2025年大学《地球系统科学》专业题库- 南极地区的气候变暖与生态系统

2025年大学《地球系统科学》专业题库——南极地区的气候变暖与生态系统考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填涂在答题卡相应位置。）1.以下哪一项不是导致近现代全球变暖的主要人为因素？A.工业革命以来化石燃料的广泛燃烧B.森林砍伐导致碳汇功能下降C.气候变化自然波动周期D.化石燃料开采和加工过程2.南极洲表面年平均气温最低的地区位于：A.南极点B.南大洋C.南极半岛D.大陆内部冰盖深处3.导致南极上空出现极地涡旋的主要气象因素是：A.海拔高度差异B.南北半球信风带的影响C.纬度温差和行星风带D.海冰覆盖率的季节性变化4.冰芯记录能够提供关于过去地球气候和环境变化的哪些信息？A.实时的大气成分监测数据B.某一历史时期特定地点的详细日变化记录C.长时间尺度（数百年至数百万年）的温室气体浓度、温度和火山活动记录D.南极冰盖动态变化的三维图像5.南极冰盖对全球海平面上升的主要贡献机制是：A.通过洋流加速将海水输送到其他海域B.冰盖下方的地下水大量释放C.冰川漂浮到海中但未脱离陆地D.冰川融化形成的水注入海洋6.南极海洋生态系统中，浮游植物的光合作用主要受哪种资源限制？A.食物来源B.水深C.阳光强度和温度D.海洋哺乳动物的捕食压力7.南极半岛相较于南极大陆其他地区，气候变化表现通常更为剧烈，其主要原因是：A.海拔更高，受温室效应影响更大B.更靠近南极主要大气环流中心C.洋流带来的海洋热量更显著D.植被覆盖更稀疏，地表反照率更低8.当南极周围的海冰融化速度加快时，通常会观察到：A.南极表层海水盐度显著升高B.南大洋的混合层深度增加，营养盐向上输运增强C.南极上空极地涡旋变得不稳定，向北扩散D.南极大陆内部气温下降加速9.南极地区的许多鸟类和海洋哺乳动物具有高度特化的生理结构以适应寒冷环境，例如厚厚的脂肪层和浓密的羽毛/皮毛。这体现了：A.生态演化的偶然性B.生物对环境胁迫的被动适应C.生态适应的普遍性原则D.进化过程中的选择性压力10.国际社会为应对气候变化，特别是减少人为温室气体排放而制定的国际框架文件是：A.《联合国海洋法公约》B.《生物多样性公约》C.《气候变化框架公约》及其《京都议定书》和《巴黎协定》D.《赫尔辛基宣言》二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填写在横线上。）1.南极洲大部分地区被厚度超过__的冰盖覆盖，是地球上最大的淡水储存地。2.冰芯中包裹的气泡能够记录过去大气中的__浓度变化历史。3.南极特有的、由强风和低压天气系统构成的天气现象称为__。4.南极表层海水因富含盐分和低温而密度较大，会下沉形成__，是驱动全球海洋大循环的重要动力。5.海冰融化过程中释放的大量淡水会降低表层海水盐度，从而影响__的形成和强度。6.南极海洋食物网的基础是能够利用光合作用或化能合成作用生产有机物的__。7.人类活动导致的全球变暖正显著改变南极的__（填“海冰”或“冰盖”）动态，进而影响全球海平面和气候系统。8.南极地区的微生物，特别是__，在碳和氮等元素循环以及极端环境适应中扮演着关键角色。9.许多南极企鹅物种面临的主要威胁来自于__（填“海冰”减少或“气候变化”）导致的食物来源变化和繁殖地破坏。10.地球系统科学强调研究大气、海洋、陆地表面、冰雪圈和__（填“生物圈”）等不同圈层之间的相互作用。三、名词解释（每题3分，共15分。请给出每个术语的准确定义。）1.辐射强迫2.冰盖融化（动态融化与静态融化）3.极地无冰区（SeaIce-FreeZone）4.物候变化5.地球系统科学四、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述南极冰盖融化对全球海平面上升的贡献途径。2.气候变化如何影响南极海洋生态系统的食物网结构？3.为什么南极半岛是观察气候变化影响的一个敏感区域？4.简述卫星遥感技术在监测南极冰盖变化中的应用。五、论述题（每题10分，共30分。请结合所学知识，深入分析和阐述下列问题。）1.分析南极海冰面积和厚度的大幅减少可能引发的一系列连锁效应，并说明其对全球地球系统可能产生的影响。2.探讨南极冰盖未来变化的多种可能性及其对全球气候和海平面上升的重大意义，并分析其中存在的主要不确定性因素。3.从地球系统科学的角度，论述为什么保护南极脆弱的生态系统对于维持全球生态平衡和人类福祉具有长远意义。试卷答案一、选择题1.C2.D3.C4.C5.D6.C7.C8.C9.D10.C二、填空题1.2000米2.二氧化碳3.katabaticwind(或译：下沉风、极地旋风)4.南极深层水(或译：南大洋深层水)5.南极绕极流(或译：环极流)6.生产者7.冰盖8.