2025年大学《大气科学》专业题库- 大气层中的亚热带高原气象研究

2025年大学《大气科学》专业题库——大气层中的亚热带高原气象研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.下列哪个地区通常不被认为是典型的亚热带高原区域？A.喜马拉雅山脉中段B.青藏高原大部C.安第斯山脉中段D.东非高原2.亚热带高原季风环流建立和发展的主要驱动力是？A.海陆热力性质差异B.高原与周边低纬度地区的巨大热力差异C.地形抬升作用D.季节性行星波的频繁活动3.亚热带高原地区常出现的“夜雨”现象，其主要成因是？A.白天对流旺盛，降水持续夜间减弱B.地形背风坡下沉气流形成晴朗夜空，水汽凝结C.季风槽过境导致的连续性降水D.高原上空逆温层稳定，水汽积聚夜间释放4.导致亚热带高原地区出现热力阻塞现象的主要因素是？A.西风带急流长时间稳定维持在该区域上空B.高原自身强大的热源或冷源，改变局地动力平衡C.强大的季风系统与行星波的叠加D.地形障碍物引起的局地绕流气流5.亚热带高原对区域水循环最主要的贡献是？A.制造大量水汽，为周边地区提供降水B.作为强大的热源，增加区域大气湿度C.增强大气对流活动，导致局地强降水D.作为水汽汇，对周边水汽输送产生阻挡作用6.在亚热带高原气象研究中，卫星遥感主要优势在于？A.获取高时间分辨率的地表温度场B.直接测量高空风场和气压场C.精确测量大气水汽含量和云微物理参数D.长期连续观测特定区域的气象要素变化7.与中纬度山地相比，亚热带高原气候年较差和日较差通常？A.年较差和日较差都更大B.年较差和日较差都更小C.年较差更大，日较差更小D.年较差更小，日较差更大8.“焚风”现象在亚热带高原地区的典型表现是？A.山谷风环流加强B.山口附近气温显著升高，相对湿度降低C.雷暴活动频繁D.降水过程伴随强烈的降温9.亚热带高原季风环流对全球气候系统的影响之一是？A.显著增强北半球副热带高压带B.削弱了热带印度洋季风的强度C.是亚洲夏季风的重要成员，影响东亚和东南亚气候D.导致全球同纬度地区气温普遍升高10.当前亚热带高原气象研究面临的主要挑战之一是？A.缺乏对该区域高空大气运动的长期连续观测资料B.难以将局地过程与全球尺度气候变率有效连接C.数值模式对高原复杂地形和局地热力过程的模拟能力仍有限D.高原地区自动化气象站密度过低二、填空题1.亚热带高原地区的季风环流通常具有明显的______和______特征。2.高原热力过程，特别是白天强烈的______，是许多高原天气现象的重要能量来源。3.影响亚热带高原区域气候的关键大气环流因素包括季风、______和行星波活动。4.亚热带高原地区的降水分布常呈现显著的______特征，干湿季分明。5.利用卫星遥感技术可以反演亚热带高原地区的______、______等关键气象要素。6.数值模拟是研究亚热带高原气象过程的重要工具，但其模拟结果受______和______的影响显著。7.高原地区的地形不仅影响局部环流，也能显著改变______的分布和强度。三、名词解释1.亚热带高原季风指数2.热力阻塞3.高原焚风4.地气相互作用四、简答题1.简述亚热带高原季风环流与周围区域（如大陆季风、海洋季风）的主要区别。2.分析地形因子对亚热带高原地区降水分布的影响机制。3.简述亚热带高原热源/热汇变化可能对区域气候产生的影响。4.简要说明大气行星波活动对亚热带高原天气过程的影响。五、论述题1.结合大气热力学原理，论述亚热带高原地区白天和夜间热量平衡的主要差异及其对近地面天气现象的影响。2.探讨亚热带高原在全球水循环和气候变率中可能扮演的角色，并分析当前研究存在的不足和未来研究方向。