2025年大學《大氣科學-數(shù)值天氣預報基礎》考試備考試題及答案解析?單位所屬部門：________姓名：________考場號：________考生號：________一、選擇題1.數(shù)值天氣預報中，用于描述大氣垂直運動的物理量是（）A.水汽含量B.溫度C.氣壓D.氣流速度答案：D解析：氣流速度是描述大氣垂直運動的關鍵物理量，直接反映了大氣在垂直方向上的運動狀態(tài)。水汽含量、溫度和氣壓雖然對大氣運動有重要影響，但它們主要描述的是大氣的熱力性質(zhì)和靜力穩(wěn)定狀況，而不是直接的垂直運動。2.數(shù)值天氣預報模型中，網(wǎng)格點的選擇主要依據(jù)是（）A.地理位置的重要性B.氣象要素變化的劇烈程度C.計算資源的限制D.氣象觀測站的分布答案：C解析：數(shù)值天氣預報模型的網(wǎng)格點選擇受到計算資源的嚴格限制。雖然地理位置的重要性、氣象要素變化的劇烈程度和氣象觀測站的分布都會影響網(wǎng)格點的優(yōu)化，但最終決定因素是計算資源能夠支持的網(wǎng)格分辨率。過高的分辨率會超出計算資源的承受能力，導致模型無法運行。3.大氣中的水汽輸送主要依靠（）A.大氣環(huán)流B.地面風C.氣流上升D.水汽擴散答案：A解析：大氣環(huán)流是水汽在全球范圍內(nèi)進行輸送的主要動力機制。雖然地面風、氣流上升和水汽擴散也對局地水汽輸送有貢獻，但大氣環(huán)流能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍、長距離的水汽傳輸，是水汽輸送的主要方式。4.數(shù)值天氣預報中，初值誤差的累積會導致（）A.模擬結(jié)果逐漸偏離實況B.模擬結(jié)果逐漸趨于穩(wěn)定C.模擬結(jié)果突然跳躍D.模擬結(jié)果保持不變答案：A解析：根據(jù)混沌理論，數(shù)值天氣預報系統(tǒng)具有對初值高度敏感的特性。即使是很小的初值誤差，也會隨著時間的推移呈指數(shù)級增長，導致模擬結(jié)果逐漸偏離實際大氣狀態(tài)。這是數(shù)值天氣預報存在預測時效限制的根本原因。5.大氣靜力穩(wěn)定性的判斷依據(jù)是（）A.氣溫垂直遞減率B.氣壓垂直遞減率C.水汽含量垂直分布D.氣流速度垂直分量答案：A解析：大氣靜力穩(wěn)定性主要取決于氣溫垂直遞減率與干絕熱遞減率的對比關系。當氣溫垂直遞減率大于干絕熱遞減率時，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)；反之則為穩(wěn)定狀態(tài)。氣壓垂直遞減率、水汽含量垂直分布和氣流速度垂直分量雖然與大氣穩(wěn)定性有關，但不是直接判斷依據(jù)。6.數(shù)值天氣預報中，物理過程的參數(shù)化方案主要解決（）A.模型網(wǎng)格過粗的問題B.模型計算效率問題C.模型邊界層處理問題D.模型內(nèi)存占用問題答案：A解析：物理過程的參數(shù)化方案是為了解決模型網(wǎng)格過粗導致無法直接模擬的小尺度物理過程的問題。通過引入半經(jīng)驗半理論的關系式，近似描述這些過程對大尺度天氣系統(tǒng)的影響，從而在降低計算成本的同時保持模擬的準確性。7.大氣波動能量耗散的主要機制是（）A.熱傳導B.水汽輸送C.頻散效應D.阻尼效應答案：D解析：大氣波動能量耗散主要依靠阻尼效應，包括大氣內(nèi)部摩擦和與其他系統(tǒng)的能量交換。熱傳導、水汽輸送和頻散效應雖然也會影響大氣能量分布，但不是主要的波動能量耗散機制。8.數(shù)值天氣預報的預報時效主要受（）A.模型分辨率的影響B(tài).初值準確性的影響C.大氣系統(tǒng)尺度的限制D.計算資源的影響答案：C解析：數(shù)值天氣預報的預報時效主要受大氣系統(tǒng)自身運動特性的限制。根據(jù)大氣科學理論，大尺度天氣系統(tǒng)的運動速度決定了預報時效的上限。雖然模型分辨率、初值準確性和計算資源都會影響預報質(zhì)量，但無法從根本上突破大氣系統(tǒng)運動特性的限制。9.大氣邊界層的主要特征是（）A.氣溫垂直遞減率顯著B.水汽含量水平梯度大C.