2025年高職大氣科學(xué)（數(shù)值天氣預(yù)報）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.數(shù)值天氣預(yù)報中，初始場的誤差主要來源不包括以下哪一項？A.觀測誤差B.模式誤差C.同化誤差D.計算誤差答案：D2.以下哪種數(shù)值模式在大氣科學(xué)中應(yīng)用最為廣泛？A.有限差分模式B.有限元模式C.譜模式D.格子氣自動機(jī)模式答案：C3.數(shù)值天氣預(yù)報中，時間積分方案的穩(wěn)定性是指？A.隨著時間推進(jìn)，計算結(jié)果不會出現(xiàn)無界增長B.計算速度快C.能準(zhǔn)確模擬大氣運動D.對初始場要求低答案：A4.關(guān)于位渦守恒原理，下列說法正確的是？A.它在數(shù)值天氣預(yù)報中不重要B.它與大氣環(huán)流演變無關(guān)C.它是大氣運動的重要動力學(xué)原理之一D.只在特定區(qū)域成立答案：C5.數(shù)值天氣預(yù)報中，地形資料的分辨率對模擬結(jié)果的影響是？A.分辨率越高，模擬結(jié)果越差B.分辨率越低，模擬結(jié)果越準(zhǔn)確C.分辨率越高，模擬結(jié)果越準(zhǔn)確D.無影響答案：C6.以下哪項不是數(shù)值天氣預(yù)報中常用的邊界條件？A.固定邊界條件B.輻射邊界條件C.周期邊界條件D.隨機(jī)邊界條件答案：D7.數(shù)值天氣預(yù)報中，計算網(wǎng)格的疏密程度主要影響？A.計算精度B.計算速度C.模式復(fù)雜度D.以上都有答案：D8.對于大氣中的水汽輸送，在數(shù)值天氣預(yù)報中通常采用的方法是？A.忽略不計B.簡單參數(shù)化C.詳細(xì)求解水汽方程D.只考慮垂直輸送答案：B9.數(shù)值天氣預(yù)報中，模式的垂直分層越多，會導(dǎo)致？A.計算精度降低B.計算速度加快C.能更好地模擬垂直結(jié)構(gòu)D.對初始場要求降低答案：C10.關(guān)于數(shù)值天氣預(yù)報中的同化技術(shù)，以下說法錯誤的是？A.可以提高初始場質(zhì)量B.能融合觀測資料和模式預(yù)報信息C.對模式精度無影響D.是數(shù)值天氣預(yù)報的關(guān)鍵技術(shù)之一答案：C第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請將答案填寫在題中的橫線上。1.數(shù)值天氣預(yù)報的核心是求解大氣運動的________________方程。答案：動力學(xué)和熱力學(xué)2.常用的數(shù)值天氣預(yù)報模式有________________模式和________________模式。答案：全球模式、區(qū)域模式3.初始場誤差的協(xié)方差函數(shù)反映了初始場誤差在________________和________________上的相關(guān)性。答案：空間、時間4.數(shù)值天氣預(yù)報中，為了減少計算誤差，常采用________________算法和________________技術(shù)。答案：高精度數(shù)值、并行計算5.模式的水平分辨率通常用________________或________________來表示。答案：網(wǎng)格間距、譜截斷波長三、簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。1.簡述數(shù)值天氣預(yù)報中初始場構(gòu)建的主要步驟。答案：首先進(jìn)行氣象觀測數(shù)據(jù)收集，包括地面、高空、衛(wèi)星、雷達(dá)等觀測資料。然后對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和預(yù)處理，去除錯誤數(shù)據(jù)。接著通過同化技術(shù)將觀測資料與模式背景場融合，得到更準(zhǔn)確的初始場。2.