试卷答案--------------------------------------------------一、选择题1.B解析思路：青藏高原海拔极高（平均4000米以上），是典型的高原；安第斯山脉是南美洲西部一条巨大的年轻褶皱山系，其中段海拔也较高，是典型的高原；东非高原是非洲东部的一片古老地块，海拔也较高，是典型的高原。喜马拉雅山脉中段虽然海拔很高，但其更常被归类为高海拔山地，而非典型的“亚热带高原”（通常亚热带高原指海拔相对没那么极端、但处于亚热带纬度的高地）。2.B解析思路：亚热带高原地区通常海拔较高，气温相对低纬度同纬度地区偏低，形成热力低值区。与低纬海洋或大陆相比，存在巨大的热力差异，这种差异是驱动空气从周边流向高原，形成局地环流（类似季风环流）的主要动力。3.A解析思路：许多亚热带高原地区位于季风气候区，白天受热强烈，地面气压低，空气上升，对流旺盛，易形成午后雷阵雨。到了夜晚，地面冷却快，气温低，空气下沉，天空云层消散，天气转晴，降水也随之停止或显著减少，形成“夜雨”。4.B解析思路：热力阻塞是指由于高原自身强大的热力性质（如巨大的热源或冷源）导致其上空大气动力场发生异常，使得高低空气流难以正常交换，高压系统长时间维持或低压系统难以建立和东移。这是阻塞高压的一种特殊类型。5.A解析思路：亚热带高原地区通常水汽含量相对丰富（得益于附近洋面水汽输送和地形抬升作用），其上升运动活跃，是重要的降水源地，为周边地区（特别是下游地区）输送了大量水汽，对区域乃至更大范围的水循环格局有重要贡献。6.D解析思路：卫星遥感的主要优势在于能够从宏观尺度、大范围、长时间序列上观测地球表面和大气状态，尤其对于偏远、地面观测稀疏的亚热带高原地区，能够提供连续、均匀覆盖的观测数据，弥补地面站网的不足。7.D解析思路：亚热带高原地区海拔高，离赤道近，全年获得太阳辐射较多，但受地形抬升冷却和云层覆盖影响，地表和近地面气温变化相对平缓，导致气温年较差较小。同时，由于海拔高，气压低，昼夜温差受地面热容量和大气透明度等因素影响，往往比同纬度的低海拔地区更大。8.B解析思路：焚风是指空气流经山地时，被迫沿山坡爬升，绝热冷却，到达山脊后高度降低，绝热增温，使得山口附近的气温显著高于山麓，同时相对湿度降低，天气干燥。9.C解析思路：亚热带高原季风（常指夏季风分量）是亚洲季风环流系统的重要组成部分，其季风风向、强度和降水分布深刻影响着中国南方、东南亚以及印度大部分地区的天气和气候。10.C解析思路：尽管已有较多观测，但亚热带高原地形复杂，尺度精细，将其复杂的动力热力过程完全嵌套在大尺度模式中仍然具有挑战性，模拟能力的精度和可靠性仍是研究前沿面临的问题。其他选项也是挑战，但模拟能力有限是当前数值研究的关键难点。--------------------------------------------------二、填空题1.季节性变化显著持续性解析思路：亚热带高原季风通常有明显的季节转换期，且在活跃期维持时间较长，风力较强。2.辐射加热解析思路：白天太阳辐射是高原最主要的能量来源，强烈的辐射加热导致地面和低层大气温度升高，产生热力对流。3.西风带解析思路：西风带的活动会为高原地区带来不同水汽和能量的大气波动，与季风系统相互作用，影响高原天气。4.经向带状(或纬向带状)解析思路：受季风环流和地形共同影响，亚热带高原降水常沿特定的经向或纬向带状分布。5.地表温度大气水汽含量(或水汽分布)解析思路：卫星遥感是获取大范围地表温度和大气水汽含量信息的重要手段。6.模式物理方案模式分辨率(或模式参数化方案)解析思路：模式的模拟效果很大程度上取决于对物理过程（如辐射、对流、边界层等）的参数化描述以及网格的精细程度。