氣流速度垂直分量小D.氣壓水平梯度小答案：A解析：大氣邊界層是大氣與地表相互作用的薄層，其主要特征是氣溫垂直遞減率顯著，通常存在逆溫層。水汽含量水平梯度大、氣流速度垂直分量小和氣壓水平梯度小雖然也是邊界層的特征，但最典型的特征是氣溫垂直遞減率的變化。10.數(shù)值天氣預報中，模型誤差的主要來源是（）A.模型物理過程的簡化B.計算資源的限制C.初值誤差的累積D.氣象觀測資料的誤差答案：A解析：數(shù)值天氣預報模型誤差主要來源于模型物理過程的簡化。由于大氣過程極其復雜，模型無法完全精確地描述所有物理過程，這種簡化必然導致模擬結(jié)果與實況存在偏差。計算資源的限制、初值誤差的累積和氣象觀測資料的誤差雖然也會產(chǎn)生模型誤差，但主要誤差來源是物理過程的簡化。11.數(shù)值天氣預報模型中，采用有限差分方法求解偏微分方程的主要目的是（）A.提高模型計算精度B.簡化模型物理過程C.增強模型并行計算能力D.適應不規(guī)則計算區(qū)域答案：A解析：有限差分方法是數(shù)值天氣預報中求解偏微分方程最基本的方法之一。其主要目的是將連續(xù)的偏微分方程離散化為離散網(wǎng)格點上的代數(shù)方程組，從而能夠在計算機上實現(xiàn)大氣運動方程的數(shù)值模擬。雖然有限差分方法也有助于簡化問題、增強并行計算能力或適應不規(guī)則區(qū)域，但其最主要的目的還是提高模型計算精度，通過選擇合適的差分格式和步長來逼近連續(xù)方程的解。12.大氣中的絕熱過程主要特征是（）A.水汽交換發(fā)生B.與外界有能量交換C.內(nèi)能變化僅由溫度變化引起D.氣壓保持不變答案：C解析：大氣中的絕熱過程是指系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的過程。在絕熱過程中，氣體的內(nèi)能變化完全由溫度變化引起，即氣體膨脹或壓縮時對外做功或外界對氣體做功導致的內(nèi)能變化。水汽交換發(fā)生與否取決于過程是否達到飽和，與過程是否絕熱無關。雖然絕熱過程與外界沒有熱量交換，但并不意味著氣壓保持不變，氣壓會隨著溫度和體積的變化而變化。13.數(shù)值天氣預報中，地形對大氣環(huán)流的影響主要體現(xiàn)在（）A.改變大氣靜力穩(wěn)定性B.引起局地風場變化C.增加大氣波動能量耗散D.減少水汽輸送效率答案：B解析：地形對大氣環(huán)流的影響主要體現(xiàn)在引起局地風場變化。山脈會迫使氣流繞行，產(chǎn)生山地風、谷風等局地風系；地形的高低起伏也會導致氣壓分布差異，進而影響大尺度氣流的走向和強度。雖然地形也會改變大氣靜力穩(wěn)定性、增加大氣波動能量耗散或減少水汽輸送效率，但其最直接、最顯著的影響是引起局地風場的變化。14.大氣中的鋒面系統(tǒng)通常對應（）A.氣溫水平梯度小的區(qū)域B.氣壓水平梯度大的區(qū)域C.水汽含量垂直梯度大的區(qū)域D.氣流速度垂直分量大的區(qū)域答案：B解析：大氣中的鋒面是冷暖氣團交界的界面，其特征是水平方向上氣象要素（如溫度、濕度、氣壓等）發(fā)生劇烈變化，導致氣壓水平梯度顯著增大。鋒面附近常常伴有云、雨、風等劇烈天氣現(xiàn)象。氣溫水平梯度小、水汽含量垂直梯度大和氣流速度垂直分量大雖然可能與鋒面有關，但不是鋒面系統(tǒng)最典型的特征。15.數(shù)值天氣預報模型中，濾波技術(shù)的主要作用是（）A.提高模型計算效率B.消除模型誤差C.平滑高頻噪聲D.增強模型并行能力答案：C解析：數(shù)值天氣預報模型中，由于計算網(wǎng)格有限和物理過程參數(shù)化的原因，模型輸出常常包含高頻噪聲，這些噪聲會干擾對真實大氣現(xiàn)象的分析。濾波技術(shù)通過對模型輸出數(shù)據(jù)進行處理，可以有效地平滑高頻噪聲，提取出更有意義的大尺度或中尺度信號，從而提高預報產(chǎn)品的質(zhì)量。16.大氣中的輻射過程主要涉及（）A.水汽的相變B.大氣垂直運動C.太陽能與地球的能量交換D.氣流的水平輻合答案：C解析：大氣中的輻射過程主要涉及太陽能與地球之間的能量交換。太陽輻射是地球的主要能量來源，通過短波輻射到達地球表面，再以長波輻射的形式由地球向外層空間散失。