2025年大学《应用气象学》专业题库- 大气环境污染与气候变化关系研究

2025年大学《应用气象学》专业题库——大气环境污染与气候变化关系研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种气体不是主要的温室气体？A.二氧化碳(CO2)B.氧气(O2)C.甲烷(CH4)D.氧化亚氮(N2O)2.导致城市热岛效应显著增强的气象条件通常是？A.高风速、低湿度B.低风速、高湿度C.高风速、高湿度D.低风速、低湿度3.大气中硫酸盐气溶胶的主要直接气候效应是？A.增强温室效应B.减弱温室效应C.增加大气透明度D.降低大气湿度4.下列哪项不是气候变化导致大气污染物扩散能力减弱的原因？A.全球变暖引起的温度层结不稳定加剧B.气候模式变化导致特定区域风速减小C.极端降水事件增多加速了污染物稀释沉降D.大气稳定度增加5.识别不同来源大气污染物特征的主要依据是？A.污染物的分子量B.污染物的颜色C.污染物的化学成分和同位素特征D.污染物的气味6.气候变化对地面空气质量的主要间接影响之一是？A.直接增加污染物排放量B.改变大气环流模式，影响污染物输送路径和范围C.降低大气湿度，使污染物不易扩散D.加快大气中化学反应速率，但不改变其方向7.卫星遥感技术在监测区域大气污染和气候变化中，主要优势在于？A.获取高时间分辨率、高空间分辨率的地表温度数据B.直接测量大气中温室气体的柱总量C.实时监测特定点位的大气污染物浓度D.提供高精度的大气水汽含量垂直分布信息8.“黑碳”的主要环境影响包括？A.增强温室效应，并直接导致区域变暖B.主要通过化学反应影响大气成分C.增加大气透明度D.主要通过物理沉降去除大气污染物9.评估人类活动对气候变化影响的研究方法称为？A.气候模式模拟B.统计归因分析C.地面观测网络建设D.污染物排放清单编制10.在制定大气污染控制政策时，需要考虑气候变化背景下的协同效应，这意味着？A.减少温室气体排放的措施同时也能改善空气质量B.气候变化会完全抵消大气污染控制措施的效果C.改善空气质量的技术无法应用于减缓气候变化D.温室气体和空气污染物是相互独立的二、名词解释（每题3分，共15分）1.光化学烟雾2.温室效应3.气溶胶直接效应4.气候变化归因5.城市热岛效应三、简答题（每题5分，共20分）1.简述大气污染物主要的物理去除过程。2.气候变化如何影响大气污染物（如PM2.5）的沉降通量？3.简述大气污染物对气候系统的间接强迫（即气溶胶的间接效应）的主要机制。4.简述数值空气质量模型在评估区域大气污染与气候变化相互作用中的基本作用。四、论述题（每题10分，共30分）1.论述全球气候变化背景下，极端天气事件（如热浪、强降水）对大气污染扩散和空气质量可能产生的影响。2.结合实例，论述大气污染与气候变化之间存在的协同控制或非协同控制的可能性，并分析其科学依据和政策含义。3.探讨当前在研究和应对大气污染与气候变化相互作用方面面临的主要科学挑战，并提出可能的应对策略或研究方向。---试卷答案一、选择题1.B2.B3.B4.C5.C6.B7.B8.A9.B10.A二、名词解释1.光化学烟雾：指在阳光照射下，大气中的氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）等一次污染物通过光化学反应生成臭氧（O3）等二次污染物，并与一次污染物混合形成的烟雾污染现象，常伴有刺激性的气味和能见度下降。2.温室效应：指地球大气层中的某些气体（温室气体，如CO2,CH4,N2O等）吸收并重新辐射红外线，导致地球表面和低层大气的温度升高的现象。适量的温室效应是维持地球宜居温度所必需的，但人类活动导致温室气体浓度增加，加剧了温室效应，引起全球变暖。3.气溶胶直接效应：指大气气溶胶（固体或液体微粒）通过直接吸收或散射太阳辐射，对地球的能量平衡产生的直接影响。