2025年大学《应用气象学》专业题库- 气象学专业的气候变化研究与预测

2025年大学《应用气象学》专业题库——气象学专业的气候变化研究与预测考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填在题后括号内）1.下列哪项不是温室气体？（）A.二氧化碳（CO2）B.氧气（O2）C.甲烷（CH4）D.水蒸气（H2O）2.导致地球气候系统发生长期变化的主要能量来源是？（）A.地球内部热能B.太阳辐射能C.月球引力能D.大气环流动能3.国际上最广泛使用的气候变化监测指标之一是？（）A.大气臭氧总量B.全球平均海平面上升速率C.北极熊数量变化D.某个城市年降水量4.气候模式中，能够模拟大气动力学过程，并需要大量计算资源的模式通常被称为？（）A.统计模式B.降尺度模式C.动力模式D.气候影响评估模型5.人类活动中最主要的温室气体排放源是？（）A.火山喷发B.森林火灾C.化石燃料燃烧D.平流层臭氧消耗6.下列哪项现象通常被认为是全球气候变暖的直接证据？（）A.全球平均海平面上升B.极地冰盖面积缩小C.大气中二氧化碳浓度增加D.以上都是7.历史上，太阳活动剧烈期对地球气候可能产生的影响包括？（）A.增加热带地区温度B.增加到达地面的太阳辐射C.可能导致全球降水模式发生变化D.以上都是8.气候变化归因研究的主要目的是？（）A.预测未来气候趋势B.量化自然和人为因素对观测到的气候变化的影响C.评估气候变化的经济损失D.制定气候变化的适应策略9.气候变率与气候变化的主要区别在于？（）A.变率关注时间尺度，变化关注空间分布B.变率指气候系统内部的自然波动，变化指长期的、显著的趋势性改变C.变率只发生在热带地区，变化发生在温带和寒带D.变率由人类活动引起，变化由自然因素引起10.月-年际尺度的气候预测主要依赖于？（）A.大气环流模式（AGCM）B.海洋-大气耦合模式（OGCM）C.统计气候学方法和对气候信号（如ENSO）的监测分析D.地面气象观测数据插值二、简答题（每小题5分，共20分）1.简述温室效应的物理原理及其对地球气候的影响。2.列举三种主要的地面气象观测要素，并简述其在气候变化研究中的作用。3.解释什么是“气候反馈机制”，并举例说明一种正反馈和一种负反馈机制。4.简述气候变化对区域水资源可能产生的主要影响。三、论述题（每小题10分，共30分）1.论述人类活动对气候变化的主要贡献，并分析其中关键的因素和过程。2.结合气候系统的组成部分，论述气候变化的观测方法及其面临的挑战。3.探讨气候模式在气候变化研究和预测中的应用及其局限性。四、分析题（15分）分析气候变率（如ENSO现象）与长期气候变化趋势之间的关系，并说明理解这种关系对于气候预测和风险评估的重要性。试卷答案一、选择题1.B2.B3.B4.C5.C6.D7.D8.B9.B10.C二、简答题1.简述温室效应的物理原理及其对地球气候的影响。解析思路：首先回答物理原理：太阳短波辐射穿透大气到达地表，地表吸收后向上辐射长波红外辐射，大气中的温室气体（如CO2,H2O）吸收部分红外辐射并向各个方向再辐射，部分向下回到地表，导致地表温度高于同等太阳辐射条件下的温度。然后说明其对地球气候的影响：使地球平均温度维持在适宜生命生存的水平（约15°C），如果没有温室效应，地球表面平均温度将降至约-18°C。过强的温室效应则会导致全球变暖。2.列举三种主要的地面气象观测要素，并简述其在气候变化研究中的作用。解析思路：列举要素：如温度（地表、近地面气温）、降水（日降水量、降水日数）、气压（海平面气压、地面气压）、风速风向等。简述作用时，强调这些要素是气候变化的基本表征，用于检测长期趋势、变率和极端事件变化，是评估气候变化影响的基础数据。例如，气温数据用于分析全球变暖趋势，降水数据用于评估水资源变化和洪水风险。3.解释什么是“气候反馈机制”，并举例说明一种正反馈和一种负反馈机制。解析思路：解释定义：气候反馈机制是指气候系统某个部分发生变化后，通过相互作用引起系统其他部分发生变化，这种变化又进一步影响最初的那个部分，从而放大或减弱最初的变化。举例正反馈：如冰川融化反馈，冰川融化减少了对太阳辐射的反射（反照率降低），吸收更多热量，导致进一步融化。举例负反馈：如水蒸气反馈，气温升高导致大气中水蒸气含量增加，水蒸气是强温室气体，进一步加剧温室效应使气温升高，但同时更强的对流会带来更多降水，移除大气部分水蒸气，从而部分抵消气温升高的趋势。