這個過程對地球的能量收支和大氣溫度結(jié)構(gòu)有著決定性的影響。水汽的相變、大氣的垂直運動和氣流的水平輻合雖然也是大氣的重要物理過程，但它們主要不是輻射過程涉及的內(nèi)容。17.數(shù)值天氣預報中，模型驗證的主要目的是（）A.評估模型計算精度B.調(diào)整模型物理參數(shù)C.確定模型最優(yōu)分辨率D.選擇合適的預報時效答案：A解析：數(shù)值天氣預報模型驗證的主要目的是評估模型模擬結(jié)果與實際觀測之間的符合程度，即評估模型的計算精度。通過比較模型輸出的氣象要素（如溫度、濕度、風速等）與觀測資料，可以判斷模型在多大程度上能夠準確地反映真實大氣狀態(tài)。調(diào)整模型物理參數(shù)、確定模型最優(yōu)分辨率和選擇合適的預報時效雖然也與模型應用相關，但它們不是模型驗證的主要目的，驗證結(jié)果可以為這些后續(xù)工作提供依據(jù)。18.大氣邊界層內(nèi)，近地面層的特征是（）A.氣溫水平梯度顯著B.水汽含量垂直變化劇烈C.風速隨高度呈指數(shù)減小D.氣壓隨高度線性遞減答案：C解析：大氣邊界層內(nèi)，近地面層（也常稱為行星邊界層）是大氣與地表相互作用最強烈的區(qū)域。在這個區(qū)域內(nèi)，地表摩擦力對氣流有顯著影響，導致風速隨高度增加而減小。根據(jù)對數(shù)律，風速隨高度呈指數(shù)減小是近地面層最典型的特征。氣溫水平梯度顯著、水汽含量垂直變化劇烈和氣壓隨高度線性遞減雖然也可能出現(xiàn)，但不是近地面層最本質(zhì)的特征。19.數(shù)值天氣預報中，集合預報方法的主要優(yōu)勢是（）A.提高模型計算效率B.估計預報不確定性C.簡化模型物理過程D.增強模型并行能力答案：B解析：數(shù)值天氣預報中的集合預報方法通過運行多個略有差異的模型初始場或模型配置，產(chǎn)生一組可能的天氣發(fā)展路徑，從而能夠量化預報結(jié)果的不確定性。這是集合預報方法最核心的優(yōu)勢，它為決策者提供了關于預報概率和可能誤差范圍的信息。提高模型計算效率、簡化模型物理過程和增強模型并行能力雖然可能是集合預報系統(tǒng)的某些技術(shù)特點，但不是其方法本身的主要優(yōu)勢。20.大氣波動中，重力波的特征是（）A.只能在平流層中傳播B.沿水平方向無能量傳播C.能量以機械能形式為主D.振動周期與波長成反比答案：C解析：大氣波動中，重力波是由于大氣垂直運動受到重力約束而產(chǎn)生的波動。其特征是能量主要以機械能（動能和勢能）的形式傳播，沒有熱量的直接交換。重力波可以傳播到平流層甚至更高層，但并非只能在平流層傳播。沿水平方向，重力波也能傳播能量，但其主要能量傳播方向是垂直的。重力波的振動周期與波長之間沒有簡單的反比關系。因此，能量以機械能形式為主是重力波最典型的特征。二、多選題1.數(shù)值天氣預報模型中，影響模型計算精度的因素主要有（）A.模型網(wǎng)格分辨率B.時間步長大小C.物理過程參數(shù)化方案D.氣象觀測資料質(zhì)量E.計算平臺性能答案：ABCD解析：數(shù)值天氣預報模型的計算精度受到多種因素的綜合影響。模型網(wǎng)格分辨率越細，越能捕捉到小尺度細節(jié)，但計算量增大（E不直接決定精度，而是影響計算效率和成本）。時間步長大小必須滿足數(shù)值穩(wěn)定性條件，過大會導致數(shù)值擴散或振動，影響精度（B）。物理過程參數(shù)化方案對模擬結(jié)果有顯著影響，簡化和假設可能導致偏差（C）。氣象觀測資料的質(zhì)量直接影響初值精度，進而影響預報精度（D）。計算平臺性能主要影響計算速度和可用分辨率，而非直接精度。2.大氣靜力穩(wěn)定性的判據(jù)涉及（）A.氣溫垂直遞減率B.水汽含量垂直分布C.大氣層結(jié)能量D.氣流垂直速度E.氣壓垂直遞減率答案：AC解析：大氣靜力穩(wěn)定性主要取決于大氣層結(jié)的慣性穩(wěn)定性，其判據(jù)是氣溫垂直遞減率與理論絕熱遞減率的對比關系。當實際氣溫垂直遞減率大于干絕熱遞減率時，大氣不穩(wěn)定；小于干絕熱遞減率時，大氣穩(wěn)定；介于兩者之間時，大氣處于中性平衡狀態(tài)。