2025年大学《应用气象学》专业题库- 自然灾害气象决策支持

2025年大学《应用气象学》专业题库——自然灾害气象决策支持考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每题4分，共20分）1.自然灾害气象风险2.气象灾害预警信号3.数值天气预报（NWP）4.气象决策支持系统（DSS）5.灾害性天气二、简答题（每题6分，共30分）1.简述干旱与暴雨灾害的主要气象成因及其对农业的影响。2.阐述气象监测在自然灾害预警中的作用，并列举几种常用的监测手段。3.简要说明气象灾害预警信息发布应遵循的基本原则。4.气象部门在自然灾害应急响应中通常扮演什么角色？需要与其他哪些部门进行协作？5.影响气象灾害预警准确性的主要因素有哪些？三、论述题（每题10分，共40分）1.论述数值天气预报技术在提高台风灾害预警能力方面的应用及其局限性。2.结合实例，论述如何利用气象信息为农业防灾减灾提供决策支持。3.分析大数据和人工智能技术为现代自然灾害气象决策支持带来的机遇与挑战。4.试述建立健全气象灾害风险动态评估机制的必要性和主要内容。试卷答案一、名词解释1.自然灾害气象风险：指在特定区域、特定时间内，因气象因素（如极端天气事件）导致人员伤亡、财产损失、环境破坏等不良后果的可能性及其可能性的大小。它综合了气象灾害发生的概率和潜在影响的严重程度。**解析思路：*定义需要包含风险构成要素：致灾因子（气象因素）、孕灾环境（区域、时间）、承灾体（人员、财产、环境）以及可能产生的不良后果（伤亡、损失），并点明其量化的两个核心维度：概率和影响严重性。2.气象灾害预警信号：由气象主管部门根据气象灾害预警级别，向社会发布的、提示公众关注并采取相应防范措施的标准化信息标识。我国常见的有台风、暴雨、暴雪、高温、干旱、雷电、冰雹、大风等预警信号，通常分为蓝色、黄色、橙色、红色四个等级。**解析思路：*定义需突出其发布主体（气象主管部门）、内容（预警级别、提示信息）、对象（社会公众）和目的（关注、防范）。同时，可以举例说明常见的灾害类型和预警级别划分，体现其规范性和实用性。3.数值天气预报（NWP）：基于流体力学、热力学等基本物理定律和大气动力学方程，利用计算机对大气运动状态进行数学模拟和预测的一门技术。它通过输入初始大气状态和边界条件，求解控制方程组，得到未来一段时间内大气各项要素（温度、湿度、风速、气压等）的时间空间分布预报。**解析思路：*定义需包含核心技术（数学模拟、求解方程组）、基础（物理定律、动力学方程）、工具（计算机）、输入（初始、边界条件）和输出（未来大气状态预报）。强调其科学性和模拟性。4.气象决策支持系统（DSS）：面向气象灾害防治等决策问题，集成气象信息、灾害知识、模型方法、分析工具和用户界面，辅助决策者进行分析、评估、预测、规划和选择最优行动方案的计算机信息系统。**解析思路：*定义需点明其目标（气象灾害决策）、构成要素（信息、知识、模型、工具、界面）和功能（分析、评估、预测、规划、选择方案），强调其“辅助”决策的角色和系统性。5.灾害性天气：指发生概率较高、可能对人类生命财产安全、社会活动、生态环境等造成危害或损失的极端天气现象。常见的灾害性天气包括强对流天气（雷暴、冰雹、龙卷）、热带气旋（台风、飓风）、暴雨、大雾、寒潮、高温、干旱、暴雪、冻害、大风等。**解析思路：*定义需强调其“灾害性”（可能造成危害或损失）和“极端性”特征，并列举几种典型的具体例子，使概念更具体化。二、简答题1.简述干旱与暴雨灾害的主要气象成因及其对农业的影响。**答案：*干旱的主要气象成因包括持续性的无降水或降水异常偏少、蒸发量过大（高温、大风）、以及大气环流异常（如副热带高压长时间控制）。暴雨的主要气象成因包括对流性降水（不稳定大气层结、强上升气流）、地形强迫降水（暖湿气流沿山坡抬升）、锋面降水（冷暖空气交汇）以及梅雨、台风雨等大型降水系统。干旱对农业的影响主要体现在土壤缺水导致作物生长受阻、生理机能紊乱、产量下降甚至绝收；加剧病虫害和土地沙化。暴雨对农业的影响则表现为：短时强降水易造成土壤侵蚀、滑坡、塌陷；淹没农田，导致作物倒伏、根系破坏、种子冲刷；引发洪水，淹没农田；雨后可能引发次生灾害如冰雹。**解析思路：*分别回答成因和影响。成因部分要区分不同类型干旱（持续性少雨、蒸发大、环流异常）和暴雨（对流、地形、锋面、大型系统）的主要机制。影响部分要结合农业生产的需水关键期和抗灾能力，具体阐述干旱的负面影响（生长受阻、减产绝收、加剧次生灾害）和暴雨的负面影响（侵蚀、淹涝、倒伏、冰雹等）。