2025年大学《大气科学》专业题库- 大气科学在能源开发中的应用

2025年大学《大气科学》专业题库——大气科学在能源开发中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题均有多个正确选项，请将正确选项的代表字母填写在题干后的括号内。多选、错选、漏选均不得分。）1.大气科学在风能资源评估中的应用主要体现在哪些方面？（）A.大气边界层物理过程的观测与理解B.风速、风向、风切变等要素的长期预报C.风能资源潜力的区域分布分析D.风电场建设和运行中的气象灾害风险评估E.风力机效率的空气动力学计算2.太阳能资源的开发利用受哪些大气因子显著影响？（）A.大气透明度B.云量与云的类型C.水汽含量D.气溶胶浓度E.大气折射率3.气候变化对水能资源开发可能产生哪些影响？（）A.改变流域降水时空分布B.引起河流径流量年际波动加剧C.导致极端洪水或干旱事件频发D.缩短某些地区的丰水期E.增加水电站大坝的安全风险4.在化石能源勘探中，大气科学的哪些知识或技术可能发挥作用？（）A.利用卫星遥感监测地表地质特征B.分析区域气候背景对沉积环境的影响C.应用气象模型预测野外勘探作业的适宜窗口D.通过地球物理勘探中的大气噪声干扰分析E.评估化石能源开采活动引发的地表形变对局部气候的反馈5.大气监测技术在现代能源系统安全管理中的具体应用包括哪些？（）A.监测燃煤电厂排放的污染物浓度B.预报可能影响核电站运行的高温天气C.提供风电场运行所需的风况实时数据D.评估输电线路覆冰的风险等级E.监测太阳能电站周边的空气质量变化二、简答题（每小题5分，共25分。）6.简述风能资源评估的主要步骤及其涉及的大气科学原理。7.阐述大气条件（如云、气溶胶）如何影响太阳能资源的可利用性。8.说明气候变化可能对全球能源需求结构产生哪些方面的改变。9.分析极端天气事件（如台风、冰冻）对能源基础设施可能造成的威胁。10.描述数值天气预报（NWP）在能源生产管理中的应用价值。三、论述题（每小题10分，共30分。）11.结合具体能源类型，论述大气科学知识在提高能源系统运行效率和安全性方面的作用。12.探讨大气科学如何为可再生能源（如风能、太阳能）的长期规划和布局提供科学依据。13.论述发展大气科学监测与预测技术对于保障能源供应安全的重要性，并举例说明。试卷答案一、选择题1.A,B,C,D解析：风能资源评估需理解大气边界层物理（A），获取精准的风速风向数据（B），分析区域风资源分布（C），并评估气象灾害风险（D）。选项E属于空气动力学范畴。2.A,B,C,D解析：太阳能资源受大气透明度（A）、云量云型（B）、水汽（C）和气溶胶（D）的影响，这些因素会削弱或散射到达地面的太阳辐射。选项E与大气光学特性无直接关系。3.A,B,C,D,E解析：气候变化影响水能资源体现在降水格局改变（A）、径流波动加剧（B）、极端水文事件增多（C）、丰枯期变化（D）以及设施安全风险提升（E）等多个方面。4.A,B解析：大气科学可通过遥感监测地表（A）和气候分析沉积环境（B）辅助化石能源勘探。选项C属于应用气象学，D和E主要属于地球物理和地质学范畴。5.B,C,D解析：大气监测技术可用于预报影响核电站的安全气象条件（B）、提供风电场运行的关键风数据（C）、评估输电线路覆冰风险（D）。选项A是环境监测内容，E是能源环境影响评估。二、简答题6.解析：风能资源评估步骤包括：①气象数据收集（利用气象站、雷达、卫星等获取长期风速风向资料）；②大气物理模型应用（如风廓线雷达数据反演大气边界层高度和风切变）；③资源计算与制图（根据数据计算风功率密度，绘制资源图）；④场址微气候分析（评估特定地点的详细风况和湍流特征）。核心在于利用大气科学原理获取、处理和评估风能数据。7.解析：云层通过遮蔽阳光直接减少到达地面的太阳辐射，影响光伏发电。云的类型（如薄云、厚云）和云量决定了透射比。气溶胶（如尘埃、污染物）会散射和吸收阳光，降低大气透明度，同样削弱太阳辐射。这些大气条件直接影响太阳能资源的可利用量和发电效率。8.解析：气候变化导致极端高温天气增多可能增加制冷能耗；改变降水模式可能影响水电出力和水热利用；海平面上升威胁沿海能源设施；极端风暴潮增加近海风电场和输电线路风险。这些变化促使能源需求从稳定转向更适应波动和灾害，推动对可再生能源和储能技术的需求增长。9.解析：台风带来强风、暴雨和风暴潮，可能摧毁风电叶片、倒伏塔架，中断电力传输。冰冻天气使输电线覆冰超重导致断裂，影响输电能力甚至引发停电。高温可能导致变压器过热、电网负荷激增引发热崩溃。这些极端天气对能源基础设施构成直接威胁，需要加强气象预警和抗灾设计。10.解析：NWP提供高分辨率、时效性的气象数据，可用于精确预报风能功率、太阳能辐照度，指导能源生产调度，优化发电计划，提高能源利用效率。同时，预测极端天气有助于提前采取防护措施，保障能源系统安全稳定运行。三、论述题11.解析：大气科学在提高风能效率方面，通过精确的风场预报优化风机布局和运行策略。在太阳能方面，预报辐照度有助于调整光伏阵列角度和逆变器工作。对于水能，水文气象预报可优化水库调度。在能源安全方面，气象灾害预警能提前防范，减少损失。大气监测数据也用于评估能源设施的环境影响，指导可持续发展。这些应用均体现了大气科学对能源系统优化和安全的支撑作用。12.解析：大气科学通过长期气候预测和气候变化评估，揭示未来能源需求区域差异和趋势。例如，预测干旱区未来太阳能资源变化，指导光伏电站布局。风资源气候分析有助于识别新的风力发电潜力区。结合大气条件对能源设施运行影响的分析，可在规划中规避高风险区域或增加备用容量，为可再生能源的长期稳定发展提供科学依据。13.解析：发展大气监测技术（如高分辨率气象雷达、卫星遥感）