大氣層結(jié)能量（如位溫）的變化反映了層結(jié)穩(wěn)定性的狀態(tài)（C）。水汽含量垂直分布、氣流垂直速度和氣壓垂直遞減率雖然與大氣狀態(tài)有關，但不是直接判斷大氣靜力穩(wěn)定性的物理量。3.數(shù)值天氣預報中，物理過程參數(shù)化方案需要考慮（）A.模型網(wǎng)格分辨率B.目標區(qū)域氣候特征C.模擬氣象要素類型D.觀測資料的時空分布E.計算資源的限制答案：ABCD解析：物理過程參數(shù)化方案的制定是一個復雜的過程，需要綜合考慮多種因素。模型網(wǎng)格分辨率決定了參數(shù)化方案需要解決的空間尺度問題（A）。目標區(qū)域氣候特征（如季風區(qū)、干旱區(qū)）的不同，需要采用不同的參數(shù)化參數(shù)或方案（B）。不同的模擬氣象要素（如降水、輻射）需要不同的參數(shù)化方法（C）。觀測資料的時空分布和質(zhì)量會影響參數(shù)化方案的驗證和改進（D）。計算資源的限制會影響參數(shù)化方案的復雜程度和計算效率要求（E）。因此，這些因素都需要在參數(shù)化方案設計中加以考慮。4.大氣環(huán)流的主要特征包括（）A.全球范圍的大氣運動B.垂直方向上的熱量輸送C.季節(jié)性變化D.水汽的全球分布E.近地面層的小尺度湍流答案：ABCD解析：大氣環(huán)流是指大氣在全球范圍內(nèi)的宏觀運動模式，其主要特征包括在全球范圍內(nèi)進行大規(guī)模的物質(zhì)（如熱量、水汽）輸送（A、B）。大氣環(huán)流具有明顯的季節(jié)性變化，例如季風環(huán)流（C）。它也控制著全球水汽的分布和降水格局（D）。雖然大氣環(huán)流也影響著近地面層的小尺度湍流（E），但這通常被視為更小尺度的現(xiàn)象，不是大氣環(huán)流本身的主要特征。大氣環(huán)流更多關注的是中高層大尺度系統(tǒng)。5.數(shù)值天氣預報模型初值分析的主要內(nèi)容包括（）A.對觀測資料進行質(zhì)量控制B.對觀測資料進行時空插值C.計算背景場D.診斷分析E.修正背景場答案：ABCE解析：數(shù)值天氣預報模型的初值分析是生成初始場的關鍵步驟，主要包括對收集到的氣象觀測資料進行質(zhì)量控制，剔除不合理或矛盾的數(shù)據(jù)（A）。由于觀測資料在空間和時間分布上是不均勻的，需要對觀測資料進行時空插值，生成格點上的初始值（B）。在此基礎上，利用觀測資料和物理規(guī)律計算出一個代表無觀測誤差時的理想狀態(tài)，即背景場（C）。然后，通過統(tǒng)計方法（如最優(yōu)插值）將觀測分析結(jié)果從觀測點修正到背景場上，得到最終的初始分析場（E）。診斷分析（D）通常是在模型運行結(jié)束后進行的，用于分析模擬結(jié)果，不屬于初值分析的范疇。6.大氣波動按水平尺度分類主要包括（）A.全球尺度波動B.中尺度波動C.小尺度波動D.慣性波動E.調(diào)和波動答案：ABC解析：大氣波動可以根據(jù)其水平尺度進行分類。全球尺度波動（A）影響范圍覆蓋整個半球或全球，如行星波。中尺度波動（B）的尺度通常在幾百公里到幾公里之間，如天氣尺度的波動。小尺度波動（C）的尺度小于幾公里，如湍流脈動。慣性波動（D）是指由于地球自轉(zhuǎn)效應而產(chǎn)生的水平運動，其特征是周期接近一個恒星日。調(diào)和波動（E）通常指具有正弦或余弦形式的周期運動，可以描述某些波動成分，但不是按尺度分類的主要方式。因此，按水平尺度分類主要分為全球尺度、中尺度和小尺度波動。7.數(shù)值天氣預報模型中，常用的坐標系有（）A.直角坐標系B.柱面坐標系C.球面坐標系D.自然坐標系E.橢球坐標系答案：ABC解析：數(shù)值天氣預報模型在描述大氣運動時，需要選擇合適的坐標系。直角坐標系（A）適用于均勻或近似均勻的介質(zhì)，但在全球模型中不常用。柱面坐標系（B）和球面坐標系（C）更適合描述具有球?qū)ΨQ或旋轉(zhuǎn)對稱特征的大氣系統(tǒng)，全球模型通常采用球面坐標系或其變種。自然坐標系（D）是微分幾何中的一種坐標系，不常用于天氣預報模型的整體結(jié)構(gòu)。