2025年大学《应用气象学》专业题库- 暴雨洪涝防治：气象环保的重要性

2025年大学《应用气象学》专业题库——暴雨洪涝防治：气象环保的重要性考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每题3分，共15分）1.暴雨2.产汇流3.气象灾害预警4.下垫面5.海绵城市二、简答题（每题5分，共25分）1.简述锋面雨系导致暴雨的典型条件。2.简述城市化进程对暴雨洪涝灾害的影响。3.简述气象雷达在暴雨监测中的主要作用。4.简述植被覆盖对减轻暴雨洪涝灾害的机理。5.简述制定暴雨洪涝灾害预警信息发布策略需要考虑的关键因素。三、论述题（每题10分，共30分）1.论述定量降水预报信息在暴雨洪涝风险管理中的应用价值。2.结合具体实例，论述“气象+环保”综合理念在暴雨洪涝防治中的重要性。3.论述如何利用现代气象技术手段提升暴雨洪涝灾害预警的准确性和时效性，并分析其中面临的挑战。四、案例分析题（20分）某中等规模城市在2024年夏季遭遇了一次极端强降水过程。根据气象部门预报，该城市未来24小时内将出现大暴雨，小时雨强可能超过100毫米。城市内多个区域排水系统负荷接近饱和，部分低洼地区已出现积水迹象。同时，城市周边的森林和湿地面积近年来有所缩减。请基于以上背景，从气象监测预警和环境保护两个角度，分析该城市可能面临的暴雨洪涝风险，并提出相应的防灾减灾对策建议。试卷答案一、名词解释1.暴雨：指在短时间内降落强度很大的雨。通常根据强度和持续时间划分等级，如24小时内雨量超过50毫米或100毫米即为暴雨。**解析思路：*定义暴雨的核心是“强度大”和“时间短”，并提及常见的等级划分标准。2.产汇流：指降雨过程中，水分在流域地表和地下发生截留、填洼、入渗、蓄渗、壤中流、地下流以及形成地表径流等过程的总称，最终形成河流流量。**解析思路：*解释产汇流是描述雨水如何转化为径流的过程，涵盖从地表到地下的多种水文环节。3.气象灾害预警：指气象部门根据监测和预报，对可能发生的、达到一定危害标准的气象灾害（如暴雨、台风、暴雪等）发布的风险提示信息。**解析思路：*定义预警的核心是“基于监测预报”、“可能发生”、“达到标准”和“发布风险信息”。4.下垫面：指地球表面（陆地或水体）接受太阳辐射、大气降水和风等能量及物质交换的下部界面，包括地形、土壤、植被、水体、城市建筑等。**解析思路：*解释下垫面是大气与地表相互作用的界面，并列举其主要构成要素。5.海绵城市：指通过模拟自然水体和生态系统的渗透、净化、调蓄和净化功能，建设能够“吸水、蓄水、渗水、净水、净水”的城市，旨在提升城市对雨水的吸纳、蓄滞和缓释能力，缓解城市内涝。**解析思路：*定义海绵城市的核心是“模仿自然”、“吸水、蓄水、渗水、净水、净水”的功能，以及最终目标“缓解内涝”。二、简答题1.简述锋面雨系导致暴雨的典型条件。*答：锋面雨系导致暴雨的典型条件包括：①存在强力发展的锋面系统（冷锋或暖锋），具有足够的动力抬升条件；②锋前有深厚的、富含水汽的暖湿空气层；③锋面附近有强烈的上升气流；④水汽供应充足。**解析思路：*从动力抬升、水汽条件、上升气流、水汽供应四个关键要素进行阐述。2.简述城市化进程对暴雨洪涝灾害的影响。*答：城市化进程对暴雨洪涝灾害的影响主要体现在：①不透水面积增大（如道路、建筑），导致地表径流迅速汇集，产流时间缩短，径流量增大（产流系数增大）；②城市热岛效应可能加剧局地对流性降水；③复杂的下垫面（建筑物、广场等）改变局地风场和水流路径，增加内涝风险；④排水系统可能因建设标准滞后或被堵塞而失效。