2025年大学《应用气象学》专业题库- 气象监测数据分析与预警技术

2025年大学《应用气象学》专业题库——气象监测数据分析与预警技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种传感器主要用于测量空气中的水汽压？A.热敏电阻B.湿度计（电容式或电阻式）C.压力传感器D.光学传感器2.自动气象站（AWS）相比传统气象站的主要优势之一是？A.观测项目更全面B.自动化程度高，减少人工维护C.传感器精度更高D.单站观测成本更低3.在气象数据质量控制中，识别并剔除明显错误的观测值，常用的方法是？A.数据插值B.一致性检验C.格点分析D.异常值检测4.描述一组数据集中趋势的常用统计量是？A.标准差B.方差C.均值D.相关系数5.绘制地面天气图时，表示风向的符号是？A.等值线B.风羽C.气压符号D.冷暖气团符号6.气象灾害预警信息发布的主要渠道包括？A.电视广播B.手机短信C.政府公告D.以上都是7.卫星遥感在气象监测中无法直接获取的数据是？A.地面气压B.云顶温度C.大气水汽含量D.地表温度8.时间序列分析中的ARIMA模型，通常用于？A.描述数据的空间分布B.预测数据未来的变化趋势C.处理数据中的缺失值D.分析不同变量间的相关性9.以下哪种气象要素的变化通常与强对流天气的发生密切相关？A.气温平流B.气温逆增C.水汽通量散度D.地面气压梯度10.基于统计模型进行气象预警，其核心是根据历史数据建立？A.预测模型B.阈值判断C.质量控制规则D.数据插值函数二、填空题（每空1分，共15分）1.地面气象观测的基本要素通常包括气温、气压、相对湿度、风向、风速、降水、云况、能见度等。2.卫星气象观测主要分为______遥感和______遥感两大类。3.气象数据质量控制的主要步骤包括数据检查、异常值识别与剔除、数据插补和______。4.时间序列分析中的自相关函数（ACF）用于衡量序列中______与______之间的相关性。5.绘制天气图时，等压线疏密程度表示______的大小。6.气象灾害预警级别通常分为______、Ⅱ级（黄色）、Ⅲ级（蓝色）、Ⅳ级（黑色）。7.利用数值天气预报（NWP）产品进行气象分析时，需要关注其______和______。8.常用的气象数据处理方法有平滑、滤波、插值和______等。9.相关系数是用来衡量两个变量之间______的统计量。10.气象监测数据的有效性保障依赖于完善的______体系。三、名词解释（每题3分，共12分）1.自动气象站（AWS）2.数据质量控制3.数值天气预报（NWP）4.气象灾害预警阈值四、简答题（每题5分，共20分）1.简述地面气象观测站网布局需要考虑哪些主要因素。2.比较光学卫星和微波卫星在气象观测方面的主要区别。3.简述气象数据异常值可能产生的原因。4.简述气象预警信息发布流程中的关键环节。五、论述题（每题10分，共20分）1.论述气象监测数据分析在气象预报和预警中的应用价值。2.结合实例，论述如何综合运用多种气象监测数据进行分析以提升预警效果。试卷答案一、选择题1.B解析：湿度计（无论是电容式还是电阻式）是专门用于测量空气湿度或水汽压的仪器。热敏电阻主要用于测温度，压力传感器测大气压，光学传感器应用范围更广，不专门测水汽压。2.B解析：AWS的核心优势在于其自动化运行，能够长时间连续自动采集和传输数据，大大减少了人工值守和维护的频率和强度，提高了观测效率和资料的连续性。3.D解析：异常值检测是指通过统计方法或经验判断，识别出明显偏离正常范围的观测数据点，并对其进行标记或剔除。这是数据质量控制中识别错误数据的关键步骤。4.C解析：均值（平均值）是描述数据集中趋势最常用的统计量之一，它代表了数据集的中心位置。标准差和方差描述离散程度，相关系数描述线性关系。5.B解析：在地面天气图上，表示风向的符号是风羽。风羽的尖端指向风向，羽轴上短划表示风力等级。6.D解析：气象预警信息的发布需要通过多种渠道，以确保信息能够广泛、及时地触达目标人群，包括电视广播、手机短信、政府官方网站或专用平台公告、社交媒体等多种方式。7.A解析：卫星遥感可以通过红外探测获取云顶温度、利用微波探测获取大气水汽含量和风场等信息，但直接获取地面气压需要通过地面观测站。卫星主要提供大范围、大尺度的信息。8.B解析：ARIMA（自回归积分滑动平均模型）是一种时间序列预测模型，广泛应用于对具有时间依赖性的序列进行拟合和未来值预测，是气象领域中进行短期预测的常用工具。