橢球坐標系（E）雖然地球近似橢球體，但在大多數(shù)數(shù)值模型中仍采用球面坐標系進行簡化。因此，常用的坐標系主要是直角、柱面和球面坐標系。8.大氣邊界層內(nèi)，近地面層的特征包括（）A.氣溫日變化顯著B.風速隨高度呈指數(shù)減小C.水汽含量垂直分布均勻D.地表摩擦力影響顯著E.氣流具有波動特性答案：ABD解析：大氣邊界層內(nèi)，近地面層（行星邊界層）緊貼地表，其特征受地表影響顯著。氣溫日變化在近地面層最為劇烈和顯著（A）。由于地表摩擦力的作用，風速隨高度增加而減小，在近地面層表現(xiàn)為指數(shù)律或?qū)?shù)律（B）。地表摩擦力也使得近地面層的氣流方向與高空風不一致，并具有波動特性（E）。水汽含量垂直分布不均勻，通常近地面水汽含量較高（C錯誤）。因此，近地面層的顯著特征包括氣溫日變化顯著、風速隨高度呈指數(shù)減小以及地表摩擦力影響顯著。9.數(shù)值天氣預報中，影響預報準確性的因素有（）A.模型分辨率B.初始場精度C.物理過程參數(shù)化方案D.計算時效要求E.氣象觀測系統(tǒng)答案：ABCE解析：數(shù)值天氣預報的準確性受到多種因素的綜合影響。模型分辨率越高，越能分辨小尺度系統(tǒng)，但會提高計算成本（A）。初始場（分析場）的精度直接影響預報的起始狀態(tài)，誤差會隨時間累積，影響預報準確性（B）。物理過程參數(shù)化方案對模擬結(jié)果有重要貢獻，方案的準確性直接影響預報質(zhì)量（C）。氣象觀測系統(tǒng)的質(zhì)量、覆蓋范圍和時空密度決定了初始場的精度，進而影響預報準確性（E）。計算時效要求（D）主要影響預報的可用時間，而不是預報的準確性本身。10.大氣中的絕熱過程類型包括（）A.干絕熱過程B.濕絕熱過程C.假絕熱過程D.等壓過程E.等溫過程答案：ABC解析：大氣中的絕熱過程是指系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的過程。根據(jù)過程中水汽相變情況，絕熱過程可分為干絕熱過程（B濕空氣未達到飽和，沒有水汽相變）、濕絕熱過程（B濕空氣達到飽和，發(fā)生水汽相變）和假絕熱過程（C濕空氣絕熱上升或下降導致飽和狀態(tài)變化，但近似認為水汽相變迅速進行，過程可視為干絕熱過程的平均值）。等壓過程（D）指氣壓保持不變的過程，絕熱過程也可以發(fā)生在等壓條件下，但等壓不是絕熱過程的分類依據(jù)。等溫過程（E）是溫度保持不變的過程，與絕熱過程（內(nèi)能變化通常不為零）不同。因此，絕熱過程的類型主要包括干絕熱、濕絕熱和假絕熱過程。11.數(shù)值天氣預報模型中，有限差分格式的選擇需要考慮（）A.數(shù)值穩(wěn)定性B.計算精度C.編程復雜度D.邊界條件處理E.模型物理過程答案：ABCD解析：數(shù)值天氣預報模型采用有限差分方法離散化偏微分方程時，格式的選擇至關重要。有限差分格式的選擇需要首先保證數(shù)值穩(wěn)定性，這是模型能夠正常運行的前提（A）。其次，需要考慮計算精度，即差分格式對原微分方程的逼近程度，不同的格式有不同的截斷誤差（B）。編程復雜度也是實際應用中需要考慮的因素，過于復雜的格式會增加編程和維護難度（C）。邊界條件的處理能力也是選擇差分格式時需要考慮的因素，不同的格式可能適用于不同的邊界條件類型（D）。模型物理過程（E）本身是模型要模擬的對象，不是選擇差分格式的依據(jù)，但物理過程的復雜性會影響對差分格式精度的要求。12.大氣波動現(xiàn)象包括（）A.慣性振蕩B.拋物線地轉(zhuǎn)波C.重力波D.長周期擺動E.短波急流答案：ABCE解析：大氣波動是大氣運動的一種重要形式，表現(xiàn)為大氣質(zhì)點或要素圍繞其平均狀態(tài)的周期性或準周期性變化。慣性振蕩（A）是由于地球自轉(zhuǎn)效應引起的地轉(zhuǎn)風隨高度變化而產(chǎn)生的波動。拋物線地轉(zhuǎn)波（B）是在地轉(zhuǎn)平衡條件下，波動相速度與波長成比例的波動。重力波（C）是大氣中密度擾動以重力為恢復力進行振蕩的現(xiàn)象。