2025年大学《应用气象学》专业题库- 风暴潮与海啸灾害的预测与规避

2025年大学《应用气象学》专业题库——风暴潮与海啸灾害的预测与规避考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每题4分，共20分）1.风暴潮2.海啸3.基尼定波（GaugeWave）4.海啸预警系统5.风暴潮增水二、简答题（每题6分，共30分）1.简述风暴潮形成的主要影响因素。2.与风暴潮相比，简述海啸的主要特征。3.简述风暴潮和海啸预警系统各自的主要工作流程。4.海岸防护工程在规避风暴潮和海啸灾害中可以发挥哪些作用？5.阐述卫星遥感技术在监测风暴潮和海啸中的应用。三、论述题（每题10分，共20分）1.论述风暴潮预测模型的基本原理及其在防灾减灾中的应用价值。2.分析海底地形对海啸波传播特性的影响，并探讨其对海啸预警的影响。四、案例分析题（15分）假设某沿海城市在一次台风过境期间，气象部门预测将出现显著的风暴潮增水，同时地质部门监测到附近海域发生了一次中等强度的海底地震，存在引发海啸的可能性。请结合所学知识，分析该城市可能面临的灾害风险，并提出相应的短期预警和防灾避险建议。试卷答案一、名词解释1.风暴潮：指由于强烈气旋（台风、温带气旋等）引起的近海水面异常增水现象，通常伴随大风和低气压。**解析思路：*定义需包含核心要素：近海水面异常增水、由强烈气旋引起、常伴随大风和低气压。2.海啸：指由海底地壳运动（如地震）、火山爆发、水下山体滑坡等引起的具有巨大能量的海水波动现象。**解析思路：*定义需包含核心要素：巨大能量、海水波动、主要成因（海底地壳运动、火山、滑坡等）。3.基尼定波（GaugeWave）：也称引波或受潮波，指在开阔大洋中由风暴中心向外辐射的、振幅随距离迅速衰减的次生波浪，是风暴潮的重要组成部分。**解析思路：*定义需包含来源（风暴中心向外辐射）、性质（次生波浪、振幅迅速衰减）、别称（引波/受潮波）及其与风暴潮的关系。4.海啸预警系统：指通过监测海啸诱因（如地震）、计算海啸传播和到达时间、发布预警信息，以减少海啸造成的人员伤亡和财产损失的综合性系统。**解析思路：*定义需包含核心功能（监测诱因、计算传播到达、发布预警）、目的（减少损失）以及系统性质（综合性）。5.风暴潮增水：指风暴潮期间，实测海面高度超出天文潮面的部分，即由气象因素引起的海面异常升高。**解析思路：*定义需明确是风暴潮期间的现象、是实测海面超出天文潮面的部分、是气象因素引起的异常升高。二、简答题1.简述风暴潮形成的主要影响因素。*答：主要影响因素包括：强风（风应力、风生潮波）、低压系统（气压梯度力、地形引导）、海陆分布和海岸地形（摩擦效应、导引效应）、天文潮（共振放大）、水密度分层（影响潮波传播）等。**解析思路：*回答应涵盖风、气压、地形、天文潮、密度分层等关键自然因素，并简要说明其作用机制。2.与风暴潮相比，简述海啸的主要特征。*答：海啸的主要特征包括：波高在深海中很小（几厘米到一米），但靠近海岸会急剧增高（几米到几十米）；周期长（几十分钟到几小时）；传播速度快（数百公里每小时）；包含众多频率成分的波群；破坏力巨大，可跨海传播。**解析思路：*回答应突出与风暴潮相比的显著差异，重点说明波高（深海小、海岸大）、周期、速度、成因（海底扰动）及破坏力。3.简述风暴潮和海啸预警系统各自的主要工作流程。*答：风暴潮预警系统流程：灾害性天气（如台风）监测→预报→模式模拟（预报海面增水）→结合天文潮预报→评估影响区域和程度→发布预警信息。*答：海啸预警系统流程：地震等海啸源监测→判断海啸可能性与潜在规模→模式计算（预报海啸传播时间和到达高度）→评估受影响区域→发布紧急预警信息。**解析思路：*分别描述两种系统的核心环节，对于风暴潮需强调模式模拟和天文潮结合，对于海啸需强调源监测和传播预测。4.海岸防护工程在规避风暴潮和海啸灾害中可以发挥哪些作用？*答：海岸防护工程作用：降低风暴潮增水对沿海地区的影响（如防波堤削减波高、导流堤改变水流）；为居民和财产安全提供物理屏障；在海啸发生时，可起到一定的削减波高、延缓波速、引导水流的作用，为人员撤离争取时间。**解析思路：*回答应涵盖对风暴潮和海啸的双重作用，具体说明不同类型工程（防波堤、导流堤）的功能（削减波高、导流、屏障）及其对规避灾害的效果。5.阐述卫星遥感技术在监测风暴潮和海啸中的应用。*答：卫星遥感技术应用：利用合成孔径雷达（SAR）监测风暴潮引起的海面高度异常变化、风场分布；利用卫星高度计（Altimeter）精确测量全球海面高度，用于风暴潮和海啸的监测与反演；利用红外/可见光卫星图像监测风暴云团、海色卫星监测水体颜色变化（间接评估水文条件）；提供大范围、持续性的监测数据支持灾害预警。