2025年大学《行星科学》专业题库- 太阳系外行星系统的气候模型

2025年大学《行星科学》专业题库——太阳系外行星系统的气候模型考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.在行星气候模型中，行星有效温度主要由以下哪个因素决定？A.行星自转速度B.行星大气成分C.行星与恒星的距离D.行星表面地形2.与地球相比，金星表面温度远高于其有效温度，这主要是由于：A.金星自转较慢B.金星大气密度较低C.金星大气中二氧化碳含量极高导致的强温室效应D.金星接收到的恒星辐射更多3.以下哪种气候模型主要考虑行星的辐射收支，而不包含大气动力学过程？A.1D辐射-对流模型B.2D全球环流模型C.3D气候模型D.能量平衡模型4.在行星气候系统中，“反馈机制”指的是：A.大气成分随时间的变化B.辐射收支随大气成分的变化而产生的修正效应C.行星轨道参数的长期变化D.大气环流模式的季节性变化5.“宜居带”通常指的是围绕恒星运行的行星可能存在液态水的区域，其主要决定因素是：A.行星的大气压力B.行星的年龄C.行星与恒星的距离及恒星的发光强度D.行星的地壳活动6.以下哪种观测方法可以直接获取系外行星大气层的成分信息？A.凌日法B.年轻恒星闪烁法C.径向速度法D.大气光谱法7.对于一颗位于其母恒星宜居带内的类地行星，以下哪个条件对其是否能维持液态水至关重要？A.行星必须有强大的磁场保护B.行星大气必须含有足够的氧气C.行星大气必须含有足够的水蒸气D.行星必须有液态熔岩活动8.1D气候模型相比于2D和3D模型，其主要的优势在于：A.计算效率更高，能模拟更长时间尺度B.能更详细地刻画行星表面的地形影响C.能更精确地模拟云的垂直分布和形成D.对计算资源要求更低9.气候模型中的“辐射传输计算”主要涉及：A.大气气流的运动规律B.太阳辐射在行星大气中的吸收和散射过程C.行星表面与大气之间的热量交换D.大气中温室气体的生物循环10.假设一颗系外行星的质量是地球的2倍，半径也是地球的2倍，且位于其母恒星宜居带内，那么与地球相比，这颗行星表面平均温度可能：A.更高B.更低C.相同D.无法确定二、填空题（每空2分，共20分）1.行星气候模型的核心是维持行星的__________平衡，即入射总辐射与地表和大气系统发出的总辐射相等。2.温室效应是指大气中的某些气体（如二氧化碳、水蒸气）能够吸收地表发出的红外辐射，并将其向太空再次辐射，从而__________行星表面温度的现象。3.云层可以通过__________（选择“吸收”或“反射”）部分入射太阳辐射来为行星降温，但也可以通过吸收地表红外辐射来为行星__________（选择“吸收”或“反射”）热量。4.模拟系外行星气候时，由于缺乏直接观测数据，模型输入参数（如行星大气成分、轨道参数）往往依赖于__________和__________。5.气候模型的“参数化方案”是指对那些难以直接求解的__________（选择“物理过程”或“数学方程”）进行的简化数学描述。三、简答题（每题5分，共15分）1.简述温室效应的形成机制及其对地球气候的重要性。2.简要比较1D气候模型和2D气候模型在模拟内容和适用性上的主要区别。3.列举至少三种可能影响系外行星宜居性的因素，并简述其作用。四、论述题（10分）讨论当前模拟系外行星气候模型面临的主要挑战和局限性。请从数据输入、模型简化、计算能力等方面进行分析。---试卷答案一、选择题1.C2.C3.D4.B5.C6.D7.A8.A9.B10.A二、填空题1.能量2.升高3.反射；吸收4.理论推算；假设5.物理过程三、简答题1.解析思路：首先说明温室气体吸收地表红外辐射，阻止热量直接散失到太空。然后说明这些温室气体再向大气各处及地表重新辐射红外能量。最后总结其整体效果是使行星表面温度高于无大气时的有效温度。2.解析思路：说明1D模型仅考虑垂直方向上的辐射和温度变化，通常包含大气层和非均匀地表，适用于研究行星整体能量平衡和大气结构。说明2D模型考虑了水平方向上的温度和动量场（风），能模拟大尺度天气系统和行星尺度环流，但仍然简化了大气垂直结构。指出其适用性差异在于模拟的维度和复杂程度。3.解析思路：列举至少三个因素，如：恒星特性（luminosity,typeaffectingstellarspectrum）、行星轨道参数（semi-majoraxisaffectingtemperature）、行星大气成分（greenhousegases,atmosphericpressure,cloudcoveraffectingclimatefeedback）。对每个因素简述其对行星表面温度或宜居性环境的直接影响。四、论述题解析思路：首先指出数据缺乏是最大挑战，特别是对遥远系外行星大气成分和结构的直接观测极其困难，导致模型输入参数（如大气成分、clouds）主要依赖假设和理论推算，不确定性大。其次指出模型简化，气候模型为了可计算性，必须简化许多物理过程（如cloudphysics,aerosolformation,biosphereinteractions），这些简化