例如，黑碳气溶胶吸收太阳辐射导致地表和大气变暖，而硫酸盐等白色气溶胶主要通过散射太阳辐射导致地表冷却。4.气候变化归因：指利用科学方法区分气候系统变化中自然变异和人类活动影响的过程。它通过对比气候变化观测记录与仅考虑自然强迫（如太阳活动、火山喷发）的气候模型模拟结果，以及包含人类活动强迫（如温室气体排放）的气候模型模拟结果，来确定人类活动在特定气候现象（如全球变暖）中的贡献。5.城市热岛效应：指城市区域的气温显著高于周边郊区的现象。其主要原因是城市下垫面（如建筑物、道路）对太阳辐射的吸收和热量储存能力更强，人类活动（如交通、工业、空调）产生的热量排放，以及城市几何结构对空气流通的阻碍等因素综合作用的结果。三、简答题1.简述大气污染物主要的物理去除过程。*干沉降：污染物颗粒物或气体通过重力沉降、惯性碰撞、扩散等方式直接沉积到地表（陆地、水体）的过程。*湿沉降：污染物被云、雨、雪、霰等降水过程捕获并带到地面的过程。包括雨洗、雪洗、云洗等。*大气扩散：污染物分子在空气湍流作用下，从高浓度区域向低浓度区域输运的过程。风速、大气稳定度等气象条件是影响扩散的关键因素。2.气候变化如何影响大气污染物（如PM2.5）的沉降通量？*温度变化：全球变暖可能改变某些化学反应速率，影响PM2.5的生成与转化；也可能影响降水频率和强度，进而改变湿沉降效率。*降水变化：气候变化导致的极端降水事件增多或减少，会显著影响PM2.5的湿清除效率。强降水可能加速清除，而持续性小雨或干旱则可能减弱清除。*风场变化：气候模式变化可能导致区域风速格局改变，影响PM2.5的干沉降速率和长距离输送。*大气稳定度变化：气候变化可能影响大气稳定度，进而改变近地层的混合层高度和污染物垂直扩散能力，影响沉降到地表的通量。3.简述大气污染物对气候系统的间接强迫（即气溶胶的间接效应）的主要机制。*第一间接效应（反照率效应）：气溶胶通过散射和反射太阳辐射，增加地球表面的反照率（反射率），导致到达地面的太阳辐射减少，从而冷却地表和低层大气。*第二间接效应（云效应）：气溶胶作为云凝结核或冰核，影响云的微物理过程。包括：*云量变化：改变云的覆盖面积。*云滴尺寸变化：改变云滴的数量和尺寸分布，影响云的蒸发、增长和降水效率。*云寿命变化：影响云的持续时间。这些变化最终导致云对太阳辐射的反射（反照率）和对外射辐射的吸收（加热）发生改变，从而对气候产生额外的强迫（可能是冷却或增暖，取决于气溶胶类型和云类型）。4.简述数值空气质量模型在评估区域大气污染与气候变化相互作用中的基本作用。*模拟污染物排放：结合排放清单和气象数据，模拟不同情景下大气污染物的排放时空分布。*模拟大气化学过程：模拟污染物在大气中的传输、扩散、化学反应和转化过程。*模拟气象场：集成或驱动气象模型，模拟气候变化情景下（如未来排放情景、温室气体浓度变化情景）的大气环流、温度、湿度等气象条件的变化。*评估空气质量变化：在变化的气象和排放条件下，模拟未来空气质量（如PM2.5,O3浓度）的时空分布和变化趋势。*量化相互作用：通过对比不同情景（如仅排放变化vs排放+气象变化）下的模拟结果，定量评估气候变化（通过气象变化体现）对空气质量变化的贡献或调制效应，以及大气污染对气候反馈的影响。四、论述题1.论述全球气候变化背景下，极端天气事件（如热浪、强降水）对大气污染扩散和空气质量可能产生的影响。*热浪影响：热浪期间，气温升高、湿度降低、大气稳定度增强，通常伴随着风速减小。这些气象条件显著降低了大气的垂直混合能力和水平扩散能力，导致近地层污染物（特别是PM2.5和O3的前体物）浓度累积升高，形成或加剧空气污染事件。同时，高温有利于光化学反应，加速O3等二次污染物的生成。*强降水影响：强降水事件对空气质量的影响是复杂的。