件或儀器故障，需要保留并分析；也可能是由觀測誤差或數(shù)據(jù)傳輸錯誤引起，需要識別并剔除或修正，以保證數(shù)據(jù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。解析思路：首先定義異常值。然后闡述其在氣象數(shù)據(jù)中的雙重角色（真實(shí)或錯誤）。最后說明處理異常值的重要性（保留真實(shí)信息，剔除錯誤信息，保證結(jié)果可靠）。2.答案：自相關(guān)函數(shù)描述了一個(gè)時(shí)間序列中，序列在滯后不同時(shí)間間隔（k）時(shí)，兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的值之間的線性相關(guān)關(guān)系的強(qiáng)度。其在大氣科學(xué)中的應(yīng)用廣泛，例如：用于判斷氣象時(shí)間序列（如氣溫、風(fēng)速）是否具有隨機(jī)性（自相關(guān)函數(shù)趨于零表示隨機(jī)）；用于識別和提取時(shí)間序列中的周期性信號；是構(gòu)建自回歸模型（AR模型）的基礎(chǔ)，用于短期天氣預(yù)報(bào)或氣候預(yù)測。解析思路：先定義自相關(guān)函數(shù)（序列自身在不同時(shí)間滯后下的相關(guān)性）。然后說明其主要應(yīng)用：判斷隨機(jī)性、識別周期性、構(gòu)建AR模型。結(jié)合大氣科學(xué)實(shí)例。3.答案：繪制氣象要素等值線圖的基本原則包括：①選擇合適的比例尺；②根據(jù)要素特性確定等值線間隔，間隔通常均勻，重要區(qū)域可加密；③等值線原則上不能相交，在閉合區(qū)域內(nèi)部必須畫出中心值；④等值線應(yīng)通過數(shù)據(jù)點(diǎn)；⑤同一張圖上應(yīng)繪制幾種要素的等值線時(shí)，應(yīng)避免混淆；⑥圖面應(yīng)清晰美觀，注記齊全準(zhǔn)確。解析思路：列出繪制等值線的主要規(guī)范要求，如比例尺選擇、間隔確定、不能相交、要通過數(shù)據(jù)點(diǎn)、避免混淆、清晰美觀等。4.答案：線性插值基于兩個(gè)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)之間連線（直線）來估計(jì)中間點(diǎn)的值。其原理簡單，計(jì)算量小，適用于數(shù)據(jù)變化較為平穩(wěn)或呈線性趨勢的情況。非線性插值（如拋物線插值）則假設(shè)三個(gè)或更多已知數(shù)據(jù)點(diǎn)之間存在二次或更高次曲線關(guān)系，通過擬合曲線來估計(jì)中間點(diǎn)的值。非線性插值通常能提供更精確的結(jié)果，尤其適用于數(shù)據(jù)變化劇烈或呈曲線趨勢的情況，但計(jì)算相對復(fù)雜。解析思路：分別解釋兩種插值的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和適用場景。對比兩者的差異，重點(diǎn)在于插值函數(shù)的復(fù)雜度和對數(shù)據(jù)變化趨勢的適應(yīng)性。五、計(jì)算題1.答案：*平均海平面氣壓=(1020+1018+1024+1022)/4=4084/4=1021hPa。*日變率（氣壓差值）=|最高氣壓-最低氣壓|=|1024-1018|=6hPa。*（或計(jì)算每天與平均值的差值：1020-1021=-1,1018-1021=-3,1024-1021=+3,1022-1021=+1。日變率為這些差值的絕對值之和/個(gè)數(shù)=(1+3+3+1)/4=8/4=2hPa。但題目問的是日最大差值，即6hPa。）**修正：根據(jù)題目問法“日變率（即氣壓差值）”，更可能指單日內(nèi)最大最小值的差值。**日變率（單日最大最小差值）=max(1020,1018,1024,1022)-min(1020,1018,1024,1022)=1024-1018=6hPa。*平均日變率（若指平均每日的波動）=[(1020-1018)+(1024-1022)+(1024-1018)+(1022-1020)]/4=[2+2+6+2]/4=12/4=3hPa。**最佳答案應(yīng)為題目意圖的“單日最大波動”：*日變率（單日最大最小差值）=1024-1018=6hPa。2.答案：*第一天平均氣溫=(15+18+16+14+17)/5=80/5=16°C。*第二天平均氣溫=(12+10+11+13+14)/5=60/5=12°C。*計(jì)算方差（以第一天為例）：*(15-16)2+(18-16)2+(16-16)2+(14-16)2+(17-16)2=(-1)2+(2)2+(0)2+(-2)2+(1)2=1+4+0+4+1=10。*方差=10/5=2°C2。*計(jì)算第二天方差：*(12-12)2+(10-12)2+(11-12)2+(13-12)2+(14-12)2=(0)2+(-2)2+(-1)2+(1)2+(2)2=0+4+1+1+4=10。*方差=10/5=2°C2。*比較結(jié)果：兩天平均氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差均為√2°C≈1.41°C。由于方差相同，說明這兩天的氣溫波動幅度是相當(dāng)?shù)?。?注：如果采用標(biāo)準(zhǔn)差比較，結(jié)果相同；如果采用極差比較，第一天極差=18-14=4，第二天極差=14-10=4，結(jié)果也相同。題目提示計(jì)算方差/標(biāo)準(zhǔn)差，方差結(jié)果為2°C2。）**修正：方差計(jì)算無誤，但比較部分可更精確：**第一天方差=2°C2，標(biāo)準(zhǔn)差≈1.41°C。*第二天方差=2°C2，標(biāo)準(zhǔn)差≈1.41°C。*結(jié)論：兩天平均氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差相同，均為約1.41°C，因此可以認(rèn)為這兩天的氣溫波動幅度基本相同。六、綜合應(yīng)用題1.答案：平均最高氣溫=(30+32+31+33+35+34)/6=195/6=32.5°C。2.答案：*各天氣溫與均值的差值：-2.5,-0.5,-1.5,0.5,2.5,1.5。*差值平方：6.25,0.25,2.25,0.25,6.25,2.25。*差值平方和：6.25+0.25+2.25+0.25+6.25+2.25=17.5。*方差=17.5/6≈2.92°C2。*標(biāo)準(zhǔn)差=√2.92≈1.71°C。*含義：該氣象站這6天最高氣溫的標(biāo)準(zhǔn)差約為1.71°C，表示這6天最高氣溫值圍繞其平均值32.5°C波動的典型幅度約為