長周期擺動（D）通常指大氣環(huán)流中具有較長周期（如數(shù)天到數(shù)周）的低頻振蕩，如遙相關模式。短波急流（E）是指大氣中波長較短、傳播速度較快的波動現(xiàn)象，常與高空急流相伴。這些都是典型的大氣波動現(xiàn)象。13.數(shù)值天氣預報模型物理過程參數(shù)化方案需要解決的關鍵問題有（）A.參數(shù)化過程的能量守恒B.參數(shù)化過程的水平方向平均C.參數(shù)化過程的垂直方向擴散D.參數(shù)化方案的計算效率E.參數(shù)化方案的預報技巧答案：BCDE解析：數(shù)值天氣預報模型由于網(wǎng)格分辨率有限，無法直接模擬所有尺度的物理過程，需要采用參數(shù)化方案進行近似描述。參數(shù)化方案設計需要解決多個關鍵問題。首先，需要考慮如何處理物理過程在水平方向上的平均效應（B），因為模型網(wǎng)格點代表的是區(qū)域平均值。其次，需要考慮物理過程在垂直方向上的擴散或混合（C），如云的生成和消散。參數(shù)化方案必須高效，以滿足實際預報對計算時間的要求（D）。最終目標是提高預報技巧，即參數(shù)化方案輸出的結(jié)果要盡可能接近實況（E）。雖然參數(shù)化方案應力求能量守恒（A），但在實際中往往難以完全實現(xiàn)，某些方案可能允許有限的能量誤差。因此，B、C、D、E是參數(shù)化方案需要解決的關鍵問題。14.大氣邊界層內(nèi)，次表層（行星邊界層底部以上至混合層頂部或近地面層）的特征可能包括（）A.氣溫垂直梯度較小B.風速隨高度變化平緩C.水汽含量接近飽和D.湍流交換活躍E.邊界層頂?shù)拇嬖诖鸢福篈BCD解析：大氣邊界層內(nèi)，次表層位于行星邊界層底部（地表）以上，通常延伸到混合層頂部或近地面層。該層的特征受地表影響減弱，但仍與地表有密切聯(lián)系。由于混合或湍流交換，次表層的氣溫垂直梯度通常較?。ˋ），風速隨高度的變化也相對平緩（B）。水汽含量可能接近飽和（C），尤其是在有云的條件下。湍流交換仍然活躍（D），但活躍程度可能低于混合層。邊界層頂（E）是整個行星邊界層頂部的邊界，不是次表層的特征。因此，次表層的特征可能包括氣溫垂直梯度較小、風速隨高度變化平緩、水汽含量接近飽和和湍流交換活躍。15.數(shù)值天氣預報模型驗證方法包括（）A.絕對誤差分析B.相對誤差分析C.技巧評分D.統(tǒng)計診斷E.模型對比試驗答案：ABCDE解析：數(shù)值天氣預報模型的驗證是為了評估模型模擬結(jié)果與實際觀測之間的符合程度，常用的驗證方法包括多種形式。絕對誤差分析（A）計算模擬值與觀測值之間的差值。相對誤差分析（B）計算誤差相對于觀測值的比例。技巧評分（C）如相關系數(shù)、均方根誤差等，綜合評價模擬值與觀測值的接近程度。統(tǒng)計診斷（D）用于分析模擬結(jié)果中的統(tǒng)計特征是否與實況一致，如頻譜分析、氣候場對比等。模型對比試驗（E）是將待驗證模型與其他模型（如其他版本的模型、其他機構(gòu)發(fā)布的預報）的輸出結(jié)果進行比較。這些方法從不同角度評估模型的性能。16.大氣中的絕熱冷卻過程可能發(fā)生在（）A.氣塊絕熱上升B.氣塊絕熱下沉C.干燥空氣中溫度下降D.濕空氣中水汽凝結(jié)E.氣溫隨時間恒定變化答案：ABCD解析：大氣中的絕熱冷卻是指空氣塊在絕熱條件下（與外界無熱量交換）溫度下降的過程。這個過程可能發(fā)生在以下幾種情況：氣塊絕熱上升（A），由于氣壓降低，空氣膨脹做功，內(nèi)能減少導致溫度下降。氣塊絕熱下沉（B），空氣被壓縮，外界對空氣做功，內(nèi)能增加導致溫度升高，但下沉過程如果伴隨輻射冷卻等也可能導致降溫。干燥空氣中溫度下降（C），指干燥空氣絕熱膨脹時，由于沒有水汽相變釋放潛熱，溫度會下降。濕空氣中水汽凝結(jié)（D），當絕熱上升的濕空氣達到飽和并發(fā)生水汽凝結(jié)時，會釋放出潛熱，這個過程稱為絕熱冷卻（或絕熱增溫），但凝結(jié)本身伴隨的空氣膨脹也會導致溫度下降。氣溫隨時間恒定變化（E）描述的是等溫過程，不是絕熱過程。因此，絕熱冷卻可能發(fā)生在A、B、C、D所描述的情況。17.數(shù)值天氣預報模型中，網(wǎng)格點布置方式可能包括（）A.等距網(wǎng)格B.