9.B解析：气温逆增（即近地面气温随高度升高而增加）是形成不稳定大气层结的重要条件，有利于对流发展，是发生雷暴、冰雹等强对流天气的重要触发机制之一。10.B解析：基于统计模型的气象预警，其核心在于根据历史气象要素的观测数据，确定发生某种气象灾害前，某些气象要素必须达到的临界值或组合条件，这些临界值即为预警阈值。二、填空题1.时空分布2.光学；微波3.一致性检验4.某一时段；下一时刻（或不同滞后时间）5.气压梯度6.Ⅰ级（红色）7.预报准确率；时空分辨率8.趋势分析9.相关性10.质量保证三、名词解释1.自动气象站（AWS）：利用自动化传感器和数据采集系统，无需人工值守即可连续自动进行多种气象要素观测、数据采集、处理、存储和传输的地面观测站。2.数据质量控制：对气象观测数据进行一系列检查、评估和处理，以识别和修正错误、剔除异常值、保证数据准确性和一致性的全过程。3.数值天气预报（NWP）：利用计算机求解描述大气运动的数学方程组，通过数学模式模拟大气的演变过程，从而获得未来一段时间内大气状态（如温度、湿度、风、压等）预报的方法。4.气象灾害预警阈值：根据气象灾害的特征、危害程度以及历史资料分析，设定的触发发布相应级别预警信息的气象要素（或组合要素）的临界值或标准。四、简答题1.简述地面气象观测站网布局需要考虑哪些主要因素。解析思路：考虑观测目的（天气预报、气候监测、农业服务、航空服务等）、地理区域特征（地形地貌、气候带）、覆盖范围与密度、观测要素需求、数据共享需求、维护便利性、成本效益等。需确保观测系统能够代表所要研究区域的大气状况，并满足特定应用的需求。答案要点：观测目的与任务；地理区域与地形特征；覆盖范围与密度要求；所需观测要素；数据共享与应用需求；站点建设与维护成本；交通便利性与安全性。2.比较光学卫星和微波卫星在气象观测方面的主要区别。解析思路：从工作原理（利用可见光/红外探测vs利用微波与大气相互作用探测）、观测内容（主要看云/地表vs可穿透云层测水汽/温度/风/降水）、观测时机（白天为主vs可全天候）、数据特性（分辨率、时间序列等）等方面进行比较。答案要点：光学卫星：利用可见光和红外辐射成像，主要观测云层顶亮温、云型、地表覆盖，受光照条件限制（白天工作），可提供高空间分辨率图像。微波卫星：利用不同波段的微波辐射与大气水和大气成分相互作用探测，可全天候观测云、降水、水汽、温度、风场等，部分可穿透云层，但空间分辨率通常低于光学卫星。3.简述气象数据异常值可能产生的原因。解析思路：从传感器本身、传输过程、数据处理环节、大气真实变化等角度分析。答案要点：传感器故障或损坏；传感器漂移或标定不准；供电或信号干扰；数据传输错误或丢失（重传错误）；数据插补或平滑方法不当；大气真实发生极端事件（如雷暴、冰雹）；测量环境突变（如结冰）。4.简述气象预警信息发布流程中的关键环节。解析思路：梳理从监测到发布接收的完整链条。答案要点：灾害性天气监测与识别；数据质量控制与分析研判；预警级别确定；预警信息编写与审核；选择合适的发布渠道；按权限和规定发布；发布后监控与效果评估；预警解除。五、论述题1.论述气象监测数据分析在气象预报和预警中的应用价值。解析思路：阐述数据分析如何从原始数据中提取有效信息，支撑预报模型，提高预报准确率；如何识别危险模式，设定预警阈值，支撑预警决策；如何评估预报和预警效果，进行反馈优化。结合实例或具体方法说明。答案要点：数据分析是连接监测与预报预警的桥梁。通过统计分析、时间序列分析、天气图分析等方法，可以从海量的监测数据中提取关键特征（如不稳定指数、水汽通量散度、气压场演变模式等），为数值天气预报模式提供初始场和边界条件，或作为统计预报模型的基础。准确的数据分析有助于提高对灾害性天气发生发展规律的认识，从而更科学地设定预警阈值，提升预警的及时性和准确性。此外，对监测数据和预报预警效果的分析，可以用于检验模型和方法的优劣，指导预报预警技术的持续改进。例如，通过分析历史强对流天气的监测数据，可以总结其发生前的关键指标，用于改进预警模型。2.结合实例，论述如何综合运用多种气象监测数据进行分析以提升预警效果。解析思路：提出综合运用的思想，即不仅仅依赖单一类型数据，而是结合不同来源、不同尺度的数据。选择具体气象灾害类型，列举可能用到的监测数据类型（地面、高空、卫星、雷达等），说明如何综合分析这些数据来得到更全面、更准确的判断，从而提升预警能力。答案要点：提升预警效果的关键在于综合运用多源、多平台的监测数据。例如，在发布强对流天气预警时，不能仅依赖地面观测。应综合分析：卫星云图（识别云系类型、发展强度和移动速度）