2025年大学《应用气象学》专业题库- 气象卫星技术在航空气象中的应用

2025年大学《应用气象学》专业题库——气象卫星技术在航空气象中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.在航空气象应用中，地球静止气象卫星的主要优势在于（）。A.提供全球范围内的高时间分辨率观测B.能够观测到地球表面的任何区域C.能够提供高精度的风场反演结果D.运行在接近极地轨道，覆盖范围广2.气象卫星上用于测量地球表面或大气红外辐射亮温的传感器主要工作在（）。A.可见光波段B.微波波段C.红外波段D.超声波波段3.以下哪种气象卫星资料对于监测高空急流和大型天气系统的发展演变尤为关键？（）A.低分辨率的全天候红外云图B.高分辨率的可见光云图C.微波辐射计获取的水汽图像D.气象雷达探测的局地风场4.利用气象卫星红外云顶亮温数据进行云分类时，通常认为亮温值越低，对应的云层（）。A.越厚B.越冷，可能含水量越大C.越薄D.越接近地面5.在航空气象中，利用气象卫星资料估算大气可降水量，主要依据的是哪种传感器的探测原理？（）A.可见光相机B.红外辐射计C.微波辐射计或散射计D.高频雷达6.气象卫星上的散射计通过测量什么来反演大气水汽含量或风场？（）A.大气分子的红外吸收B.降水粒子对微波的散射信号C.云层对可见光的反射D.地面温度的辐射7.对于航空器在航线上的结冰风险预报，气象卫星资料的主要应用价值在于（）。A.直接测量飞机机翼表面的结冰厚度B.提供大范围的冰晶浓度和过冷水汽信息C.精确测量航线上的风切变强度D.实时监测飞机发动机的排气温度8.卫星云顶亮温（TBB）值受多种因素影响，其中最主要的是（）。A.云的含水量B.云的厚度C.云的粒子尺度D.大气中的水汽含量9.将气象卫星观测到的辐射亮度转换为地面实际气象要素（如温度、水汽）的过程称为（）。A.辐射校正B.大气校正C.成像处理D.数据反演10.与传统地面气象观测相比，气象卫星观测的主要优势之一是（）。A.观测站点分布均匀B.能够提供连续的、大范围的空间覆盖C.观测数据精度更高D.受地面地形影响较小二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填写在横线上）1.地球静止气象卫星通常采用_______技术来接收和发送气象信息。2.气象卫星遥感的主要物理基础是_______和_______。3.卫星红外云图上，白色或亮白色的区域通常代表_______，而深蓝色或黑色区域通常代表_______。4.微波辐射计可以全天候探测云，其探测原理是基于大气对_______的吸收和发射特性。5.气象卫星资料在机场航空气象服务中，可用于监测_______、跑道结冰、低空风切变等。6.卫星风场反演的主要方法包括_______法和_______法。7.卫星遥感资料在航空气象应用中，其精度受大气_______、传感器_______和数据处理方法等多种因素影响。8.利用气象卫星云图进行航路天气预报时，需要关注云的_______、_______、移动方向和速度等特征。9._______是目前全球적으로最主要的地球静止气象卫星系统之一，为航空气象提供重要的监测信息。10.为了提高气象卫星资料的可用性，需要对原始数据进行_______和_______。三、名词解释（每题3分，共12分。请给出简洁、准确的定义）1.卫星云顶亮温（TBB）2.大气可降水量反演3.气象卫星辐射定标4.卷云判别算法四、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）1.简述气象卫星资料在提供航路天气预报方面的主要作用。2.比较可见光云图和红外云图在航空气象应用中的主要区别。3.简述气象卫星资料在机场气象观测中至少三个方面的应用。4.