大氣輻射考試題庫及答案2025年一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.依據(jù)普朗克輻射定律，溫度為300K的黑體在哪個波段的輻射通量密度最大？（）A.0.5μm（可見光）B.5μm（近紅外）C.10μm（中紅外）D.20μm（遠(yuǎn)紅外）答案：C（根據(jù)維恩位移定律λ_max=2898/T，300K時λ_max≈9.66μm，接近10μm）2.大氣對太陽輻射的散射中，以下哪種情況主要發(fā)生瑞利散射？（）A.波長0.5μm的可見光遇到半徑1μm的水滴B.波長0.6μm的紅光遇到半徑0.1μm的氣溶膠C.波長10μm的紅外輻射遇到半徑100μm的冰晶D.波長0.3μm的紫外線遇到半徑0.01μm的空氣分子答案：D（瑞利散射條件為粒子半徑r<<λ，空氣分子半徑約0.0001μm，遠(yuǎn)小于0.3μm）3.以下哪種氣體對4.3μm波段的CO?吸收帶貢獻(xiàn)最大？（）A.H?O（水汽）B.O?（臭氧）C.N?O（氧化亞氮）D.CO?自身答案：D（氣體對其特征吸收波段的自吸收最顯著，4.3μm是CO?的強(qiáng)吸收帶）4.若某地地表反射率為0.2，太陽常數(shù)為1361W/m2，太陽天頂角為60°（cosθ=0.5），則到達(dá)地表的直接太陽輻射通量（未考慮大氣吸收）約為？（）A.1361×0.5×(1-0.2)=544.4W/m2B.1361×0.5=680.5W/m2C.1361×(1-0.2)=1088.8W/m2D.1361×0.5×0.2=136.1W/m2答案：B（反射率影響的是地表反射的輻射，到達(dá)地表的直接輻射僅與太陽常數(shù)、天頂角有關(guān)，即S=S?×cosθ）5.大氣窗口指的是（）A.大氣對太陽輻射完全透明的波段B.大氣對長波輻射吸收最弱的波段C.云滴對可見光散射最強(qiáng)的波段D.臭氧對紫外線吸收最集中的波段答案：B（大氣窗口主要指8-12μm等長波輻射透過率高的波段，便于衛(wèi)星遙感觀測地表）6.以下哪項不是溫室氣體的共同特征？（）A.分子具有偶極矩或不對稱結(jié)構(gòu)B.在紅外波段有強(qiáng)吸收帶C.主要吸收太陽短波輻射D.濃度變化影響大氣熱平衡答案：C（溫室氣體主要吸收地表發(fā)射的長波輻射，而非太陽短波）7.若某高度大氣的實際溫度遞減率為6K/km，干絕熱遞減率為9.8K/km，濕絕熱遞減率為5K/km，則該層大氣對未飽和空氣的層結(jié)穩(wěn)定度為（）A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.中性D.條件性不穩(wěn)定答案：A（未飽和空氣的穩(wěn)定度判斷依據(jù)是γ<γ_d，此處6<9.8，故穩(wěn)定）8.衛(wèi)星可見光通道主要探測的是（）A.地表發(fā)射的紅外輻射B.大氣后向散射的太陽輻射C.臭氧吸收的紫外輻射D.云頂發(fā)射的微波輻射答案：B（可見光通道接收的是地表/云對太陽輻射的反射或大氣散射的太陽輻射）9.以下哪種現(xiàn)象與大氣逆輻射直接相關(guān)？（）A.白天多云時氣溫比晴天低B.夜間多云時氣溫比晴天高C.赤道地區(qū)太陽輻射強(qiáng)度大D.極地地區(qū)極夜期間氣溫極低答案：B（大氣逆輻射是大氣向地表發(fā)射的長波輻射，夜間多云時大氣逆輻射強(qiáng)，地表降溫慢）10.計算大氣頂凈輻射時，需要考慮（）A.太陽短波入射+大氣反射短波-地表長波出射B.太陽短波入射-大氣/地表反射短波-大氣長波出射+地表長波入射C.太陽短波入射-（大氣+地表）反射短波-大氣頂長波出射D.