4.简述气候变化对区域水资源可能产生的主要影响。解析思路：从降水和蒸发两个角度分析。降水变化：可能导致某些地区降水增多，洪涝风险增加；另一些地区降水减少，干旱加剧。蒸发变化：气温升高通常导致蒸发加剧，即使在降水正常的地区，也可能因蒸发增强而导致土壤干旱和水资源短缺。综合影响还包括冰川融水变化（初期增加，后期减少）、积雪变化（春季融雪期提前、融雪量变化）等，这些都直接影响区域水循环和水资源可利用量。三、论述题1.论述人类活动对气候变化的主要贡献，并分析其中关键的因素和过程。解析思路：主要贡献方面：强调化石燃料燃烧（发电、交通等）、工业生产过程、土地利用变化（毁林开荒、城市扩张）、农业活动（稻田甲烷排放、畜牧业氧化亚氮排放）是主要来源。关键因素和过程分析：*化石燃料燃烧：释放大量二氧化碳，是最主要的人为CO2源。CO2在大气中半衰期长，导致长期累积效应显著。*土地利用变化：砍伐森林减少了吸收CO2的能力（碳汇减少），同时地表反照率变化也影响能量平衡。*农业活动：产生甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O），这两种气体温室效应远强于CO2。*工业过程：除了CO2，还排放其他强效温室气体如氢氟碳化物（HFCs）等。过程上，这些活动导致大气中温室气体浓度急剧增加，打破气候系统的能量平衡，向地球系统注入过多热量，引起全球平均气温升高及相关气候现象的变化。2.结合气候系统的组成部分，论述气候变化的观测方法及其面临的挑战。解析思路：气候系统组成部分：通常包括大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈（陆地表面）和生物圈。观测方法需覆盖这些圈层：*大气圈：利用地面气象站网、气象卫星（监测温度、水汽、云、风等）、探空（如探空气球）、雷达/激光雷达等观测大气状态参数。*水圈：通过验潮站监测海平面，利用卫星（如雷达高度计）监测海面高度，地面水文站监测河流径流和地下水位，卫星遥感监测土壤湿度、冰川变化、积雪深度等。*冰冻圈：通过地面观测站、卫星遥感（监测冰川面积、厚度、海冰范围）、航空/航天遥感监测极地冰盖和山地冰川变化。*岩石圈/生物圈：利用地面观测网络监测地表温度、植被指数（如NDVI卫星产品），通过大气采样分析温室气体和气溶胶成分，生态站点监测物种分布变化等。面临的挑战：观测资料的时空分辨率和覆盖范围有限；不同观测手段存在系统偏差；数据质量控制复杂；全球观测网络（尤其发展中国家的观测站）存在不均匀性和空白；气候变化导致观测本身面临困难（如极端事件对观测设备的破坏）；如何融合多源异构数据等。3.探讨气候模式在气候变化研究和预测中的应用及其局限性。解析思路：应用方面：气候模式是理解气候系统运作机制、量化自然和人为强迫影响、进行气候变化归因研究的主要工具；是预测未来气候情景（如IPCC报告中的排放情景）的基础，为制定气候政策提供科学依据；可用于评估气候变化对不同区域和行业的影响；模拟极端天气事件的变化趋势。局限性方面：分辨率限制：模式网格单元过大，无法捕捉局地尺度的细节过程和反馈；参数化方案的不确定性：模式中对复杂过程（如云、辐射、生物地球化学循环）的简化描述存在固有误差；混沌效应：气候系统对初始状态敏感，小误差可能导致长期预测结果巨大差异；计算资源限制：高分辨率、长时段的模拟需要巨大的计算力；对某些反馈机制的理解和模拟仍不充分；模式与观测的偏差：现有模式与实际观测结果存在一定偏差，需要持续改进。四、分析题分析气候变率（如ENSO现象）与长期气候变化趋势之间的关系，并说明理解这种关系对于气候预测和风险评估的重要性。解析思路：分析关系：*气候变率（如ENSO）是气候系统内部自然存在的、周期性的或准周期性的波动现象，对区域乃至全球天气气候产生显著影响，但其自身具有相对固定的周期和强度范围。*长期气候变化趋势（如全球变暖）是由外部强迫（主要是温室气体增加）和气候系统内部反馈共同导致的、持续性的变化。*两者关系复杂：长期气候变化趋势可能改变气候变率的背景状态。例如，全球变暖可能改变ENSO事件发展的海洋大尺度背景（如海温梯度），导致ENSO事件的平均强度、频率或空间特征发生变化；也可能改变ENSO对特定区域气候的影响模式。*同时，强烈的ENSO事件本身也可能对全球气候平均状态产生短期扰动，但这种扰动通常被长期趋势所掩盖。*理解这种关系对于气候预测至关重要：准确的