一方面，大雨可以有效地冲刷和清除大气中的颗粒物和部分气体污染物，降低近地面浓度，起到净化作用。但另一方面，强降水可能伴随短时强风和低空急流，将污染物从周边区域或高层输送到降水中心，导致局部污染浓度瞬时升高。此外，强降水可能加剧城市内涝，导致污水排放和地表扬尘，进一步恶化空气质量。极端降水还可能破坏空气质量监测设备，影响数据连续性。*综合影响：气候变化可能增加某些区域极端热浪和强降水的频率和强度。因此，极端天气事件与大气污染的相互作用变得更加复杂和强烈，对区域空气质量和人体健康构成更大威胁。理解和预测这种相互作用对于制定有效的空气污染应急预案和长期控制策略至关重要。2.结合实例，论述大气污染与气候变化之间存在的协同控制或非协同控制的可能性，并分析其科学依据和政策含义。*协同控制（协同效应）：指控制大气污染物排放同时也能有效减缓气候变化，或者控制气候变化同时也能改善空气质量。*实例：减少化石燃料燃烧以降低SO2、NOx和CO2排放。这不仅能显著改善空气质量（减少酸雨、PM2.5），还能减少主要的温室气体CO2，从而实现气候减缓。同样，减少VOCs和NOx排放有助于减缓O3污染，同时由于O3本身也是强效温室气体，其减排也间接贡献于气候目标。*科学依据：许多大气污染物和温室气体是同源的（如化石燃料燃烧），其排放控制措施具有“一举两得”的效果。某些污染物（如黑碳）的气候强迫效应显著且作用时间短，其减排对短期气候目标尤为关键。*政策含义：强调协同控制策略，制定综合性政策（如能源转型、能源效率提升、排放标准制定），可以在实现气候目标的同时，获得显著的环境效益（改善空气质量），实现“双赢”。促进这种协同是国际气候和环境政策的重要方向。*非协同控制（权衡或复杂效应）：指控制某类污染物排放可能对减缓气候变化产生不利影响，或者控制气候变化可能影响污染物控制效果。*实例1（减排技术与气候变化）：某些传统的SO2减排技术（如湿法洗涤）可能会增加烟气中水蒸气的含量。水蒸气是强效温室气体，虽然其在大气中浓度受控，但局部浓度增加或排放变化可能对区域气候产生微弱的增温效应。这体现了减排措施本身可能存在的气候“副作用”。*实例2（气候政策对污染物控制）：为了快速实现短期气候目标（如通过减少黑碳和甲烷实现短期气候效益），可能会优先推广相关的减排技术。但这可能意味着在较长时间内，对CO2等其他温室气体的减排力度相对不足，从而影响长期气候目标的实现。反之，过于严格的CO2控制措施可能短期内对PM2.5等污染物的减排带来意想不到的阻碍（如能源结构调整缓慢）。*科学依据：大气化学和气候系统是复杂耦合的系统，污染物之间的相互作用、污染物与温室气体的相互作用、减排技术本身的特性、气候政策的选择都可能引入非协同效应。*政策含义：在制定和实施政策和规划时，必须进行全面评估，不仅考虑主要目标（如减排CO2），也要评估对其他污染物、气候变化其他方面以及经济社会的潜在影响，力求优化政策组合，识别和最小化潜在的权衡，实现整体效益最大化。需要跨学科合作和精细化管理。3.探讨当前在研究和应对大气污染与气候变化相互作用方面面临的主要科学挑战，并提出可能的应对策略或研究方向。*主要科学挑战：*机制理解的深化：大气污染与气候的相互作用机制复杂且区域差异显著，许多过程（如气溶胶的云效应、云反馈对排放的敏感性）的量化理解仍存在很大不确定性。*观测数据的缺乏与融合：需要长期、高质量、多维度（成分、辐射、气象、辐射传输）的观测数据来约束和验证模型，但目前覆盖特别是针对相互作用过程的观测网络仍不完善，数据融合难度大。*模型的模拟能力与不确定性：无论是气候模型还是空气质量模型，在模拟能力上都有局限，特别是对区域尺度的复杂过程和相互作用模拟的准确性仍有待提高，导致预测的不确定性较大。*区域差异的刻画：不同区域的污染与气候背景、排放特征、下垫面条件差异巨大，需要发展能够更好刻画区域特征的区域空气质量-气候耦合模型。