地表長波出射-大氣逆輻射+太陽短波入射答案：C（凈輻射=入射短波-反射短波-出射長波）11.氣溶膠的輻射強(qiáng)迫效應(yīng)包括（）A.僅散射太陽輻射，產(chǎn)生冷卻效應(yīng)B.僅吸收太陽輻射，產(chǎn)生加熱效應(yīng)C.散射和吸收太陽輻射，同時影響長波輻射D.對輻射無顯著影響答案：C（氣溶膠既通過散射/吸收影響短波，也可作為云凝結(jié)核改變云特性，間接影響長波）12.臭氧主要吸收的太陽輻射波段是（）A.0.2-0.3μm（紫外C）B.0.4-0.7μm（可見光）C.0.7-1.5μm（近紅外）D.8-12μm（熱紅外）答案：A（臭氧在200-300nm的紫外C波段有強(qiáng)吸收，保護(hù)地表生物）13.若地表溫度為290K，根據(jù)斯特藩-玻爾茲曼定律，其黑體輻射通量密度約為（）（σ=5.67×10??W/(m2·K?)）A.5.67×10??×290?≈401W/m2B.5.67×10??×2902≈4.8×10??W/m2C.5.67×10??×290≈1.64×10??W/m2D.5.67×10??×(290+273)?≈？答案：A（斯特藩-玻爾茲曼定律為E=σT?，直接代入計算）14.以下哪種情況會導(dǎo)致大氣溫室效應(yīng)增強(qiáng)？（）A.平流層臭氧濃度增加B.對流層水汽含量減少C.大氣CO?濃度從420ppm上升至450ppmD.地表反射率從0.3增加至0.4答案：C（CO?濃度增加會增強(qiáng)對地表長波輻射的吸收，導(dǎo)致大氣逆輻射增強(qiáng)，溫室效應(yīng)加劇）15.衛(wèi)星紅外遙感反演地表溫度時，最常用的大氣窗口是（）A.0.4-0.7μm（可見光）B.3-5μm（中紅外）C.8-12μm（熱紅外）D.15-20μm（遠(yuǎn)紅外）答案：C（8-12μm是大氣對長波輻射吸收最弱的窗口，便于探測地表發(fā)射的熱輻射）二、填空題（每空1分，共20分）1.黑體是指對任何波長的輻射______和______均為1的理想物體。（吸收比；發(fā)射率）2.大氣對太陽輻射的削弱作用包括______、______和______。（吸收；散射；反射）3.維恩位移定律表達(dá)式為______，其物理意義是______。（λ_max=2898/T；黑體輻射峰值波長與溫度成反比）4.大氣中主要吸收太陽短波輻射的氣體是______和______，主要吸收地表長波輻射的氣體是______和______。（臭氧；氧氣；水汽；二氧化碳）5.地表反射率是指______與______的比值，典型植被的反射率約為______。（反射的太陽輻射；入射的太陽輻射；0.1-0.2）6.大氣逆輻射是指______向______發(fā)射的長波輻射，其強(qiáng)度與______和______密切相關(guān)。（大氣；地表；大氣溫度；大氣中溫室氣體濃度）7.衛(wèi)星微波遙感可穿透云層的原因是______，而紅外遙感在有云時精度下降的原因是______。（微波波長較長，云滴散射弱；云頂溫度與地表溫度差異大，干擾地表輻射信號）三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述瑞利散射與米散射的區(qū)別。答：瑞利散射發(fā)生在粒子半徑r遠(yuǎn)小于入射波長λ（r<<λ）時，散射強(qiáng)度與λ??成正比，主要由空氣分子引起，導(dǎo)致天空呈藍(lán)色；米散射發(fā)生在r與λ相近（r≈λ）時，散射強(qiáng)度與λ?2~λ?相關(guān)，主要由氣溶膠、云滴引起，散射光強(qiáng)在向前方向更顯著，導(dǎo)致霧天呈白色。2.為什么大氣中CO?濃度升高會加劇全球變暖？