**解析思路：*从产流特性改变、局地气候影响、下垫面复杂性、排水能力不足四个方面说明城市化加剧洪涝的影响。3.简述气象雷达在暴雨监测中的主要作用。*答：气象雷达在暴雨监测中的主要作用包括：①实时探测大范围区域内的降水分布、强度和移动方向；②识别暴雨回波特征，判断暴雨类型和强度等级；③为暴雨短临预报提供关键实况信息；④监测降水系统的生消演变，为预警发布提供依据。**解析思路：*从探测范围、内容（分布、强度、移动）、对预报和预警的支持作用等方面说明雷达的功能。4.简述植被覆盖对减轻暴雨洪涝灾害的机理。*答：植被覆盖通过以下机理减轻暴雨洪涝灾害：①截留降水，减少直接降落到地面的雨量；②增加下渗，促进雨水入渗补充地下水；③涵养水源，减少地表径流；④改变地表径流路径和速度，减弱水流侵蚀力；⑤森林等大型植被覆盖能通过蒸腾作用消耗大量水分，减轻局地水汽条件。**解析思路：*从对降水的拦截、对土壤水分的吸收（下渗）、对径流的影响（涵养、减速）、对水汽循环的影响四个方面阐述植被的减灾机理。5.简述制定暴雨洪涝灾害预警信息发布策略需要考虑的关键因素。*答：制定预警信息发布策略需要考虑的关键因素包括：①预警信息的准确性、提前量和时效性；②预警标准的科学性与当地实际相结合；③目标人群的覆盖面和信息接收渠道的有效性；④预警信息的语言要简洁明了、通俗易懂；⑤发布程序要规范，责任要明确；⑥考虑不同人群（如老人、儿童、病残人员）的特殊需求。**解析思路：*从预警信息本身的质量、标准设定、传播覆盖、表达方式、发布流程、特殊群体关怀等方面进行分析。三、论述题1.论述定量降水预报信息在暴雨洪涝风险管理中的应用价值。*答：定量降水预报（QPF）提供未来一段时间内特定时空尺度上的降水amounts，在暴雨洪涝风险管理中具有重要价值：首先，它为识别潜在的暴雨风险区域和评估风险程度提供了科学依据，有助于进行精细化风险区划；其次，基于QPF的预报量，可以结合水文模型进行产汇流模拟，预估河流洪水或城市内涝的峰值和过程，为防汛决策提供量化支持；再次，准确的QPF是发布分级预警、指导应急响应行动（如人员转移、水库调度、排水系统预演）的基础；最后，QPF的误差分析有助于改进预报技巧，提升整个风险管理体系的效能。**解析思路：*从提供风险依据、支持模型模拟、指导应急响应、促进预报改进四个方面论述QPF的应用价值。2.结合具体实例，论述“气象+环保”综合理念在暴雨洪涝防治中的重要性。*答：“气象+环保”综合理念强调在暴雨洪涝防治中统筹考虑气象预报预警与环境生态措施。其重要性体现在：气象预报提供灾害发生的时间、地点、强度等关键信息，是主动防御的前提；而环保措施（如增加植被覆盖、建设海绵城市、保护湿地）则着眼于从源头和过程上削减洪涝风险。例如，在城市洪涝防治中，仅依靠传统的排水工程往往效果有限且成本高昂，而结合“海绵城市”理念，通过透水铺装、下凹式绿地、雨水花园等增加城市对雨水的吸纳和滞蓄能力（环保措施），并根据气象部门提供的强降雨预警（气象支持），提前启动非工程措施（如减少道路交通、关闭地下空间），可以更有效地缓解内涝。这种结合实现了工程措施与自然措施的协同，提高了防治体系的韧性和可持续性，是应对日益频发强降水事件的必然选择。**解析思路：*阐述“气象+环保”理念的内涵，强调其综合优势，并结合（虚拟的）城市案例具体说明如何结合运用，最后点明其在应对极端事件和可持续性方面的价值。3.论述如何利用现代气象技术手段提升暴雨洪涝灾害预警的准确性和时效性，并分析其中面临的挑战。