(2025年)大氣科學(xué)練習(xí)題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.地球大氣中體積占比最高的成分是（）A.氧氣（O?）B.氮?dú)猓∟?）C.二氧化碳（CO?）D.臭氧（O?）2.大氣垂直分層中，溫度隨高度升高而顯著增加的是（）A.對(duì)流層B.平流層C.中間層D.熱層3.地面長(zhǎng)波輻射的主要吸收氣體是（）A.氧氣B.氮?dú)釩.水汽（H?O）D.氬氣（Ar）4.地轉(zhuǎn)風(fēng)的形成是（）達(dá)到平衡的結(jié)果A.氣壓梯度力與摩擦力B.氣壓梯度力與科里奧利力C.科里奧利力與摩擦力D.慣性離心力與氣壓梯度力5.冷鋒過境時(shí)，天氣現(xiàn)象通常表現(xiàn)為（）A.連續(xù)性降水，氣溫緩慢下降B.短暫強(qiáng)降水，氣溫驟降C.無明顯降水，氣溫升高D.大范圍霧，氣壓降低6.全球變暖背景下，赤道太平洋東部海溫異常偏低的現(xiàn)象稱為（）A.厄爾尼諾（ElNi?o）B.拉尼娜（LaNi?a）C.南方濤動(dòng)（SO）D.沃克環(huán)流（WalkerCirculation）7.大氣穩(wěn)定度主要取決于（）A.氣溫垂直遞減率與氣塊絕熱遞減率的對(duì)比B.水平氣壓梯度的大小C.風(fēng)速的垂直切變D.水汽含量的垂直分布8.臺(tái)風(fēng)（颶風(fēng)）的暖心結(jié)構(gòu)主要由（）維持A.地面感熱輸送B.云滴蒸發(fā)冷卻C.潛熱釋放D.太陽(yáng)短波輻射9.城市熱島效應(yīng)的主要成因是（）A.城市植被覆蓋率高B.建筑材料比熱容大，白天儲(chǔ)存熱量多C.城市風(fēng)速顯著高于郊區(qū)D.城市大氣中臭氧濃度低10.平流層臭氧的主要作用是（）A.吸收太陽(yáng)紫外線（UV-B和UV-C）B.增強(qiáng)溫室效應(yīng)C.促進(jìn)對(duì)流發(fā)展D.增加大氣濕度二、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述熱力環(huán)流的形成機(jī)制。2.說明氣壓梯度力的定義及其對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)的影響。3.比較干絕熱遞減率與濕絕熱遞減率的差異，并解釋原因。4.為什么副熱帶高壓（副高）控制區(qū)多晴朗少雨天氣？5.列舉至少4個(gè)影響氣候的自然因子，并簡(jiǎn)要說明其作用。三、計(jì)算題（每題10分，共40分）1.已知海平面氣壓為1013hPa，大氣溫度垂直遞減率為6.5℃/km，假設(shè)大氣為均質(zhì)不可壓縮流體（實(shí)際大氣可近似為理想氣體），計(jì)算海拔3km處的氣壓（保留2位小數(shù)，重力加速度g=9.8m/s2，空氣密度ρ=1.2kg/m3）。2.某黑體表面溫度為288K（地球平均表面溫度），計(jì)算其單位面積輻射通量（斯特藩-玻爾茲曼常數(shù)σ=5.67×10??W/(m2·K?)）。若該黑體溫度升高2K，輻射通量增加多少？（保留2位有效數(shù)字）3.某觀測(cè)站測(cè)得氣溫為25℃，相對(duì)濕度為60%，利用馬格努斯公式（e=6.11×10^(7.5T/(237.3+T))，其中e為水汽壓（hPa），T為溫度（℃））計(jì)算露點(diǎn)溫度（提示：露點(diǎn)溫度是空氣冷卻至飽和時(shí)的溫度，此時(shí)實(shí)際水汽壓等于飽和水汽壓）。4.某氣塊在1000hPa（溫度20℃）處被抬升至500hPa，計(jì)算其位溫（位溫公式：θ=T×(1000/p)^(R_d/C_p)，其中R_d=287J/(kg·K)，C_p=1004J/(kg·K)，T為熱力學(xué)溫度，p為氣壓）。四、綜合分析題（每題15分，共30分）1.2024年冬季，我國(guó)中東部地區(qū)出現(xiàn)一次強(qiáng)寒潮天氣過程，伴隨大范圍降溫、大風(fēng)和雨雪。結(jié)合天氣學(xué)原理，分析此次寒潮的環(huán)流背景、關(guān)鍵影響系統(tǒng)及天氣現(xiàn)象的形成機(jī)制。