需点明直接和间接影响。2.阐述气象监测在自然灾害预警中的作用，并列举几种常用的监测手段。**答案：*气象监测在自然灾害预警中起着基础性和关键性的作用。其作用主要体现在：获取实时的、准确的气象要素（温度、湿度、气压、风速、雨量、能见度等）和大气环境信息，为气象预报提供必要的初始条件和输入数据；通过连续监测，能够及时发现天气系统的生消演变、极端天气要素的突变过程，为发布预警提供依据；为预警信息的验证和效果评估提供事实依据。常用的监测手段包括：地面气象观测站网（自动气象站、人工站）、天气雷达（探测降水、风场、回波强度等）、气象卫星（宏观监测云图、气温、水汽等）、探空（获取高空大气垂直结构信息）、自动雨量站、土壤湿度监测站、风能测风塔等。**解析思路：*先回答作用，从预报依据、预警依据、效果评估三个层面阐述。再列举手段，覆盖地面、高空、宏观、专项监测等不同层面，并简要说明各手段的主要监测内容。强调监测是预警的“眼睛”和“基础”。3.简要说明气象灾害预警信息发布应遵循的基本原则。**答案：*气象灾害预警信息发布应遵循以下基本原则：及时性原则，在掌握灾害发生、发展信息后，应第一时间发布预警；准确性原则，预警信息（包括灾害类型、影响范围、预警级别、发布时间、防范建议等）必须科学、准确；权威性原则，预警信息应由具备法定资质的气象主管部门统一发布，确保信息来源权威可靠；规范性原则，发布格式、用语、符号等应符合国家标准和相关规定；广泛性原则，预警信息应通过多种渠道（电视、广播、网站、手机短信、预警大屏、社交平台等）广泛传播，确保触达目标人群；针对性原则，预警信息应尽可能明确影响区域和目标人群，增强针对性。**解析思路：*列举原则时，使用关键词概括（及时、准确、权威、规范、广泛、针对）。对每个原则进行简要解释，说明其内涵和重要性。体现发布工作的专业性、规范性和社会性。4.气象部门在自然灾害应急响应中通常扮演什么角色？需要与其他哪些部门进行协作？**答案：*气象部门在自然灾害应急响应中通常扮演信息枢纽和科技支撑的角色。主要职责包括：及时监测、预报预警气象灾害；向应急管理部门和相关部门提供权威的气象信息、灾害风险评估和影响分析；参与制定和修订气象灾害应急预案；为应急决策提供科学依据；在灾害发生时提供现场气象服务；灾后参与灾害损失评估和恢复重建的气象服务。气象部门需要与其他多个部门进行协作，主要包括：应急管理综合协调部门（负责统一指挥调度）；水利部门（应对洪水、干旱）；自然资源部门（应对地质灾害如滑坡、泥石流，需共享气象信息）；交通运输部门（应对暴雪、大风、洪水等对交通的影响，提供气象服务保障）；农业部门（应对农业气象灾害，提供农业防灾减灾建议）；自然资源部门（应对地质灾害）；电力、通信部门（保障应急响应期间的能源和通信畅通，并应对灾害影响）；宣传部门（负责预警信息的公众传播）等。**解析思路：*先明确气象部门的核心角色（信息枢纽、科技支撑），再列出主要职责。协作部门的选择要覆盖主要的灾害类型和应急响应链条上的关键环节，并说明协作内容（信息共享、决策支持、协同行动等）。体现气象部门的跨部门协作属性。5.影响气象灾害预警准确性的主要因素有哪些？**答案：*影响气象灾害预警准确性的主要因素包括：大气本身的复杂性和非线性，大气系统变化迅速、机理复杂，难以完全精确模拟；数值天气预报（NWP）模型的局限性，包括分辨率、物理过程参数化方案、初始场精度等的限制，导致预报存在误差；气象监测资料的时空分辨率和密度，监测资料是预报的基础，资料不足或质量不高会影响预报精度；灾害性天气过程的突发性和局地性，某些灾害（如龙卷、短时强降水）发展变化快、范围小，难以提前准确预报；预警发布和传播的滞后性，从监测发现到分析判断再到发布传播，存在时间延迟；预警标准的科学性和适用性，预警阈值和标准的制定是否合理，是否与实际影响相符；对次生、衍生灾害链的预判能力，复杂灾害链的预判难度大。**解析思路：*从致灾因子（大气自身）、预报工具（NWP模型）、信息基础（监测资料）、灾害特性（突发局地性）、流程环节（发布传播）、标准制定、预判能力等多个维度分析影响准确性的因素。涵盖技术、自然、流程等层面。三、论述题1.论述数值天气预报技术在提高台风灾害预警能力方面的应用及其局限性。**答案：*数值天气预报（NWP）技术在提高台风灾害预警能力方面应用广泛且效果显著。首先，NWP能够提供台风路径、强度变化、风雨分布等关键要素的定时定量预报，为提前发布预警、组织防灾避险提供科学依据。