答：CO?是主要的溫室氣體，其分子振動-轉(zhuǎn)動能級躍遷對應(yīng)4.3μm和15μm的紅外吸收帶。地表發(fā)射的長波輻射（峰值約10μm）在15μm附近被CO?吸收，使大氣增溫；CO?濃度升高后，吸收的長波輻射增加，大氣向地表的逆輻射增強(qiáng)，地表熱量散失減少；同時，大氣頂向外太空發(fā)射的長波輻射因CO?吸收層上移（高層大氣溫度更低）而減少，導(dǎo)致大氣凈輻射收入增加，最終引發(fā)全球變暖。3.比較晴天與陰天夜間地表降溫速率的差異，并從大氣輻射角度解釋。答：晴天夜間地表降溫更快。晴天時，大氣中云量少，溫室氣體（如水汽）濃度較低，大氣逆輻射弱，地表通過長波輻射散失的熱量難以被大氣補(bǔ)償；陰天時，云層（主要由水滴組成）發(fā)射長波輻射的能力強(qiáng)（發(fā)射率接近1），且云底溫度較高，大氣逆輻射顯著增強(qiáng)，地表散失的熱量被云層有效反射回地表，因此降溫速率較慢。4.說明大氣臭氧對地球生命的保護(hù)作用機(jī)制。答：臭氧（O?）主要分布在平流層（20-30km），其分子結(jié)構(gòu)中的雙鍵和三鍵振動對應(yīng)200-300nm（紫外C）和300-360nm（紫外B）的吸收帶。太陽輻射中的短波紫外線（<300nm）幾乎被臭氧完全吸收，中波紫外線（300-320nm）部分被吸收；若臭氧濃度降低，更多有害紫外線到達(dá)地表，會破壞生物DNA、增加皮膚癌發(fā)病率，并影響生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)力（如浮游植物）。5.衛(wèi)星熱紅外遙感如何反演地表溫度？需考慮哪些大氣校正因素？答：熱紅外遙感通過傳感器接收地表發(fā)射的8-12μm熱輻射（大氣窗口），利用普朗克定律將輻射亮度轉(zhuǎn)換為亮溫；但需校正大氣吸收和散射的影響：①大氣本身發(fā)射的熱輻射（向上和向下）；②大氣對地表輻射的衰減（透過率）。常用方法包括單通道算法（需大氣廓線數(shù)據(jù)）、分裂窗算法（利用兩個相鄰窗口的透過率差異）或多通道算法（結(jié)合更多波段減少誤差）。四、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合大氣輻射平衡理論，分析“全球變暖-海冰融化-反照率反饋”的正反饋機(jī)制。答：全球變暖導(dǎo)致極地海冰融化，海冰覆蓋面積減少，而海水的反照率（約0.05-0.1）遠(yuǎn)低于海冰（約0.5-0.8）。反照率降低使地表吸收的太陽短波輻射增加，導(dǎo)致地表和大氣進(jìn)一步增溫（第一階段）；增溫加速海冰融化，反照率繼續(xù)下降，吸收的太陽輻射更多（第二階段）。同時，海冰融化釋放的熱量（潛熱）減少了海洋對大氣的冷卻作用，海洋作為熱容量大的系統(tǒng)，儲存更多熱量后向大氣釋放長波輻射，增強(qiáng)大氣逆輻射（第三階段）。這一過程形成正反饋，使得全球變暖速率超過僅由溫室氣體增加引起的速率，是極地變暖速率高于全球平均的重要原因。2.從大氣輻射角度，論述城市熱島效應(yīng)的形成機(jī)制及緩解措施。答：形成機(jī)制：①下墊面改變：城市地表以水泥、瀝青為主，反照率（約0.1-0.2）低于自然地表（植被約0.1-0.2，土壤約0.15-0.3），但熱容小、導(dǎo)熱率高，白天吸收更多太陽輻射并儲存，夜間釋放長波輻射加熱大氣；②人為熱排放：工業(yè)、交通、建筑散熱直接增加大氣熱量；③溫室氣體與氣溶膠：城市CO?、水汽（空調(diào)排放）濃度高，增強(qiáng)大氣逆輻射；氣溶膠（如PM2.5）通過米散射減少白天太陽輻射（冷卻效應(yīng)），