2025年大学《应用气象学》专业题库- 大气水汽输送、云团形成与演变规律

2025年大学《应用气象学》专业题库——大气水汽输送、云团形成与演变规律考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填入括号内）1.下列哪种水汽输送方式主要依靠水平气流的长距离搬运？(A)地表蒸发后的大气垂直输送(B)地形迫升导致的局部水汽集中(C)大气环流系统中的水汽输送(D)冷却凝结形成的云水在重力作用下的沉降2.在标准大气中，温度为0℃时，空气能够容纳的最大水汽含量（饱和水汽压）约为多少百帕？(A)6.11(B)23.36(C)65.39(D)1013.253.绝对湿度是指单位体积的湿空气中所含水汽的______。(A)质量克数(B)体积百分比(C)摩尔分数(D)水汽压强4.相对湿度是指空气中的实际水汽压强与同温度下饱和水汽压强的______。(A)差值(B)比值(C)积积(D)商的倒数5.下列哪种云的形成过程主要是水汽在冰晶或过冷水滴上通过碰并过程增长？(A)卷云(B)积云(C)层云(D)雾6.在大气垂直方向上，气温随高度升高而递减的干绝热递减率约为______。(A)0℃/100米(B)6.5℃/1000米(C)9.8℃/100米(D)1℃/100米7.使未饱和空气达到饱和状态的主要途径是______。(A)空气水平运动加速(B)空气受热膨胀(C)空气绝热冷却(D)水汽含量突然增加8.降水形成过程中，水滴增长到能够克服上升气流而被带到地面所需的最低质量，称为______。(A)凝结核(B)临界质(C)露点(D)饱和水汽压9.冷锋过境时，通常天气现象表现为______。(A)持续性降水，气温升高(B)突发性雷阵雨，气压下降(C)持续性降水，气温降低(D)晴朗天气，气压平稳10.下列哪种云通常与不稳定大气和强对流天气联系最紧密？(A)卷云(B)层云(C)积雨云(D)高积云二、名词解释（每题3分，共15分）1.水汽输送通量2.绝对湿度3.饱和状态4.凝华5.云的生成条件三、简答题（每题5分，共20分）1.简述大气中水汽的三个主要来源。2.影响大气相对湿度的因素有哪些？3.简述暖锋过境时的典型天气现象及其原因。4.解释什么是“混合比”，它与绝对湿度有何不同？四、计算题（每题7分，共14分）1.已知某地气温为20℃，水汽压为15百帕。查表可知，20℃时的饱和水汽压为23.37百帕。计算该地的相对湿度。2.一团空气自地表（温度20℃，湿度饱和，气压1013百帕）绝热上升至4000米高度。假设空气做干绝热过程，干绝热递减率为9.8℃/1000米。计算到达4000米高度时，空气的温度和相对湿度。（空气常数R=287J/(kg·K)，干空气比热cp=1005J/(kg·K)，水汽比热略去不计，饱和水汽压随温度变化近似满足兰伯特-比尔定律，查表计算4000米处20℃饱和水汽压）五、综合分析题（10分）根据以下简述的天气过程，分析其中涉及的大气水汽输送和云形成演变的关键环节：“某地天气图显示，暖湿空气从海洋吹向陆地，遇到一列缓慢移动的冷锋。暖空气被强制抬升，天气逐渐阴沉，随后出现了持续时间较长的持续性强降水，降水结束后，云层逐渐消散，气温下降。”试卷答案一、选择题1.(C)2.(B)3.(A)4.(B)5.(D)6.(B)7.(C)8.(B)9.(C)10.(C)二、名词解释1.水汽输送通量：指单位时间内，通过单位面积垂直于水汽输送方向的水汽质量。它是描述水汽在大气中运动强度和方向的重要物理量。2.绝对湿度：指单位体积的湿空气中所含水汽的质量。常用克/立方米或克/升表示。3.饱和状态：指空气中的水汽含量达到了该温度下所能容纳的最大值，此时水汽压强等于饱和水汽压强。饱和空气继续冷却或增加水汽含量时会凝结。4.凝华：指水汽直接从气态转变为固态（如冰晶或霜）的过程，无需经过液态。通常发生在温度远低于0℃的条件下。5.云的生成条件：指空气达到饱和并能产生足够水汽凝结（或凝华）的条件。主要包括两个条件：一是空气必须达到或冷却到露点温度以下（过冷）；二是空气中必须存在能够作为水汽凝结（或凝华）核心的微粒，即凝结核或凝华核。