7.大气环流(或天气系统)解析思路：地形能够引导、阻挡或改变大气环流路径和强度，进而影响天气系统的生成、发展和消亡。三、名词解释1.亚热带高原季风指数：通常指用于量化亚热带高原地区季风强度或活动状态的一个综合指数，其构建方式可能基于风场、水汽通量、降水等指标，用于表征季风季节的演变和年际变化。解析思路：此题考察对季风监测指标的理解，指数是量化抽象现象的常用工具。2.热力阻塞：指由于高原自身显著的冷热源特性，导致其上空大气垂直运动受到抑制，形成稳定的高压系统，阻碍高低空空气交换，使得天气系统（如锋面、低压）难以东移或发展，导致持续性干旱或异常天气。解析思路：此题考察对阻塞现象成因和机制的理解，特别是与高原热力联系。3.高原焚风：指空气流经亚热带高原山脉时，被迫沿山坡爬升冷却，越过山脊后下沉增温，导致山口或背风坡出现气温显著升高、相对湿度降低、天气干燥的现象。解析思路：此题考察对焚风基本过程和地理特征（山口/背风坡）的掌握。4.地气相互作用：指地球表面（包括陆地、海洋、冰雪、植被等）与大气层之间通过能量、水汽、动量等多种形式的交换和反馈过程。在亚热带高原，地形、植被、冰川等表面的特性对局地乃至区域气候有显著影响，反之，大气也影响地表状态。解析思路：此题考察对地表与大气相互联系基本概念的理解。四、简答题1.亚热带高原季风环流与周围区域（如大陆季风、海洋季风）的主要区别在于：*动力机制更强：高原季风不仅受海陆热力差异驱动，更显著地受到高原自身巨大热力差异（高海拔、气温低）的驱动，以及复杂地形的强迫作用。*季风系统更复杂：高原季风往往叠加有强烈的山地谷风、山风系统，且与西风带活动、行星波等高空系统有更复杂的相互作用。*空间尺度不同：高原季风的影响范围和强度可能局限于高原及周边地区，与影响范围更广的大陆季风或海洋季风有所区别。*气候特征独特：受海拔和地形影响，高原季风区的降水、气温、风等气候要素的垂直和水平分布具有独特性，例如降水垂直带明显，“夜雨”现象等。解析思路：此题要求对比分析，抓住高原季风的独特性在于其强烈的自身热力驱动、复杂的地形影响以及与其他系统的交互。2.分析地形因子对亚热带高原地区降水分布的影响机制：*迎风坡降水：盛行风从海洋或大湖吹向高原时，空气被迫爬升于迎风坡，绝热冷却，水汽凝结，易形成地形抬升雨，导致迎风坡降水丰富。*背风坡（焚风区）降水稀少：空气越过山顶后沿背风坡下沉，绝热增温，相对湿度降低，抑制对流和云的形成，导致背风坡降水显著减少，形成干热区。*山谷地形：狭长的山谷可能加强山谷风环流，引导或阻滞水汽输送，影响局部降水。地形狭管效应对气流速度和方向也有改变。*海拔高度：降水通常随海拔升高而增加，直到达到最大降水带（云带），之后随海拔进一步升高而减少。高原内部的抬升地形（如高山）会进一步增加局部降水。解析思路：此题考察地形对降水的基本影响机制，重点阐述迎风坡抬升和背风坡焚风效应。3.简述亚热带高原热源/热汇变化可能对区域气候产生的影响：*热源增强（如森林砍伐、裸地扩大）：可能导致高原近地面气温升高，增强局地对流活动，改变局地环流模式（如可能抑制某些天气系统的过境），增加局地降水潜力，但也可能导致区域能量平衡改变和水汽循环调整。*热源减弱（如冰川融化、植被恢复）：可能导致高原气温降低，减弱局地对流，影响局地环流稳定性，改变降水分布，并对下游区域的气候产生反馈影响（如水汽输送能力变化）。*热汇变化（如积雪/冰盖变化）：积雪/冰盖具有反照率效应和热容量效应。融化（热汇减弱）使反照率降低、吸收更多太阳辐射，进一步增温；积雪/冰盖存在时（热汇增强），则对气温有抑制作用。这些变化通过影响局地能量平衡和蒸发，进而影响降水和大气环流。