其次，高分辨率NWP模型有助于捕捉台风内部结构和外缘系统变化，提高对台风强度变化和风雨落区的预报精度，特别是对风雨局的预报。此外，集合天气预报系统（EnsembleNWP）可以提供预报的不确定性范围，帮助决策者评估风险等级。然而，NWP技术在台风预警中仍存在局限性：一是台风暖心、湿假象等复杂结构对模型模拟精度提出挑战，特别是对台风快速intensification（快速增强）的预报能力仍显不足；二是台风预报的准确性随预报时效的增加而降低，远期预报的路径和强度不确定性较大；三是模型分辨率对捕捉台风小尺度结构（如风雨集中区域）的能力有限；四是NWP产品需要专业知识和经验进行解读和订正，才能更好地应用于台风预警。因此，需结合其他监测手段和经验判断，综合应用NWP产品。**解析思路：*分为“应用”和“局限性”两部分。应用部分需具体说明NWP在台风路径、强度、风雨、集合预报等方面的作用。局限性部分需指出台风本身的复杂性（结构、增强）、预报时效依赖性、分辨率限制以及应用层面的挑战（解读、订正）。体现技术的进步与不足并存。2.结合实例，论述如何利用气象信息为农业防灾减灾提供决策支持。**答案：*气象信息在农业防灾减灾中发挥着关键作用，可为农业决策提供全方位的决策支持。例如，在干旱灾害防御中，可以利用气象部门提供的降水趋势预报、土壤湿度监测信息、蒸发量预测等，帮助农民决定是否灌溉、何时灌溉、灌溉量多少，以及采取哪些节水措施。在暴雨洪涝灾害防御中，可以利用强降水预警、江河湖库水位预报，指导农民及时疏通沟渠、转移易受淹的作物和养殖品种、加固农田设施，合理安排收获和播种。在病虫害防治中，可以利用气温、湿度、降雨等气象信息预测病虫害的发生、发展和流行趋势，为精准施药、选择防治时机提供依据。在极端天气（如冰雹、霜冻、高温）应对中，可以利用预警信息提前采取覆盖、喷洒防冻剂、调整灌溉策略等措施，减少损失。此外，气象信息还可用于农业生产规划，如根据长期气候预测选择适宜的作物品种、调整种植结构等。通过集成多源气象信息（预报、实况、预警、气候趋势等）和农业模型，构建农业气象灾害预警服务系统，可以为政府农业部门、合作社和农户提供及时、精准、专业的决策支持，提升农业防灾减灾能力和农业生产效益。**解析思路：*结合具体的农业灾害类型（干旱、暴雨、病虫害、极端天气）展开论述。在每个例子中，说明利用了哪些具体的气象信息（预报、实况、监测、预警等），以及这些信息如何支持具体的防灾减灾决策（灌溉、转移、施药、覆盖等）。最后可以拔高，提及系统化服务的重要性。强调气象信息与农业生产的紧密结合。3.分析大数据和人工智能技术为现代自然灾害气象决策支持带来的机遇与挑战。**答案：*大数据和人工智能（AI）技术为现代自然灾害气象决策支持带来了新的机遇，同时也伴随着挑战。机遇主要体现在：一是提升监测和预报能力，利用大数据技术处理海量、多源（气象站、雷达、卫星、社交媒体、物联网设备等）数据，结合AI算法（如机器学习、深度学习）可以更精准地识别灾害征兆、提高预报精度（特别是极端天气落区和强度）、延长预报时效；二是增强灾害风险评估和预警，通过分析历史灾害数据、地理信息、人口分布等多维度大数据，AI可以更准确地评估区域灾害风险、识别脆弱区域、实现更精细化的预警推送；三是优化决策建议和响应效率，AI可以基于模拟情景和实时数据，快速生成多种应对方案的优劣评估，辅助决策者做出更科学、高效的选择；四是实现智能化预警信息发布，利用自然语言处理和用户画像技术，实现预警信息的个性化、精准化推送，提高信息传播效率。挑战则包括：一是数据质量和标准化问题，大数据来源多样，存在数据质量参差不齐、格式不统一、缺失值多等问题，需要先进的数据清洗和融合技术；二是算法的可解释性和可靠性，复杂的AI模型（尤其是“黑箱”模型）其决策过程可能缺乏透明度，难以解释其判断依据，影响决策者的信任度；三是数据安全和隐私保护；四是技术人才短缺和成本投入，需要大量既懂气象又懂大数据和AI的复合型人才，技术部署和维护成本高；五是法律法规和伦理规范滞后。因此，在拥抱大数据和AI技术的同时，需正视并解决这些挑战。**解析思路：*采用“机遇与挑战”的结构。机遇部分从监测预报、风险评估预警、决策优化、信息发布等角度阐述。挑战部分从数据、算法、安全、人才、法规等角度分析。确保论述全面，既看到技术带来的好处，也认识到面临的困难。4.试述建立健全气象灾害风险动态评估机制的必要性和主要内容。**答案：*建立健全气象灾害风险动态评估机制至关重要。必要性在于：首先，