三、简答题1.大气中水汽的三个主要来源：*地表蒸发：指水面（海洋、湖泊、河流、土壤）受热，水分子从液态变为气态进入大气的过程。这是大气水汽最主要的来源。*植物蒸腾：指植物通过叶片等器官将体内水分以水蒸气的形式散发到大气中的过程。贡献量相对地表蒸发较小，但在局部地区或植被茂密区域不可忽视。*地面物体升华：指固态水（如冰雪）直接变为水汽进入大气的过程。在干燥、大风或日照强烈的冰雪覆盖地区发生。2.影响大气相对湿度的因素：*空气温度：在绝对湿度不变的情况下，温度越高，相对湿度越低；温度越低，相对湿度越高。*水汽含量：在空气温度不变的情况下，空气中的实际水汽含量（绝对湿度或水汽压）越高，相对湿度越高；反之越低。*温度变化：当空气中的水汽含量（绝对湿度）不变时，若空气温度升高，相对湿度降低；若空气温度降低，相对湿度升高，直至达到饱和（100%）。3.暖锋过境时的典型天气现象及其原因：*典型现象：气温升高，气压降低，湿度增大，通常出现连续性降水或雾。降水强度一般不如冷锋。*原因：暖锋是暖气团向冷气团推进形成的锋面。暖气团密度小，位于冷气团之上，缓慢爬升。在爬升过程中，暖空气中的水汽因绝热冷却达到饱和，发生凝结，形成云和降水。由于暖空气爬升速度较慢，形成的云层通常较高较厚，导致降水持续时间较长，多为连续性降水。暖气团取代冷气团，使得气温升高，气压降低，湿度增大。4.解释什么是“混合比”，它与绝对湿度有何不同？*混合比：指在温度和压力一定的情况下，单位质量干空气中所含水汽的质量。它是湿空气中水汽含量的一种度量，常用符号w表示，单位通常是克/千克（g/kg）。*不同点：*绝对湿度衡量的是单位体积湿空气中的水汽质量（g/m³），而混合比衡量的是单位质量干空气中的水汽质量（g/kg）。它们使用不同的质量基准（体积vs干空气质量）。*在温度和压力不变的情况下，混合比是一个定值，只取决于空气的初始状态。而绝对湿度会随着空气体积的变化（如温度变化导致空气膨胀或压缩）而改变，即使水汽总量不变。四、计算题1.计算相对湿度：*实际水汽压（e）=15百帕*同温度下饱和水汽压（es）=23.37百帕*相对湿度（RH）=(e/es)×100%*RH=(15/23.37)×100%≈64.14%2.计算空气温度和相对湿度：*计算温度：*初始温度（T1）=20℃*绝热递减率（L）=9.8℃/1000米*上升高度（Δz）=4000米*绝热冷却温度下降值=L×(Δz/1000)=9.8×(4000/1000)=39.2℃*到达4000米高度时的温度（T2）=T1-39.2℃=20℃-39.2℃=-19.2℃*计算相对湿度：*到达4000米高度时的温度（T2）=-19.2℃*查表得，-19.2℃时的饱和水汽压（es'）≈0.8百帕（注：此处查表值仅为示例，实际应用需查标准大气表）*初始状态为饱和，所以初始水汽压（e1）=饱和水汽压（es）=23.37百帕*绝热过程中水汽量守恒，即到达4000米时的实际水汽压（e2）=e1=23.37百帕*到达4000米高度时的相对湿度（RH'）=(e2/es')×100%*RH'=(23.37/0.8)×100%≈2921.25%*分析：计算出的相对湿度远大于100%，这表明在标准大气模型下，干绝热冷却到-19.2℃时，初始饱和空气中的水汽已经达到过饱和状态。在实际大气中，过饱和会迅速发生凝结，导致云的形成，此时空气不再能被简单视为干空气进行计算，而应考虑水汽凝结释放的潜热对温度的影响（即湿绝热过程）。但根据题目要求，此处按干绝热过程计算得到的结果为2921.25%。五、综合分析题“某地天气图显示，暖湿空气从海洋吹向陆地，遇到一列缓慢移动的冷锋。暖空气被强制抬升，天气逐渐阴沉，随后出现了持续时间较长的持续性强降水，降水结束后，云层逐渐消散，气温下降。”*水汽输送：暖湿空气从海洋吹向陆地，体现了大气环流或风场将海洋上的水汽向陆地输送的过程。这是大气水汽输送的具体实例。*云形成：暖空气遇到冷锋被迫抬升。在抬升过程中，暖空气温度降低。当气温下降到露点以下时，暖空气中的水汽达到饱和状态。由于冷锋面提供了强烈的抬升机制和足够的冷却，水汽凝结