2.近年來，某沿海城市夏季高溫日數(shù)顯著增加，且“熱島效應(yīng)”強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)。從大氣科學(xué)角度，分析該現(xiàn)象的可能成因，并提出3條緩解城市熱島效應(yīng)的具體措施。答案一、選擇題1.B2.B3.C4.B5.B6.B7.A8.C9.B10.A二、簡(jiǎn)答題1.熱力環(huán)流的形成機(jī)制：地表受熱不均導(dǎo)致空氣垂直運(yùn)動(dòng)（受熱區(qū)空氣膨脹上升，冷卻區(qū)空氣收縮下沉），垂直運(yùn)動(dòng)引起同一水平面上的氣壓差異（上升區(qū)高空形成高壓，下沉區(qū)高空形成低壓；近地面則相反），水平氣壓梯度力驅(qū)動(dòng)空氣由高壓區(qū)向低壓區(qū)流動(dòng)，最終形成閉合的熱力環(huán)流圈。2.氣壓梯度力定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量空氣在氣壓場(chǎng)中受到的力，方向由高壓指向低壓，大小與氣壓梯度（單位距離的氣壓差）成正比。影響：氣壓梯度力是大氣運(yùn)動(dòng)的原始動(dòng)力，直接驅(qū)動(dòng)空氣從高壓區(qū)向低壓區(qū)運(yùn)動(dòng)；其大小決定了風(fēng)的初始速度，是地轉(zhuǎn)風(fēng)、梯度風(fēng)等平衡風(fēng)形成的基礎(chǔ)。3.差異與原因：干絕熱遞減率（γ_d≈9.8℃/km）是未飽和濕空氣或干空氣絕熱上升時(shí)的溫度遞減率；濕絕熱遞減率（γ_m≈4-9℃/km，隨溫度降低而減?。┦秋柡蜐窨諝饨^熱上升時(shí)的溫度遞減率。原因：飽和空氣上升時(shí)，水汽凝結(jié)釋放潛熱，部分補(bǔ)償了絕熱膨脹冷卻，因此溫度遞減率小于干絕熱遞減率；溫度越低，飽和水汽含量越少，凝結(jié)釋放的潛熱越少，γ_m越接近γ_d。4.副高控制區(qū)多晴朗少雨的原因：副高是暖性高壓系統(tǒng)，中心氣流下沉（下沉增溫），導(dǎo)致空氣溫度升高、相對(duì)濕度降低，不利于水汽凝結(jié)；副高內(nèi)部水平氣壓梯度小，風(fēng)速弱，難以形成強(qiáng)對(duì)流；副高控制區(qū)盛行下沉逆溫（下沉氣流導(dǎo)致高空溫度高于低空），抑制了對(duì)流發(fā)展，因此多晴朗少云天氣。5.影響氣候的自然因子（示例）：①太陽(yáng)輻射：是氣候系統(tǒng)的能量來源，其緯度差異導(dǎo)致溫度帶分布；②海陸分布：海洋熱容大，使沿海氣候較內(nèi)陸溫和（海洋性氣候與大陸性氣候差異）；③地形：山脈阻擋氣流（如青藏高原阻擋印度洋暖濕氣流），形成雨影區(qū)；④洋流：暖流增溫增濕（如北大西洋暖流影響歐洲西部），寒流降溫減濕（如秘魯寒流影響南美西岸）；⑤火山活動(dòng)：火山灰反射太陽(yáng)輻射，可能導(dǎo)致全球降溫（如1815年坦博拉火山爆發(fā)后的“無夏之年”）。三、計(jì)算題1.氣壓計(jì)算：均質(zhì)大氣假設(shè)下，氣壓隨高度變化滿足Δp=-ρgΔz（靜力學(xué)方程）。Δz=3km=3000m，Δp=-1.2×9.8×3000=-35280Pa=-352.8hPa3km處氣壓p=1013-352.8=660.20hPa（注：實(shí)際大氣更接近理想氣體，可用氣壓高度公式p=p?×e^(-gZ/(R_dT))，但題目假設(shè)均質(zhì)流體，故用靜力學(xué)近似）。2.黑體輻射通量計(jì)算：原輻射通量F?=σT?=5.67×10??×288?≈5.67×10??×(2882)2≈5.67×10??×(82944)2≈5.67×10??×6.88×10?≈390W/m2（精確計(jì)算：288?=288×288×288×288=82944×82944=6.88×10?，故F?≈5.67×6.88≈390W/m2）。溫度升高2K后，T=290K，F(xiàn)?=σ×290?≈5.67×10??×(2902)2≈5.67×10??×(84100)2≈5.67×10??×7.07×10?≈401W/m2。