2025年大学《大气科学》专业题库- 大气趋势变化研究

2025年大学《大气科学》专业题库——大气趋势变化研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪项不属于导致现代气候变暖的主要人为强迫因素？A.二氧化碳浓度增加B.氯氟烃（CFCs）排放C.太阳活动增强D.工业排放的硫酸盐气溶胶2.用于检测长期气候序列中是否存在显著趋势变化的常用统计方法是基于：A.相关性分析B.主成分分析C.Mann-Kendall趋势检验D.线性回归预测3.全球变暖背景下，观测到的一个显著现象是：A.全球平均海平面呈现下降趋势B.北半球中高纬度地区冬季降雪量显著增加C.全球大范围降水呈现均一性增加D.北极地区海冰融化速度减慢4.气候模式（特别是全球气候模型，GCMs）在研究大气趋势变化时，其核心作用在于：A.直接提供高分辨率的观测数据B.模拟太阳辐射和火山喷发等自然强迫的时空变化C.完全精确地重现过去几十年观测到的所有气候细节D.无需考虑大气与海洋之间的相互作用5.以下哪个气候指数是衡量赤道中东太平洋海表温度异常的关键指标？A.NAO指数B.AO指数C.Nino-3.4指数D.MJO指数6.大气中的温室气体吸收并重新辐射红外线，导致地球系统能量失衡，这一过程被称为：A.气溶胶散射B.平流层臭氧损耗C.温室效应D.辐射强迫7.再分析数据集的主要目的是：A.直接获取卫星观测到的原始大气数据B.利用气候模型输出填补观测数据的时空空白C.仅用于研究过去几十年的气候变化趋势D.提供比观测数据更精确的气候场信息8.气候变化对水循环的主要影响之一表现为：A.全球总蒸发量显著减少B.极端降水事件频率和强度在某些地区增加C.所有地区的干旱程度同时加剧D.海洋蒸发量增加导致陆地降水增加9.在评估不同气候模型对未来气候变化的预测能力时，一个重要的考量因素是：A.模型是否使用了最新的观测数据B.模型对过去几十年气候变化的模拟准确度C.模型计算速度的快慢D.模型开发者所属机构的声誉10.土地利用变化，例如城市扩张，对局地气候可能产生的影响包括：A.增加热岛效应，降低近地面气温B.增加区域降水，减少蒸发C.改变地表反照率和热量吸收特性D.减少区域气候变率二、填空题（每空1分，共15分）1.大气长期处于非平衡状态，其内部能量主要通过______和______过程进行交换和调整，趋向于新的平衡状态。2.气候变化不仅指平均状态的改变，也包括______和______的变动。3.统计上判断一个趋势是否“显著”通常需要考虑其______和______。4.除了温室气体，______和______也是影响气候的重要人为强迫因子。5.卫星遥感技术在气候研究中可用于获取______、______等长期序列数据。6.气候模型模拟结果的不确定性来源于模型本身、______和______等多个方面。7.全球变暖导致冰川融化加速，进而引发______，对沿海地区构成威胁。8.适应气候变化需要调整农业种植结构、改进水资源管理、______等措施。9.国际上最权威的气候变化评估报告是______发布的《气候变化评估报告》。10.气候系统对人为强迫的响应存在时间延迟，这种现象称为______。三、名词解释（每题3分，共12分）1.气候变率(ClimateVariability)2.气候诊断(ClimateDiagnostics)3.降尺度(Downscaling)4.辐射强迫(RadiativeForcing)四、简答题（每题5分，共20分）1.简述温室气体对地球气候系统的正反馈机制。2.简要说明使用Mann-Kendall趋势检验方法判断气候趋势时，需要关注哪些统计指标？3.列举至少三种研究大气趋势变化所使用的主要观测数据类型。4.比较气候观测数据与气候模型模拟结果在描述大气趋势变化时各自的主要优势和局限性。五、论述题（每题10分，共20分）1.论述大气趋势变化对区域水资源管理可能带来的挑战和应对策略。2.结合具体实例，论述人类活动是如何成为大气趋势变化的重要驱动因素的。结束试卷答案一、选择题1.C解析：太阳活动增强属于自然变率，而非人为强迫因素。A、B、D均为主要的人为强迫因素。