*答：利用现代气象技术手段提升暴雨洪涝灾害预警的准确性和时效性，可以从以下几个方面着手：一是加强高分辨率、多普勒天气雷达网络建设与数据融合，提高对局地强降水的探测能力和定位精度；二是应用高分辨率数值天气预报模型，特别是集合天气预报，提供更可靠的预报概率和不确定性信息；三是融合卫星遥感、地面自动气象站网、水雨情监测设备等多源数据，构建一体化监测预警平台；四是发展基于人工智能和大数据的智能预报预警系统，利用机器学习等技术挖掘复杂关联，提高短临预报（如小时级降水预报）的技巧；五是利用大数据、物联网、移动互联网等技术，实现预警信息的快速、精准、多渠道触达。面临的挑战包括：①极端天气事件（如短时强降水）本身预报难度大，不确定性高；②多源数据融合与共享的技术难度；③智能预报模型训练需要大量高质量数据；④预警信息发布渠道的覆盖面和公众的理解接收能力仍有提升空间；⑤预警响应机制与地方实际的衔接需要不断完善。**解析思路：*分为提升“准确性”和“时效性”两个维度，分别提出利用现代技术的具体措施（硬件、模型、数据、技术方法），最后分析实施过程中可能遇到的主要困难和挑战。四、案例分析题某中等规模城市在2024年夏季遭遇了一次极端强降水过程。根据气象部门预报，该城市未来24小时内将出现大暴雨，小时雨强可能超过100毫米。城市内多个区域排水系统负荷接近饱和，部分低洼地区已出现积水迹象。同时，城市周边的森林和湿地面积近年来有所缩减。请基于以上背景，从气象监测预警和环境保护两个角度，分析该城市可能面临的暴雨洪涝风险，并提出相应的防灾减灾对策建议。*风险分析：*气象监测预警角度：面临的主要风险是极端强降水带来的短时强洪水。预报显示大暴雨、小时雨强超100毫米，表明局地洪水风险极高。现有排水系统在如此大的雨强下可能迅速达到或超过其设计能力，导致城市内涝，尤其是在排水不畅的低洼地区、老城区、地下空间等。气象预警的挑战在于如何将大范围的强降水预报转化为精准到社区的短临预警，并确保预警信息及时有效传递给所有易受影响人群。强降水可能伴随大风、雷电等次生灾害，增加灾害风险。*环境保护角度：城市周边森林和湿地面积的缩减显著增加了暴雨洪涝风险。森林和湿地具有强大的涵养水源、调节径流、削峰补枯的功能。它们的减少意味着城市上游调蓄能力下降，雨水更快地汇集到城市，加剧了城市内部的产汇流过程，增大了下游排水系统的压力。不透水面积的增加（城市化本身导致）进一步放大了这一效应。缺乏足够的生态空间，使得城市在面对极端降雨时更加脆弱。*综合风险：综合来看，该城市面临的是由极端气象事件（强降水）放大、城市不透水地表（排水系统饱和）传导，并因周边生态环境恶化（森林湿地减少）而加剧的复合型暴雨洪涝风险。*防灾减灾对策建议：*气象监测预警方面：1.加强与气象部门的协作，获取更高分辨率（如小时级、公里级）、更精准的定量降水预报和短临预警信息。2.完善城市区域气象监测网络，增加地面雨量站、小尺度气象站密度，结合雷达和卫星数据，提升对局地强降水的监测能力。3.优化预警信息发布系统，利用多种渠道（手机短信、APP、广播、电视、社区告示屏、应急广播等）进行“一键式”精准推送，确保预警信息覆盖所有区域和人群，特别是弱势群体。4.基于气象预警和排水系统评估，提前发布城市分区、分级的防汛预警或内涝风险提示。5.利用气象信息指导应急力量部署和物资储备。*环境保护方面：1.恢复和增强城市生态系统的防洪功能：规划保护城市周边的森林、湿地等自然生态空间，或建设人工生态湿地、雨水花园等，增强雨水吸纳和调蓄能力。2.推进海绵城市建设：在城市新区建设和旧城改造中，强制性推广使用透水铺装、设置下凹式绿地、建设雨水花园、推广使用雨水收集利用系统等措施，从源头削减径流。3.增加城市绿化覆盖：扩大城市公园、绿植覆盖面积，发挥植被截留、下渗作用。4.加强水土保持：对城市周边可能产生水土流失的区域进行治理。*