非等距網(wǎng)格C.投影網(wǎng)格D.橢球網(wǎng)格E.覆蓋網(wǎng)格答案：ABCE解析：數(shù)值天氣預報模型在地球球面上進行模擬時，需要將連續(xù)的球面離散化為網(wǎng)格點。網(wǎng)格點的布置方式有多種。等距網(wǎng)格（A）是指相鄰網(wǎng)格點之間的距離在所有方向上都相等，簡單但會導致經(jīng)度方向間距隨緯度變化。非等距網(wǎng)格（B）可以調(diào)整網(wǎng)格間距以適應地球形狀或特定需求。投影網(wǎng)格（C）是將球面投影到平面上形成的網(wǎng)格，如蘭勃特投影網(wǎng)格。覆蓋網(wǎng)格（E）是指將球面分割成多個扇形區(qū)域，每個區(qū)域使用局部坐標系或投影方式布置網(wǎng)格。橢球網(wǎng)格（D）不是常見的網(wǎng)格布置方式。因此，常見的網(wǎng)格布置方式包括等距網(wǎng)格、非等距網(wǎng)格、投影網(wǎng)格和覆蓋網(wǎng)格。18.大氣波動按周期分類主要包括（）A.慣性周期波動B.日周期波動C.潮汐波動D.季節(jié)性周期波動E.長周期擺動答案：ABCE解析：大氣波動可以根據(jù)其周期進行分類。慣性周期波動（A）是受地球自轉(zhuǎn)影響而產(chǎn)生的周期性波動，周期接近一個恒星日（約23小時56分）。日周期波動（B）主要指由地球自轉(zhuǎn)和日照變化引起的日變化現(xiàn)象，如日射、氣溫、風等的日周期變化。季節(jié)性周期波動（D）是指周期與地球公轉(zhuǎn)相關的波動，如年周期變化和更長周期的變化。長周期擺動（E）是指周期為數(shù)天到數(shù)月的低頻波動，如行星波和遙相關。潮汐波動（C）主要是由月球和太陽引力引起的海水周期性漲落，雖然大氣也有類似的海潮現(xiàn)象，但在大氣波動分類中，通常不將純粹的潮汐波動列為大氣波動的類型，除非特指大氣的潮汐波動。因此，慣性周期、日周期、季節(jié)性周期和長周期擺動是大氣波動按周期分類的主要類型。19.數(shù)值天氣預報中，影響初始場質(zhì)量的因素有（）A.觀測資料的時空密度B.觀測資料的精度C.數(shù)據(jù)同化方法D.模型物理過程E.計算平臺性能答案：ABC解析：數(shù)值天氣預報的初始場質(zhì)量直接決定了預報的起始狀態(tài)，進而影響預報的準確性。影響初始場質(zhì)量的主要因素包括觀測資料的時空密度（A），觀測站點分布越均勻，時間分辨率越高，初始場越能反映真實大氣狀態(tài)。觀測資料的精度（B）直接影響同化結(jié)果，不準確的觀測會導致初始場產(chǎn)生偏差。數(shù)據(jù)同化方法（C）是將觀測資料融入背景場生成分析場的技術(shù)，方法的優(yōu)劣直接影響初始場的質(zhì)量。模型物理過程（D）影響背景場的計算，進而影響同化效果，但它不是直接影響初始場質(zhì)量的初始資料相關因素。計算平臺性能（E）主要影響數(shù)據(jù)處理和模型運行的速度，而不是初始場本身的質(zhì)量。因此，觀測資料的時空密度、精度和數(shù)據(jù)同化方法是影響初始場質(zhì)量的關鍵因素。20.大氣邊界層內(nèi)，混合層（行星邊界層頂部或近地面層以上）的特征是（）A.氣溫垂直梯度較小B.風速隨高度變化顯著C.水汽含量均勻D.湍流交換強烈E.邊界層頂?shù)拇嬖诖鸢福篈CD解析：大氣邊界層內(nèi)，混合層通常位于行星邊界層底部（地表）以上，是行星邊界層頂部或近地面層以上的一段區(qū)域。混合層的主要特征是湍流交換強烈（D），地表的動量、熱量和水汽通過強烈的垂直湍流混合進入混合層上部，導致混合層內(nèi)的氣象要素垂直分布比較均勻。由于湍流混合，混合層的氣溫垂直梯度通常較小（A）。水汽含量在混合層內(nèi)也趨于均勻（C）。風速隨高度的變化在混合層內(nèi)相對平緩，不如近地面層劇烈（B）。邊界層頂（E）是混合層上部的邊界，不是混合層本身的特征。因此，混合層的特征是氣溫垂直梯度較小、水汽含量均勻和湍流交換強烈。三、判斷題1.數(shù)值天氣預報模型中，更高的時間步長通常意味著更高的計算精度。