2.C解析：Mann-Kendall趋势检验是专门用于检测时间序列数据是否存在显著趋势变化的一种非参数统计方法。3.B解析：虽然北半球中高纬度地区降雪量变化复杂，但观测普遍显示极端降水事件频率和强度增加（C错误），海平面上升（A错误），北极海冰加速融化（D错误），而B描述的现象是观测到的部分趋势之一。4.B解析：GCMs的核心作用是模拟不同强迫因子（包括自然和人为）对气候系统的影响，模拟其演变过程。A错误，模型是模拟，不是直接提供观测。C错误，模型总有误差，不能完全重现。D错误，大气海洋相互作用是GCMs的重要组成部分。5.C解析：Nino-3.4指数是基于赤道中东太平洋（Nino3.4区域）海表温度距平计算的，是表征厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）现象的关键指数。A、B、D分别为北半球冬季大气环流模式指数、北半球大气环流模式指数、季风振荡指数。6.C解析：温室气体吸收红外辐射并重新向地球表面和大气层向下辐射，导致地表能量增加，即温室效应。A是散射太阳辐射。B是平流层臭氧减少导致吸收红外线能力下降。D是描述强迫对气候系统能量的影响程度。7.B解析：再分析数据集通过集成多种观测资料和先进的插值方法，旨在重建或插值过去一段时间内高分辨率、连续的气候场（通常是风、温、压等），弥补单一观测手段的不足。8.B解析：气候变化导致大气环流和降水分布改变，使得极端降水事件（如暴雨、洪涝）在某些地区的频率和强度增加是广泛观测到的现象。A、C、D描述不准确或过于绝对。9.B解析：评估气候模型预测能力的关键在于其模拟过去气候表现的准确性，因为模型行为是物理和数学原理的体现，如果能准确模拟过去，则预测未来（尤其是其不确定性范围）的可信度更高。10.C解析：城市扩张改变了城市地表的材质（如混凝土代替植被）、反照率、热容量和蒸散发，这些都会影响局地能量平衡和微气候，主要表现为热岛效应（升温）和局地环流改变，而非直接降低气温（A错误）、增加降水（B错误）、减少蒸发（B错误）。二、填空题1.输入，输出解析：气候系统像一个黑箱，不断与外界（如太阳）输入能量，内部进行交换，并向外界（如海洋、地表）输出能量，以维持动态平衡。2.变率，模式解析：气候变化是气候系统状态（包括平均值和年际、年代际等波动）随时间的变化，涵盖了对平均状态（如气温、降水）的改变以及对波动性（变率）和内部联系（模式）的改变。3.绝对值，显著性水平解析：趋势的统计显著性需要看其数值大小（绝对值）是否足够大，同时要判断该趋势在统计上是否排除了随机波动的可能性（通常通过显著性水平α，如0.05或0.01来判断）。4.气溶胶，土地利用变化解析：除了主要的温室气体，人为排放的气溶胶（如硫酸盐、黑碳）和土地利用变化（如城市化、森林砍伐）也是重要的气候强迫因子。5.气温，降水解析：卫星遥感是获取全球尺度和长时间序列气温、降水等气候变量数据的重要手段。6.模型参数化方案，外部强迫数据解析：模型的不确定性来源于对复杂物理过程进行简化的参数化处理的准确性、输入的边界条件（如排放数据、太阳活动）的准确性等。7.海平面上升解析：冰川融化注入海洋导致海水体积增加，是海平面上升的主要贡献之一。8.加强适应气候变化的基础设施建设解析：适应措施是多方面的，除了农业和水资源，基础设施建设（如防洪、抗旱设施）也是重要内容。9.政府间气候变化专门委员会解析：IPCC（IntergovernmentalPanelonClimateChange）是联合国框架下的政府间机构，定期发布气候变化评估报告。10.气候惯性(ClimateInertia)解析：气候系统对强迫的响应不是瞬时的，由于存在大量储存的热量、缓慢的海洋环流和冰冻圈变化等，系统需要一段时间才能达到新的平衡状态，这种现象称为气候惯性。三、名词解释1.气候变率：指气候系统状态（如气温、降水）在时间上的变动，其尺度从天到世纪不等，且其变化幅度和频率超出了气象要素的日常或季节性变化范围。2.气候诊断：利用观测资料和诊断工具（如统计方法、气候模型），对气候系统的状态、变化特征及其可能的原因进行识别、描述和解释的过程。3.