2025年大学《应用气象学》专业题库- 大气环境监测网络建立

2025年大学《应用气象学》专业题库——大气环境监测网络建立考试时间：______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.在规划大气环境监测网络时，以下哪项不是站点选址必须优先考虑的原则？（）A.代表性与均匀分布B.便于数据传输与维护C.站点占地面积最大化D.避开局部环境干扰源2.对于城市环境空气质量监测站点而言，通常更倾向于选择以下哪种布设形式？（）A.线性布设沿主要道路B.集中布置在市中心广场C.网格化布设覆盖整个区域D.星状布设以交通枢纽为中心3.在大气环境监测中，用于测量空气中颗粒物质量浓度的仪器通常属于？（）A.气象辐射仪器B.气象电学仪器C.气象光学仪器D.气象声学仪器4.下列哪种通信方式在广域大气环境监测网络中应用最广泛，能够实现自组织、自愈合的网络拓扑结构？（）A.有线电缆传输B.微波接力传输C.卫星通信D.无线自组网（AdHoc）5.大气环境监测数据质量控制的首要环节是？（）A.数据有效性检验B.数据格式转换C.仪器定期校准D.数据可视化展示6.在大气扩散模型应用中，监测网络提供的哪类数据是输入参数的关键组成部分？（）A.污染物排放清单B.模型计算边界条件C.地面气象要素（风速、风向、湿度等）D.污染物健康风险评估参数7.对于需要长期稳定运行且环境恶劣（如沙漠、海岸）的监测站点，监测设备的防雷击设计应予以特别重视，这属于监测网络哪方面的要求？（）A.数据传输可靠性B.设备环境适应性C.数据采集精度D.系统安全性8.利用北斗卫星导航系统为大气监测站点提供精确的地理定位信息，这主要体现了哪项技术的应用？（）A.物联网技术B.大数据分析技术C.卫星遥感技术D.人工智能技术9.大气环境监测网络建立后，其产生的数据主要用于？（）A.仅用于科学研究B.仅用于政府内部管理C.服务于环境空气质量预报预警、污染溯源、应急响应、环境评价等多方面需求D.主要用于商业数据销售10.以下哪项不是大气环境监测网络运维阶段的主要工作内容？（）A.数据质量保证与评估B.传感器标定与校准C.站点基础设施的日常巡检与维护D.监测网络的初始规划设计二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填入横线上）1.大气环境监测网络的科学布设应遵循______原则和______原则。2.常规大气污染物监测指标主要包括______、______和______等。3.大气监测数据采集系统通常由______、______和______三部分组成。4.为了保证监测数据的准确性，需要对使用的传感器和采集器进行定期的______和______。5.保障大气环境监测网络安全，需要防范来自______和______两方面的威胁。6.大气扩散模型输出的污染物浓度场结果，其精度与监测网络的______和______密切相关。7.利用大气监测网络数据进行气象环境预报，通常需要关注______、______和______等气象要素的时空变化。三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）1.简述大气环境监测网络规划中，监测站点选址需要考虑的主要环境干扰因素。2.简述大气监测数据质量控制中，“数据有效性检验”包含的主要内容。3.简述无线自组网（AdHoc）技术在城市大气环境监测网络中的应用优势。4.简述大气环境监测网络在突发环境事件应急响应中可以发挥的作用。四、论述题（每题10分，共30分。请围绕下列问题展开论述）1.试述在大气环境监测网络建设中，如何综合考虑监测指标的选择、测量技术的确定以及监测站点的空间布局。2.论述大数据分析技术在大气环境监测网络数据应用中的重要作用及其可能面临的挑战。3.结合实际应用场景，论述建立区域大气环境监测网络的必要性和面临的主要技术挑战。---试卷答案一、选择题1.C2.C3.C4.D5.C6.C7.B8.A9.C10.D二、填空题1.代表性，均匀性2.二氧化硫，氮氧化物，可吸入颗粒物3.数据采集器，传感器，数据传输系统4.校准，标定5.网络，物理6.空间密度，时间密度7.风，温，湿三、简答题1.解析思路：考察对监测站点选址环境因素的理解。需要列举并简要说明可能对监测结果产生干扰的环境因素。*答案要点：*附近是否存在强烈的局部污染源（如工厂烟囱、交通干道、扬尘源等），避免直接受其影响。*是否处于局地环流（如山谷风、城市热岛环流）的严格控制下，导致污染物难以扩散或形成涡旋。*是否存在建筑物、地形等障碍物，可能引起气流复杂化或形成污染“热点”。*站点附近是否存在大量树木或其他植被，可能影响气流的通畅和传感器的测量。*站点本身及其周边的环境应相对稳定，不易受临时性活动或大规模施工的显著影响。2.解析思路：考察对数据有效性检验基本内容的掌握。需要列举数据有效性检验通常关注的主要方面。*答案要点：*时间一致性检查：检查数据是否存在突跳、突变或与相邻站点数据出现不合理的时间差异。*合理性检查：将数据与同期气象条件、污染事件信息、历史数据、背景浓度等进行比较，判断数据是否在合理范围内。*极值检查：检查是否存在超出现有仪器量程或物理可能性的极端数值。*与校准/标定结果比较：检查数据是否在仪器校准/标定的允许误差范围内。*数据缺失与异常标志位检查：确认数据缺失是否按规定进行了标志，异常数据是否进行了标识。3.解析思路：考察对无线自组网技术在监测网络中优势的理解。