解析思路：此题要求分析热力变化（增温或降温）通过哪些途径影响局地和区域气候。4.简要说明大气行星波活动对亚热带高原天气过程的影响：*引导天气系统：行星波（尤其是长波）是长距离输送能量和水汽的重要载体，它们的活动路径和强度变化，会影响携带其上的温压系统（如槽、脊）的东移速度和路径，进而影响其与亚热带高原的相遇，决定高原地区的天气类型（晴、雨、稳定等）。*激发局地扰动：行星波与高原复杂地形相互作用，可能激发或调制局地尺度的波动，影响高原上空环流场的调整和天气现象的发生发展。*季节性变化：行星波的活跃程度和活动中心位置存在明显的季节变化，这导致其与亚热带高原的相互作用也具有季节性，是造成高原季风年际和年代际变化的重要外部因子之一。解析思路：此题考察行星波作为大气尺度波动对区域天气（特别是与地形相互作用）的作用。五、论述题1.结合大气热力学原理，论述亚热带高原地区白天和夜间热量平衡的主要差异及其对近地面天气现象的影响。亚热带高原地区由于海拔高，大气密度小，地表性质复杂多样，其日变化显著，白天和夜间的热量平衡差异巨大。*白天热量平衡：太阳辐射是主要能量输入。地表吸收部分辐射加热，大气通过感热和潜热过程从中获得热量。白天大气层结不稳定，对流活动旺盛，强烈的感热和潜热通量向上输送，导致近地面气温快速升高。地面热量不仅用于自身升温，也通过传导加热浅层大气。辐射加热、地面加热和感热通量共同贡献于白天的正净热量平衡，支撑着强烈的对流活动。*夜间热量平衡：太阳辐射消失，能量输入为零。地表开始通过辐射、传导向大气释放热量（感热通量仍存在但通常较小），同时大气自身也因辐射冷却而损失热量。夜间大气层结通常较稳定，对流活动微弱或消失。热量损失主要通过长波辐射和感热通量实现。如果地表降温迅速且辐射冷却强烈，近地面气温可能降至露点以下，导致水汽凝结，形成辐射雾或辐射霜。夜间净热量平衡为负，地表和近地面大气逐渐冷却。*对天气现象的影响：白天的强烈热量收支和大气不稳定是亚热带高原午后雷阵雨、阵性大风等强对流天气的主要触发机制。夜间的辐射冷却和大气稳定则导致晴朗夜空的“夜雨”现象，或形成雾、霜等天气。这种显著的热量日变化是高原近地面天气现象年较差和日较差差异巨大的重要原因。解析思路：此题要求结合热力学原理（辐射、感热、潜热），详细对比白天的能量输入（太阳辐射为主）和热量输出（感热、潜热、辐射冷却），以及夜间的能量输入（接近零）和热量输出（感热、辐射冷却），并阐述这种差异如何驱动大气状态（不稳定/稳定）的变化，进而影响具体的天气现象。2.探讨亚热带高原在全球水循环和气候变率中可能扮演的角色，并分析当前研究存在的不足和未来研究方向。亚热带高原在全球水循环和气候变率中扮演着复杂而重要的角色。*在全球水循环中的角色：*水汽汇与源地：高原地区强烈的上升运动能有效抬升水汽，形成云和降水。部分水汽通过升华直接进入大气，部分则通过降水汇入地表水系。同时，作为季风的重要发源地或通道，高原也向周边地区输送大量水汽，是区域乃至全球水循环的关键节点。*降水调节器：高原的降水不仅满足自身需求，还深刻影响着下游区域的气候，如亚洲夏季风降水。其降水格局的变化（如强度、频率）会直接影响区域水汽收支。*冰雪圈：许多亚热带高原（如青藏高原）拥有广阔的冰川和积雪。冰川作为固体水库，在季节和气候变化中缓慢释放或吸收水分。冰雪的反照率效应也显著影响地表能量平衡和水汽蒸发。*在气候变率中的角色：*局地气候塑造者：高原的热力特性和地形强迫显著改变了局地大气环流，影响着区域降水、气温、风等气候要素的分布。*气候变率的放大器/指示器：高原地表对气候变化敏感（如冰川退缩、冻土融化、植被变化），这些变化通过地气相互作用反馈到大气环流，可能放大区域气