2025年大学《应用气象学》专业题库- 大气化学与气象学研究

2025年大学《应用气象学》专业题库——大气化学与气象学研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题备选答案中，只有一个是符合题目要求的，请将正确选项字母填在题后的括号内。）1.下列哪种气体在大气中的浓度变化对温室效应影响最为显著？A.氮气(N₂)B.氧气(O₂)C.水汽(H₂O)D.氩气(Ar)2.大气污染物中，PM2.5指的是直径小于或等于多少微米的颗粒物？A.2.5纳米B.2.5微米C.25微米D.250微米3.光化学烟雾的主要成因是？A.硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)的直接扩散B.悬浮颗粒物在阳光下的散射作用C.水汽凝结形成的酸雾D.汽车尾气中的氮氧化物和挥发性有机物在阳光照射下发生光化学反应4.下列哪项过程不属于大气湿沉降？A.雨水对大气中气态污染物的吸收B.雾气对大气中颗粒物的包裹C.雪对大气中气态污染物的吸收D.干燥沉降5.大气稳定度通常用哪个气象要素的垂直分布来表征？A.水汽含量B.气压C.温度D.风速6.高斯扩散模型主要用于模拟什么条件下的污染物扩散？A.近地面小范围、无风条件B.远距离、大气稳定条件下的污染物高架点源扩散C.城市峡谷中的污染物扩散D.雷雨天气下的污染物扩散7.臭氧(O₃)在大气平流层中主要作用是？A.导致酸雨B.造成光化学烟雾C.吸收大部分紫外线辐射D.引起温室效应8.下列哪种观测技术主要用来获取大气垂直方向上的风、温度、湿度等参数？A.气象卫星遥感B.拉格朗日气溶胶追踪C.普遍气象观测站D.气象雷达9.数值化学气象模型在研究大气化学问题时，主要模拟什么过程？A.大气环流和水汽输送B.污染物排放清单C.污染物在大气中的物理迁移和化学反应D.大气边界层结构10.大气中氮的天然固定主要依靠什么过程？A.工业合成B.火山活动C.生物固氮作用（如闪电、土壤微生物）D.大气闪电二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填写在横线上。）1.大气化学成分的垂直分布存在显著差异，其中水汽含量最高层通常位于________层。2.产生硫酸型酸雨的主要前体物是二氧化硫(SO₂)和________。3.影响大气污染物扩散能力的重要气象因子包括风场、大气稳定度和________。4.大气中的颗粒物按来源可分为自然源和________源。5.光化学烟雾的核心化学反应产物之一是臭氧(O₃)。6.湿沉降是大气污染物的主要去除途径之一，主要包括________和降水。7.大气化学循环是指化学物质在大气圈中的________、转化和最终去除的整个过程。8.气象雷达主要用于探测大气中的________和降水粒子。9.温室气体是指能够吸收并重新辐射红外辐射，从而导致温室效应的气体，如二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)和________等。10.拉格朗日方法在大气化学研究中常用于追踪单个空气微团（或气溶胶粒子）的运动轨迹和其内部化学物质的变化。三、简答题（每小题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述大气中污染物的主要去除机制。2.简述温度层结对大气化学反应速率的影响。3.简述大气边界层的主要特征及其对近地面大气化学过程的影响。4.简述大气化学观测的主要手段及其局限性。四、计算题（共10分。请列出计算步骤并给出结果。）假设某城市某日地面臭氧浓度为100μg/m³，该城市位于海拔500米的高度上。已知该日大气边界层高度为800米，边界层内臭氧浓度随高度呈线性递减，边界层顶部的臭氧浓度为50μg/m³。