**解析思路：*回答应列举具体遥感器类型（SAR、高度计）及其监测内容（海面高度、风场），说明其他类型卫星的间接应用，并强调其大范围、持续性监测的优势。三、论述题1.论述风暴潮预测模型的基本原理及其在防灾减灾中的应用价值。*答：基本原理：主要分为统计模型和动力学模型。统计模型基于历史数据，建立海面异常（风暴潮增水）与影响因素（如风场、气压、天文潮等）之间的统计关系（如回归方程）；动力学模型基于流体力学方程（如Navier-Stokes方程），模拟风应力、气压梯度力、地形等因素对海水的运动影响，计算海面抬升。模型通常包含地形数据、气象强迫数据、初始和边界条件。*应用价值：准确预测风暴潮增水高度和影响范围，为制定防灾预案（如人员疏散、港口船舶转移、危房加固）提供科学依据；评估风暴潮对沿海基础设施（港口、码头、堤防、城市）的淹没和冲刷风险；为保险业提供风险评估支持；通过模型校准和验证，改进对风暴潮物理过程的理解；支持气候变化背景下风暴潮风险评估和适应性规划。**解析思路：*首先要区分并阐述两种主要模型的原理，涉及基本物理概念（风应力、气压、流体力学）。其次，要重点论述模型在防灾减灾中的具体应用场景和带来的实际价值，如预警、风险评估、决策支持等。2.分析海底地形对海啸波传播特性的影响，并探讨其对海啸预警的影响。*答：海底地形影响：海底地形（如海沟、海山、大陆架）显著影响海啸波的传播速度、波高、波形和到达时间。在深海海沟处，地壳下沉导致海啸波速加快，波高可能略有增大；遇到海山或海底隆起时，波能会部分反射、折射和耗散，导致波高降低、速度减慢、波形变形；进入浅海大陆架时，由于水深急剧变浅，波速减慢，波能汇聚，导致波高急剧增大（破碎），传播时间缩短。*对预警的影响：精确的海底地形数据是海啸传播数值模拟的基础。准确的Bathymetry数据对于预测海啸在不同区域的速度、到达时间和最大可能波高至关重要。地形复杂区域（如岛屿附近、海沟边缘）的模拟难度更大，对数据精度要求更高。预警系统依赖于这些模拟结果来发布针对不同海岸段的精细化预警信息。地形数据的不确定性或精度不足会导致模拟误差，影响预警的准确性和及时性，进而影响防灾减灾效果。**解析思路：*首先要详细分析海底地形对海啸波速、波高、波形、到达时间等关键传播特性的具体影响机制，并结合地形类型（海沟、海山、大陆架）举例说明。其次，要深入探讨这种影响如何直接作用于海啸预警系统，强调地形数据对模拟的关键作用、对预警精细化程度的影响，以及数据精度对预警效果的重要性。四、案例分析题假设某沿海城市在一次台风过境期间，气象部门预测将出现显著的风暴潮增水，同时地质部门监测到附近海域发生了一次中等强度的海底地震，存在引发海啸的可能性。请结合所学知识，分析该城市可能面临的灾害风险，并提出相应的短期预警和防灾避险建议。*灾害风险分析：1.风暴潮风险：台风将导致该城市近海出现显著的增水，叠加天文高潮，可能引发严重的coastalflooding。低洼地区、河网密集区、城市内涝点将面临被淹没风险。强风可能加剧增水效果，并导致沿海建筑物、广告牌、树木等倒塌，以及船只撞击码头和岸边设施。2.海啸风险：中等强度海底地震虽不一定直接引发破坏性海啸，但存在可能性。若发生海啸，由于城市靠近震源附近海域，可能遭遇波高较高、到达时间较快的海啸冲击。海啸将导致更强的风暴潮效应，加剧淹没范围和深度，并对沿海建筑、港口设施造成毁灭性破坏。海浪冲击力巨大，可能摧毁防波堤等防护工程。3.复合风险：最严峻的风险是风暴潮与海啸的复合效应。海啸叠加在风暴潮之上，将导致比单一灾害更严重的海面抬升和更广泛的水体入侵，对城市的冲击将是灾难性的。*短期预警建议：1.即时发布最高级别台风预警和风暴潮预警：立即启动应急响应机制，通过所有渠道（电视、广播、手机短信、警报器、社交媒体）向全市发布警报，明确风暴潮的预期增水高度、影响范围和最强时段。2.密切关注地震动态和海啸预警信息：密切跟踪地质部门发布的地震信息和海啸预警。一旦发布海啸预警，立即启动针对潜在海啸影响区域的紧急响应。3.分区预警：根据风暴潮和海啸模拟结果，对易受灾区域（低洼地带、沿海社区、港口工业区）发布针对性、分等级的预警信息。*防灾避险建议：1.人员疏散：立即启动沿海低洼地区、可能被淹没区域的居民和重要设施人员疏散预案，将人员转移至指定的安全高地或避难场所。疏散路线应避开可能的潮水通道和地质灾害风险点。2.保护财产安全：建议沿海地区的居民和单位加固或拆除易被风吹倒或淹没的搭建物、广告牌、树木等。港口管理部门应立即将所有船只移至港内安全水域或远海锚地，并封锁港口。