增加量ΔF=401-390=11W/m2（保留2位有效數(shù)字為11W/m2）。3.露點(diǎn)溫度計(jì)算：首先計(jì)算實(shí)際水汽壓e=相對(duì)濕度×飽和水汽壓（T=25℃時(shí)）。T=25℃時(shí)，飽和水汽壓e_s=6.11×10^(7.5×25/(237.3+25))=6.11×10^(187.5/262.3)=6.11×10^0.715≈6.11×5.19≈31.7hPa。實(shí)際水汽壓e=0.6×31.7≈19.0hPa。露點(diǎn)溫度T_d滿足e=6.11×10^(7.5T_d/(237.3+T_d))=19.0hPa。取對(duì)數(shù)：lg(19.0/6.11)=7.5T_d/(237.3+T_d)→lg(3.11)=0.493=7.5T_d/(237.3+T_d)解得：0.493×(237.3+T_d)=7.5T_d→117.0+0.493T_d=7.5T_d→117.0=7.007T_d→T_d≈16.7℃。4.位溫計(jì)算：T=20℃=293K，p=1000hPa，目標(biāo)氣壓p=500hPa。位溫θ=T×(1000/p)^(R_d/C_p)。計(jì)算指數(shù)：R_d/C_p=287/1004≈0.286。(1000/500)^0.286=2^0.286≈1.219（因2^0.3≈1.231，接近）。θ=293×1.219≈357.2K（或精確計(jì)算：ln(2)=0.693，0.693×0.286≈0.198，e^0.198≈1.219，結(jié)果一致）。四、綜合分析題1.寒潮過程分析：環(huán)流背景：北半球冬季，極渦偏向歐亞大陸，中高緯度西風(fēng)帶出現(xiàn)大振幅波動(dòng)（長(zhǎng)波槽脊發(fā)展），烏拉爾山地區(qū)形成阻塞高壓，其東側(cè)的貝加爾湖附近發(fā)展為深厚冷低壓（冷渦），引導(dǎo)極地冷空氣在西伯利亞地區(qū)堆積（冷源形成）。關(guān)鍵影響系統(tǒng)：①高空槽：500hPa圖上，東亞大槽加深南壓，槽后西北氣流引導(dǎo)冷空氣南下；②地面冷高壓：西伯利亞冷高壓加強(qiáng)，中心氣壓超過1050hPa，其前緣的冷鋒快速向南推進(jìn)；③鋒區(qū)與急流：高空西風(fēng)急流增強(qiáng)（風(fēng)速>50m/s），動(dòng)量下傳加劇地面大風(fēng)；天氣現(xiàn)象機(jī)制：-降溫：強(qiáng)冷空氣平流（水平輸送）導(dǎo)致近地面溫度驟降，24小時(shí)降溫幅度可達(dá)10℃以上；-大風(fēng)：地面氣壓梯度大（冷高壓與南方低壓間氣壓差顯著），加上高空急流動(dòng)量下傳，形成6-8級(jí)偏北大風(fēng)；-雨雪：冷空氣與南方暖濕氣流在長(zhǎng)江流域交匯，形成鋒面抬升，暖濕空氣沿鋒面上升冷卻凝結(jié)，產(chǎn)生大范圍雨雪（北方可能為雪，南方為雨或雨夾雪）。2.城市熱島效應(yīng)分析：成因：①下墊面改變：城市建筑（混凝土、瀝青）替代自然植被，其比熱容?。ò滋煳仗?yáng)輻射后升溫快）、導(dǎo)熱率高（夜間向大氣釋放熱量多），導(dǎo)致地表溫度高于郊區(qū)；②人為熱排放：工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)動(dòng)車、空調(diào)等釋放大量廢熱（如城市人為熱通量可達(dá)50-200W/m2，遠(yuǎn)高于郊區(qū)）；③大氣污染：城市氣溶膠濃度高（如PM2.5），削弱夜間長(zhǎng)波輻射冷卻（溫室效應(yīng)增強(qiáng)），同時(shí)減少地表有效輻射；④通風(fēng)條件差：高層建筑密集，阻擋空氣流動(dòng)（城市粗糙度大），降低熱量擴(kuò)散效率；⑤綠地與水體減少：植被蒸騰和水體蒸發(fā)的潛熱消耗減少（郊區(qū)植被通過蒸騰作用消耗70%以上太陽(yáng)輻射為潛熱，城市僅30%），更多能量轉(zhuǎn)化為顯熱使氣溫升高。緩解措施：①增加城市綠地與水體：推廣屋頂綠化、垂直綠化，建設(shè)城市濕地公園（增大植被覆蓋率至30%以上），利用植物蒸騰和水體蒸發(fā)增加潛熱消耗；②優(yōu)