降尺度：指将气候模式或其他大型尺度模型输出的较粗分辨率信息，通过特定的方法（统计方法或动力方法）转化为区域或局地尺度的更精细信息的过程。4.辐射强迫：指单位面积、单位时间尺度上，由于大气成分（如温室气体、气溶胶）或地表特性变化而引起的地球气候系统总辐射（到达地表和大气顶部的净辐射）的偏差量，是衡量特定因素对气候系统施加的“推力”的物理量。四、简答题1.简述温室气体对地球气候系统的正反馈机制。解析：温室气体（如CO2）增加导致地表吸收的太阳短波辐射增多，能量向大气传递增加，大气升温。大气升温后，其向空间散发的红外辐射增多，其中部分红外辐射被同种或不同种温室气体吸收并重新向下辐射，进一步加热地表和低层大气，形成正反馈。例如，水汽本身是强温室气体，大气升温导致蒸发增加，大气中水汽含量增加，进一步加剧温室效应；冰川和海冰对阳光的反照率很高，全球变暖导致其融化，暴露出darker地表（如海洋或陆地），吸收更多阳光，进一步加热气候系统。2.简要说明使用Mann-Kendall趋势检验方法判断气候趋势时，需要关注哪些统计指标？解析：Mann-Kendall趋势检验主要用于检测时间序列是否存在单调上升或下降的趋势。关键统计指标包括：UF统计量和LB统计量曲线图；UF和LB曲线的交点及其对应的显著性水平（通常通过置信带判断）；以及趋势的斜率（β̂）、趋势显著性水平（p值）和趋势开始的时间。关注点主要是UF/LB曲线是否显著交于置信带之外（表明趋势显著），以及p值是否小于预设的显著性水平（如0.05），同时斜率大小指示趋势强度。3.列举至少三种研究大气趋势变化所使用的主要观测数据类型。解析：主要观测数据类型包括：地面气象站观测数据（提供气温、降水、气压、风等要素的长期序列）；卫星遥感数据（提供大范围、长时序的气温、降水、海平面、海冰、地表覆盖等信息）；海洋浮标和剖面仪数据（提供海水温度、盐度等）；冰芯数据（记录过去千年甚至更长时间的古气候信息，如温度、气体浓度、火山事件标记）；树轮数据（提供过去几百年到上千年的年际气候变化信息）。4.比较气候观测数据与气候模型模拟结果在描述大气趋势变化时各自的主要优势和局限性。解析：优势：观测数据：是气候变化的真实记录，具有客观性、可靠性，是验证模型模拟结果的基础。气候模型：能够模拟气候系统的复杂物理过程和相互作用，可以提供观测数据无法直接给出的信息（如未来预测、不同强迫下的模拟对比、机制解释）。局限性：观测数据：空间分辨率和时间分辨率有限，存在站点分布不均、数据缺失和质量控制问题，难以完全覆盖全球所有区域和所有要素，有时难以区分真实趋势与短期变率。气候模型：存在模型误差（对物理过程参数化、边界条件设定的不确定性），模拟结果受分辨率影响，可能存在系统性偏差，无法完全复制观测中的所有细节和极端事件。五、论述题1.论述大气趋势变化对区域水资源管理可能带来的挑战和应对策略。解析：大气趋势变化（如变暖导致的蒸发加剧、降水格局改变、极端事件增多）对区域水资源管理带来严峻挑战：挑战：①降水资源时空分布不均加剧：部分地区干旱加剧，需水增加；部分地区洪涝风险增大。②水资源供需矛盾恶化：升温导致蒸发增大，农业灌溉用水需求增加，而稳定降水的减少可能使地表水补给不足。③水库蓄水能力变化：冰川融水初期增加可能暂时缓解缺水，但长期融化导致水源枯竭；极端降水可能超出现有水库调蓄能力，引发洪灾。④水质影响：高温可能加剧水体富营养化和有害藻华，极端径流可能冲刷污染物。应对策略：①加强气候预测和水资源需求预测能力，提高应对不确定性能力。②优化水资源配置，建设跨流域调水工程，提高区域水资源承载能力。③发展节水农业和工业，推广节水技术，提高用水效率。④建设小型、分散水源，增加雨水收集和利用，缓解局部缺水。⑤加强极端事件（干旱、洪水）的监测预警和应急响应体系。⑥保护水源地，维持生态用水，确保水生态健康。⑦制定适应性的水资源管理规划和政策。2.结合具体实例，论述人类活动是如何成为大气趋势变化的重要驱动因素的。解析：人类活动是大气趋势变化（特别是近代以来的快速变化）的主要驱动因素，主要体现在以下几个方面，并结合实例：①温室气体排放增加：化石燃料燃烧（发电、交通）、工业生产（水泥、钢铁）、农业活动（牲畜肠道发