（）答案：錯誤解析：數(shù)值天氣預報模型中，時間步長的選擇必須滿足數(shù)值穩(wěn)定性條件。根據(jù)CFL條件，時間步長的大小與空間步長和模型方程的離散格式有關。通常情況下，時間步長過長會導致數(shù)值不穩(wěn)定，產(chǎn)生虛假的振蕩，反而降低計算精度，甚至使得模型無法運行。因此，更高的時間步長并不一定意味著更高的計算精度，過大的時間步長反而會損害精度。2.大氣靜力穩(wěn)定的大氣層結(jié)，其絕熱遞減率必然大于氣溫垂直遞減率。（）答案：正確解析：大氣靜力穩(wěn)定性是指大氣層結(jié)抵抗垂直運動的特性。根據(jù)定義，當大氣的實際氣溫垂直遞減率小于干絕熱遞減率時，大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)，即靜力穩(wěn)定。濕絕熱遞減率通常介于干絕熱遞減率和實際氣溫垂直遞減率之間。因此，在靜力穩(wěn)定的大氣層結(jié)中，實際氣溫垂直遞減率必然小于干絕熱遞減率，通常也小于濕絕熱遞減率。題目中的表述“絕熱遞減率”泛指干絕熱遞減率和濕絕熱遞減率，只要小于實際氣溫垂直遞減率，大氣就處于穩(wěn)定狀態(tài)。因此，該說法正確。3.數(shù)值天氣預報模型中的物理過程參數(shù)化方案都是精確模擬物理過程的。（）答案：錯誤解析：數(shù)值天氣預報模型由于計算資源的限制，無法直接模擬所有尺度的物理過程，需要采用參數(shù)化方案進行近似描述。參數(shù)化方案是基于統(tǒng)計或半理論方法建立的簡化關系式，用以描述小尺度物理過程對大尺度環(huán)流的影響。由于參數(shù)化方案依賴于簡化假設和統(tǒng)計關系，它只能近似模擬物理過程的主要特征，不可避免地存在誤差，因此說參數(shù)化方案都是精確模擬物理過程的是不正確的。4.大氣波動總是沿著水平方向傳播能量。（）答案：錯誤解析：大氣波動是大氣運動的一種形式，表現(xiàn)為大氣質(zhì)點或要素圍繞其平均狀態(tài)的周期性或準周期性變化。雖然許多大氣波動（如行星波、重力波）確實以一定速度在水平方向傳播能量，但并非所有波動都是水平傳播的。例如，重力波在垂直方向上的傳播同樣重要，且能量主要在垂直方向上傳遞。此外，某些小尺度湍流脈動也可能在空間上做隨機游走，其能量傳遞方式更為復雜。因此，說大氣波動總是沿著水平方向傳播能量是不全面的，也是錯誤的。5.絕熱過程中，由于與外界沒有熱量交換，空氣的溫度不會發(fā)生變化。（）答案：錯誤解析：絕熱過程是指系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的過程。但在絕熱過程中，空氣的溫度仍然會發(fā)生變化。例如，當空氣絕熱上升時，氣壓降低導致空氣膨脹，內(nèi)能減少，溫度下降；當空氣絕熱下沉時，氣壓增加導致空氣壓縮，外界對空氣做功，內(nèi)能增加，溫度升高。因此，絕熱過程并非溫度不變的過程，而是內(nèi)能變化僅由機械功引起的過過程。6.數(shù)值天氣預報的初始場只需要精確知道地表的溫度和高度。（）答案：錯誤解析：數(shù)值天氣預報的初始場是指模擬開始時刻整個大氣空間的氣象要素（如溫度、氣壓、風速、濕度等）的分布。初始場的精度對預報結(jié)果有決定性影響。因此，初始場不僅需要精確知道地表的溫度和高度，還需要知道高空各個層次的溫度、氣壓、濕度、風速等要素的分布。只有獲得整個大氣空間的初始狀態(tài)，數(shù)值天氣預報模型才能準確地模擬大氣運動的發(fā)展。7.大氣邊界層的高度是固定不變的。（）答案：錯誤解析：大氣邊界層是大氣與地表相互作用的薄層，其高度受多種因素影響而變化，不是一個固定值。邊界層的高度通常在晴朗無風、太陽輻射強的白天達到最大，稱為混合層高度；在夜間或強風天氣，邊界層高度會顯著降低。因此，大氣邊界層的高度是動態(tài)變化的，而不是固定不變的。8.數(shù)值天氣預報模型可以完全準確地模擬所有天氣現(xiàn)象。（）答案：錯誤解析：數(shù)值天氣預報模型是基于大氣動力學和熱力學方程組，通過計算機進行數(shù)值模擬來預測未來天氣變化的方法。然而，由于大氣系統(tǒng)極其復雜，模型在物理過程描述、計算方