說明數(shù)值天氣預(yù)報中時間積分方案的重要性。答案：時間積分方案決定了模式如何隨時間推進(jìn)，影響計算的穩(wěn)定性和精度。好的時間積分方案能保證模式在時間演化過程中準(zhǔn)確模擬大氣運動，避免計算結(jié)果出現(xiàn)不合理的增長或衰減，從而得到可靠的預(yù)報結(jié)果。3.數(shù)值天氣預(yù)報中地形處理的主要方法有哪些？答案：一種是地形高度數(shù)據(jù)直接參與模式計算，準(zhǔn)確反映地形對大氣運動的影響。另一種是對地形進(jìn)行平滑處理，減少地形突變對計算的干擾。還有通過地形參數(shù)化方法，將地形影響用參數(shù)表示并引入模式。4.簡述數(shù)值天氣預(yù)報中邊界條件設(shè)置的目的和常見類型。答案：目的是為了使模式在邊界處能合理地與外界大氣相互作用。常見類型有固定邊界條件，邊界值固定不變；輻射邊界條件，考慮邊界處能量輻射等交換；周期邊界條件，適用于具有周期性特點的區(qū)域，使邊界兩側(cè)大氣狀態(tài)連續(xù)過渡。四、材料分析題（共20分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：在數(shù)值天氣預(yù)報中，模式對大氣環(huán)流的模擬是重要任務(wù)。某模式在模擬一次大型環(huán)流系統(tǒng)時，初始場采用了常規(guī)觀測資料同化后的結(jié)果。模擬過程中發(fā)現(xiàn)，模式對環(huán)流系統(tǒng)的移動速度模擬偏快，強度模擬偏弱。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，模式中對大氣邊界層物理過程的參數(shù)化方案存在不足，導(dǎo)致邊界層與自由大氣之間的動量、熱量和水汽交換模擬不準(zhǔn)確，進(jìn)而影響了環(huán)流系統(tǒng)的整體模擬效果。1.請分析模式對環(huán)流系統(tǒng)移動速度模擬偏快的可能原因。答案：由于邊界層物理過程參數(shù)化方案不足，使得邊界層與自由大氣之間的相互作用異常，可能導(dǎo)致環(huán)流系統(tǒng)受到不合理的強迫，從而使其移動速度模擬偏快。比如邊界層動量交換不準(zhǔn)確，可能使環(huán)流系統(tǒng)受到額外的加速作用。2.針對模式強度模擬偏弱的問題，提出改進(jìn)建議。答案：應(yīng)改進(jìn)大氣邊界層物理過程的參數(shù)化方案。可以更精確地考慮邊界層內(nèi)的湍流特性、水汽蒸發(fā)和凝結(jié)等過程，以準(zhǔn)確模擬邊界層與自由大氣之間的熱量、水汽和動量交換，從而增強環(huán)流系統(tǒng)的模擬強度。例如采用更先進(jìn)的湍流模型來描述邊界層內(nèi)的氣流運動。3.說明準(zhǔn)確模擬大氣邊界層物理過程對數(shù)值天氣預(yù)報的重要性。答案：大氣邊界層是大氣與下墊面相互作用的關(guān)鍵區(qū)域，準(zhǔn)確模擬其物理過程能正確描述大氣邊界層與自由大氣之間的物質(zhì)和能量交換。這對于理解和預(yù)報天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展和移動至關(guān)重要，能提高數(shù)值天氣預(yù)報對天氣現(xiàn)象的模擬和預(yù)報精度，使預(yù)報結(jié)果更符合實際天氣情況。五、綜合論述題（共20分）答題要求：結(jié)合數(shù)值天氣預(yù)報的相關(guān)理論，論述提高數(shù)值天氣預(yù)報精度的主要途徑。答案：提高數(shù)值天氣預(yù)報精度可從多方面入手。首先要優(yōu)化初始場構(gòu)建，通過更先進(jìn)的觀測技術(shù)獲取更多高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)，改進(jìn)同化技術(shù)使觀測資料與模式更好融合，減少初始場誤差。其次完善模式物理過程描述，精確刻畫