需要说明AdHoc网络在特定场景下的特点。*答案要点：*自组织性：节点无需基础网络设施即可相互通信和形成网络，部署灵活快速，适合临时或移动监测。*自愈性：网络拓扑结构可以根据节点状态动态变化，当部分节点或链路失效时，网络能自动寻找替代路径，保证通信的连续性。*降低对中心节点的依赖：无需建立中心化的数据汇聚节点，提高了网络的鲁棒性和抗毁性。*适合小型或局部网络：在监测站点数量不多、范围有限的场景下，可以简化网络架构，降低建设和维护成本。4.解析思路：考察对监测网络在应急响应中作用的认知。需要结合应急响应的需求，说明监测网络能提供哪些支持。*答案要点：*快速提供污染信息：及时获取事故发生地及周边区域的污染物浓度分布和变化情况，为确定污染范围和严重程度提供依据。*支撑应急决策：为政府部门制定疏散方案、启动应急响应措施、划定警戒区域提供科学依据。*指导应急监测：指示在何处增加监测点位、选择何种监测指标，提高应急监测的针对性和效率。*进行健康风险评估：结合气象信息，评估污染对周边人群健康的风险，为发布健康建议提供支持。*追踪污染迁移：利用监测数据和模型，追踪污染物的扩散路径，预测其未来影响范围。四、论述题1.解析思路：考察对监测网络规划中多要素综合平衡能力的论述。需要从指标、技术、布局三个维度进行阐述，并强调其内在联系和权衡。*答案要点：*监测指标选择：首先需明确监测目标（如区域空气质量评估、特定污染源监管、气象环境预报支持等），根据目标确定核心监测指标（如SO2,NOx,PM2.5,O3等常规指标，以及VOCs等特征污染物指标）。同时要考虑监测指标间的关联性、数据获取成本、分析技术与人员能力等因素。*测量技术确定：针对选定的监测指标，需选择合适的测量原理和技术（如光化学法、β射线法、振荡微天平法等），并考虑技术的精度、准确度、量程、响应时间、抗干扰能力、功耗、维护需求以及成本效益。不同环境条件（室内、室外、高湿度、高污染等）对技术选择也有影响。*监测站点空间布局：布局设计必须服务于监测目标和指标特性。要考虑监测网络覆盖的区域范围、空间分辨率要求。通常采用点、线、面结合的方式，如中心站与周边子站结合，城区与郊野结合，交通干线沿线布设等。布局要能反映污染物的时空分布特征，满足扩散模型对监测数据密度的要求，并尽量均匀分布以减少空间偏差。选址要避开严重局部污染和地形/障碍物影响。*综合权衡：在实际规划中，这三者相互关联、相互制约。例如，更高精度的传感器成本更高，可能影响站点密度；特定指标的监测技术可能限制在特定环境下布设；站点布局的优化也可能反过来影响可选择的监测指标组合。因此，规划过程是一个多目标、多约束的优化决策过程，需要在满足核心需求的前提下，综合考虑成本、效益和技术可行性，进行科学权衡。2.解析思路：考察对大数据分析技术应用价值和挑战的深入分析。需要阐述大数据分析能解决哪些问题，并指出可能遇到的技术、数据和管理层面的障碍。*答案要点：*重要作用：*海量数据处理与挖掘：大气监测网络产生海量、高维、多源数据，大数据技术（如分布式计算、存储技术）能够高效处理这些数据，挖掘隐藏在数据背后的模式和规律。*复杂关联性分析：利用机器学习、数据挖掘算法，分析污染物浓度与气象因素、污染源排放、交通流量、气象场等多元因素之间的复杂非线性关系。*智能预测与预警：基于历史数据和实时数据，构建更精准的污染物浓度预测模型（如AI驱动的短期临近预报），提高预报准确率和预警提前量。*污染溯源与责任认定：通过多源数据融合分析和溯源模型，提升对污染来源的识别和解析能力，为环境监管提供证据支持。*精细化网格化空气质量模拟：结合大数据技术和高分辨率地理信息，实现城市尺度的精细化空气质量模拟和评估。*面临挑战：*数据质量与标准化：监测数据可能存在误差、缺失、异常等问题，不同来源、不同类型的数据格式不统一，需要进行复杂的数据清洗、融合和标准化处理。*计算资源需求：处理海量数据和运行复杂分析模型需要强大的计算能力和存储资源，对硬件和软件平台提出高要求。*算法模型选择与优化：需要选择合适的机器学习或统计模型，并进行参数调优和验证，确保模型的准确性和泛化能力。模型的可解释性也是一个挑战。*数据安全与隐私保护：大量涉及区域环境质量和公民健康的数据，其安全存储、传输和使用以及个人隐私保护面临严峻考验。*跨学科人才缺乏：需要既懂大气科学又懂数据科学和计算机技术的复合型人才。*数据共享与协作机制：实现多部门、多平台数据的有效共享和协作应用，需要建立完善的数据共享机制和政策法规。3.解析思路：考察对区域监测网络建设必要性和技术挑战的系统思考。需要从区域环境管理需求出发，论述建设的必要性，并分析在技术层面可能遇到的难点。*答案要点：*建立区域大气环境监测网络的必要性：*提升区域空气质量综合认知：单个站点数据难以反映整个区域的大气污染状况和传输规律，区域网络能够提供更全面、系统的数据基础，帮助理解区域污染的形成机制和演变过程。*支撑区域联防联控：对于跨区域、跨行政区的污染问题（如酸雨、沙尘、区域传输性重污染），区域监测网络是实现有效联防联控的基础，为统一决策提供依据。*优化区域污染溯源与评估：更密集的监测网络有助于提高污染溯源的精度和效率，更准确地评估区域不同来源的贡献份额，为制定更有针对性的减排策略提供支撑。*服务区域环境质量规划与目标管理：为区域制定大气环境质量改善规划、设定空气质量改善目标提供科学依据，并用于评估目标实现进度。*提升区域环境应急响应能力：整体掌握区域污染动态，有助于快速响应跨区域