提出两种利用气象卫星资料进行风场反演的方法，并简述其基本原理。五、论述题（10分。请结合具体卫星产品和应用场景，论述气象卫星技术在解决某一具体航空气象问题中的价值。）例如，可以论述气象卫星资料在监测和预警航线上潜在的结冰条件方面的应用价值，包括利用哪些类型的卫星资料、关注哪些关键参数、分析哪些特征、以及如何辅助飞行员决策或空管服务。试卷答案一、选择题1.A2.C3.C4.B5.C6.B7.B8.B9.D10.B二、填空题1.雷达2.电磁辐射；大气辐射传输3.高云；低云（或晴空）4.微波5.航路天气（或云、雾、降水）6.风场相关法；差分干涉雷达（DID）（或Doppler雷达）7.透过率；性能8.类型；性质（或强度）9.GOES10.校正；处理三、名词解释1.卫星云顶亮温（TBB）：指从卫星传感器接收到云顶反射或发射的红外辐射亮度，经过定标后转换得到的温度值，是表征云层特征的重要参数。2.大气可降水量反演：指利用气象卫星（如微波辐射计或散射计）探测到的微波信号，通过一定的算法或模型，反演计算出大气柱内总水汽含量的过程。3.气象卫星辐射定标：指将卫星传感器接收到的原始辐射信号（电压或数字量）通过与已知物理量（如地物温度、黑体辐射等）进行对比或利用模型算法，将其转换为具有物理意义的单位（如温度、辐射亮度等）的过程。4.卷云判别算法：指利用卫星云图（特别是红外云图）上卷云具有独特的亮温特征（通常较暖）以及其他物理特性（如亮度梯度、纹理等），通过设定阈值或采用模式识别等方法，自动识别和区分卷云的技术。四、简答题1.简述气象卫星资料在提供航路天气预报方面的主要作用。解析思路：答出卫星资料能提供大范围、连续监测；答出能观测到传统方法难以覆盖的区域（如高空、海上）；答出能监测天气系统（如云、风、温、湿、降水）的生消演变，为预报提供依据。例如：可提供大范围、连续的云图和水汽图像，实时监测天气系统的移动和发展，弥补地面观测的时空局限性，为航路天气预报提供关键信息支撑。2.比较可见光云图和红外云图在航空气象应用中的主要区别。解析思路：从工作原理（亮温vs反射率）、观测条件（白天vs全天）、信息内容（云顶形态/性质vs云顶温度/高度）、应用侧重（识别云底/地表vs识别云顶高度/厚度）等方面比较。例如：可见光云图依赖阳光反射，主要显示云的形态和覆盖范围，白天使用，能反映地表状况；红外云图依据云顶发射的红外辐射，亮温与云顶高度和温度相关，可全天观测，主要用于判断云层类型和高度。3.简述气象卫星资料在机场气象观测中至少三个方面的应用。解析思路：列举机场运行密切相关的气象要素，并说明卫星如何提供信息。例如：可监测机场及周边区域的云层覆盖、雾的形成与消散、跑道结冰的风险（通过温度或水汽图像判断）、低空风场变化（辅助了解起降天气）、以及监测恶劣天气（如冰雹、雷暴）接近机场的情况。4.提出两种利用气象卫星资料进行风场反演的方法，并简述其基本原理。解析思路：列出两种主流或代表性方法，并简述其核心原理。例如：方法一，风场相关法：利用连续时次卫星云图上特征云体（如小团块）的空间位移，通过计算其位移矢量来估算风场。方法二，差分干涉雷达（DID）（或Doppler雷达，若考虑未来或特定卫星）：利用卫星上搭载的DID系统发射的微波信号与大气分子或降水粒子相互作用产生的相位差变化，通过处理相位信息来直接反演风场分量。五、论述题（以下提供一个论述方向和思路，非唯一标准答案）论述气象卫星资料在监测和预警航线上潜在的结冰条件方面的应用价值。解析思路：1.引出结冰对航空安全的危害性。2.说明卫星资料如何提供结冰相关的物理前提：利用红外云图识别高空云层（特别是卷云、高层云、冰晶云），因为这些云层是结冰的主要发生环境；利用微波水汽图像或辐射计亮温估算大气可降水量，高水汽含量通常伴随结冰条件；利用红外云图或微波辐射计估算高空温度，识别低于0℃的低温区域。3.阐述具体应用：飞行员通