请估算该日该城市边界层内平均臭氧浓度。五、论述题（共30分。请结合所学知识，全面阐述下列问题。）论述大气化学成分变化（特别是人为活动导致的变化）对区域和全球气候可能产生的主要影响及其相互作用机制。试卷答案一、选择题1.C2.B3.D4.D5.C6.B7.C8.D9.C10.C二、填空题1.平流层2.氮氧化物(NOx)3.水汽含量4.人为5.（正确即可，如：紫外线）6.蒸发7.迁移8.气溶胶/云滴9.氟利昂(CFCs)10.（正确即可，如：被动/绝热）三、简答题1.解析思路：回答大气污染物去除的主要途径。包括物理过程和化学过程。物理过程主要是通过气体的扩散稀释、干沉降（与地表接触或颗粒物被吸附）和湿沉降（溶解于降水或被降水包裹）。化学过程主要是通过化学反应转化为其他物质或被去除。答案要点：主要去除机制包括物理过程（扩散稀释、干沉降、湿沉降）和化学过程（化学反应、光解）。2.解析思路：分析温度层结对化学反应速率的影响。温度是影响化学反应速率的重要因素。通常，温度升高，分子运动加剧，反应物碰撞频率和有效碰撞几率增加，化学反应速率加快。平流层高温有利于臭氧等强氧化性物质的生成，而近地面温度对许多地面化学反应速率影响更直接。答案要点：温度升高，化学反应速率加快；温度降低，化学反应速率减慢。平流层高温有利于光化学反应（如臭氧生成）。3.解析思路：描述大气边界层的定义和特征，并阐述其对近地面化学过程的影响。大气边界层是紧贴地表、受地表摩擦和热力作用显著影响的低层大气。其主要特征是湍流混合强、气象要素水平梯度大、高度随天气变化（通常几百米到一两千米）。边界层内污染物易通过湍流混合扩散，污染物浓度受排放源和气象条件影响显著。答案要点：定义：紧贴地表、受地表影响显著的低层大气。特征：湍流混合强、气象要素梯度大、高度变化。影响：污染物易扩散，浓度受源和气象影响大。4.解析思路：列举主要的化学气象观测手段，并分析其局限性。主要手段包括地面采样分析（如气体分析仪、颗粒物采样器）、遥感观测（如卫星、激光雷达）、探空（如系留气球、飞机、探空仪）等。局限性可从精度、分辨率、时空覆盖范围、成本、对特定成分的适用性、易受天气影响等方面分析。答案要点：主要手段：地面采样、遥感、探空。局限性：如采样点有限、分辨率不高、成本高、易受天气影响、部分技术复杂等。四、计算题解析思路：根据题意，边界层内臭氧浓度从地面值线性递减到边界层顶值。计算平均浓度，可以将边界层视为一个柱体，平均浓度等于底面积乘以柱体内所有点浓度的体积分量除以总体积。由于浓度线性分布，体积分量等于底面积乘以底面和顶面浓度的算术平均值。因此，平均浓度等于底面浓度与顶面浓度的算术平均值。计算步骤：1.确定边界层底部浓度C₁=100μg/m³。2.确定边界层顶部浓度C₂=50μg/m³。3.计算平均浓度C_avg=(C₁+C₂)/2。4.代入数值：C_avg=(100+50)/2=150/2=75μg/m³。答案：该日该城市边界层内平均臭氧浓度为75μg/m³。五、论述题解析思路：从大气化学成分变化对气候的影响角度进行论述。首先明确大气化学成分变化，特别是温室气体浓度增加、臭氧层破坏等。然后分别论述这些变化如何影响地球的能量平衡（如温室效应增强导致地表增温、吸收紫外线导致平流层变冷）、如何改变大气环流和水汽循环（如全球变暖导致蒸发增加、降水格局改变），以及这些气候反馈如何进一步影响大气化学过程（如温度升高加速某些化学反应）。强调大气化学与气候系统的紧密耦合和相互作用。答案要点：1.温室气体增加导致温室效应增强：CO₂,CH₄,N₂O等温室气体浓度升高，吸收更多红外辐射，导致地表和低层大气增温（全球变暖）。2.平流层臭氧减少：CFCs等破坏臭氧层，导致平流层臭氧含量下降，吸收的紫外线减少，平流层温度降低。3.对大气环流的影响：全球变暖改变大气温度和水汽分布，可能影响急流位置和强度，导致极端天气事件（如热浪、强降水）频率和强度增加