古菌(或译：Archaea)9.海冰减少10.生物圈三、名词解释1.辐射强迫：指由于大气成分（如温室气体）的变化，导致到达地表的总辐射（短波和长波）与没有大气时的差异，单位通常为瓦特每平方米（W/m²），是量化人为或自然因素对气候系统影响的一个关键指标。2.冰盖融化：指冰雪物质因温度升高或受水力侵蚀等因素而消失的过程。动态融化主要指冰流速度加快、冰架断裂等冰盖内部物理过程导致的冰量损失；静态融化主要指冰面或冰缘的积雪直接升华或融化。3.极地无冰区：指在南极海冰季节性消退期间，由于海冰融化而暴露出的、未被海冰覆盖的海水区域，通常位于南大洋边缘。4.物候变化：指生物在长期进化过程中形成的、对环境周期性变化（尤其是季节变化）作出的周期性反应，如植物的发芽、开花、结果，动物的迁徙、繁殖等。5.地球系统科学：一门研究地球作为一个整体系统各圈层（大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈）及其相互作用、能量交换、物质循环和反馈机制的跨学科科学领域。四、简答题1.南极冰盖融化对全球海平面上升的贡献途径主要包括：一是冰盖表面融化，融水直接汇入海洋；二是冰盖边缘的冰舌（冰架）因受海水侵蚀而断裂，脱离陆地漂浮入海，虽然这部分水原本就在海洋中，但其物理状态的变化（从冰变为水）并入了海洋体积；三是冰盖内部冰流加速，导致更多冰物质流向边缘并融化或崩解；四是冰盖下方的地下水在融化过程中释放，加入海洋。其中，冰盖的动态变化（融化加速、冰架崩解）是当前海平面上升的主要贡献来源。2.气候变化影响南极海洋生态系统食物网结构主要通过以下途径：首先，海水变暖导致一些浮游植物物种的分布范围向南极圈外迁移，改变了本地群落组成；其次，海冰减少直接影响依赖海冰为栖息地或食物来源的物种（如依赖浮游动物的海冰企鹅、以海冰生物为食的磷虾），而可能有利于需要更开放水域的物种；再次，变暖和酸化影响浮游植物和浮游动物的生理功能和生长周期，进而向上影响以它们为食的鱼类、鸟类和哺乳动物；最后，食物网各营养级之间的能量传递效率和稳定性可能发生变化，导致某些物种丰度增加或减少，食物网结构重组。3.南极半岛气候变暖的速度远超全球平均水平，是南极地区最温暖的区域之一。这使得该地区的海冰变化非常显著且快速，同时冰盖融化也更为剧烈。此外，南极半岛地形相对复杂，有大量岛屿和海湾，增加了海岸线长度，使得气候变化对该区域生态系统（包括独特的植被、鸟类和海洋生物群落）的影响更为直接和明显，因此成为观察和研究气候变化敏感性的理想“自然实验室”。4.卫星遥感技术通过搭载的传感器（如雷达、光学相机、激光测高仪等）从空间尺度监测南极冰盖变化。例如，光学遥感可用于观测海冰的面积、厚度（结合高度计数据）、变化动态和类型；雷达遥感可以在全天候、全天时观测海冰和冰盖表面；激光测高仪（如ICESat系列）可以精确测量冰盖表面高度变化，结合地面重力测量数据（如GRACE卫星）可以估算冰量变化；合成孔径雷达（SAR）可以探测冰流速度、冰架断裂和冰川表面形变；热红外遥感可以估算冰盖表面温度和融化状况。这些数据为理解南极冰盖的物理过程、动态变化及其对全球气候的影响提供了关键信息。五、论述题1.南极海冰面积和厚度的大幅减少可能引发一系列连锁效应：首先，海冰是许多南极海洋生物（如企鹅、海豹、鲸类、浮游动物）的重要栖息地、食物来源或迁徙路径，海冰减少将直接威胁这些物种的生存和繁殖，导致生物多样性下降；其次，海冰具有反射阳光（高反照率）的作用，其减少使得更多阳光被吸收，进一步加剧南极表层海水变暖，形成正反馈；再次，海冰的变化影响南大洋的混合层深度和营养盐循环，可能改变浮游植物的生产力和群落结构，进而影响整个海洋食物网；此外，海冰减少改变了南极上空的辐射平衡和大气环流，可能导致极地涡旋增强和向北位移，影响中高纬度地区的天气模式；最后，海冰的变化和冰盖融化加速共同作用，将显著增加全球海平面上升的速率，对全球沿海地区构成威胁。2.南极冰盖未来变化的多种可能性主要取决于全球温室气体排放路径和气候模型的准确性。一种可能性是，如果排放持续高企，南极冰盖可能经历快速且大幅度的质量损失，主要源于冰架崩解和冰流加速融化，可能导致本世纪末全球海平面上升远超当前预测范围，并对全球气候系统产生剧烈扰动。另一种可能性是，随着气候政策的实施和减排努力加强，排放曲线趋于平缓，南极冰盖变化将相对缓慢，海平面上升贡献有限，但仍将持续一个长时间尺度。还有一种中间情景是冰盖对气候变化的响应存在延迟和惯性，即使未来减排，已积累的气候变化仍将导致冰盖进一步融化。这些可能性都存在显著的不确定性，主要源于对冰盖动力学（如冰流对融化速率的敏感性）、气候变化幅度和模式间差异的认知不足。3.从地球系统科学角度，保护南极脆弱生态系统具有长远意义：首先，南极生态系统极其独特，生物多样性丰富且高度特化，对环境变化极为敏感，是理解生命适应极端环境