2025年大学《大气科学》专业题库- 大气科学中的海气相互作用

2025年大学《大气科学》专业题库——大气科学中的海气相互作用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共30分。在每小题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的，请将正确选项字母填在题后的括号内。）1.与大气相比，海洋的主要特征之一是（）。A.密度更大B.比热容更小C.对流层顶更高D.化学成分更单一2.海气之间最主要的能量交换方式是（）。A.动量交换B.辐射交换C.质量交换D.化学物质交换3.地球大气低层温度随高度升高而降低的主要原因是（）。A.大气吸收太阳辐射B.大气与地表进行热量交换C.大气自身的绝热膨胀D.大气散射太阳辐射4.海洋混合层的主要特征是（）。A.温度垂直梯度很大B.盐度垂直分布均匀C.受大气影响显著，混合充分D.水体密度垂直分层明显5.Ekman层是指（）。A.海洋表面到一定深度的风应力影响层B.海洋表层温度变化显著的薄层C.海洋中盐度变化最大的区域D.海水因密度差异而垂直分层的稳定层6.海气之间通过蒸发和凝结进行的热量交换过程称为（）。A.感热通量B.辐射平衡C.潜热通量D.动量通量7.下垫面对近地面气温调节作用最强的海域是（）。A.热带海洋B.寒带海洋C.暖流经过的海洋D.有大型河流入海的海洋8.全球变暖背景下，海洋表层温度变化趋势是（）。A.持续上升B.持续下降C.波动加剧，无明显趋势D.上升后下降9.ElNiño现象主要表现为（）。A.东太平洋海表温度显著升高，信风减弱B.东太平洋海表温度显著降低，信风增强C.西太平洋海表温度升高，赤道太平洋气压带异常D.赤道中太平洋下沉气流活跃10.LaNiña现象通常与ElNiño相反，其主要特征是（）。A.东太平洋海表温度升高，降水偏多B.东太平洋海表温度降低，降水偏少C.西太平洋海表温度降低，信风增强D.赤道中太平洋上升气流活跃11.北大西洋涛动（NAO）指数显著正值时期，通常伴随着（）。A.北大西洋副热带高压增强，欧洲寒冷干燥B.北大西洋副热带高压减弱，欧洲温和湿润C.亚速尔高压增强，美国东北部寒冷D.伊比利亚高压减弱，加拿大冬季偏暖12.海气相互作用对大气环流的影响主要是通过（）。A.大气环流直接驱动海洋变化B.海洋热量和水分的经向输送C.海洋盐度的纬向梯度D.海洋深层水的形成与上涌13.气候模式中，描述海洋与大气相互作用的关键参数是（）。A.大气边界层高度B.海洋混合层深度C.大气科里奥利参数D.海洋表面风应力14.人类活动导致大气中二氧化碳浓度增加，进而影响海气相互作用主要通过（）。A.改变海洋酸度B.增强海洋与大气之间的感热交换C.增强海洋与大气之间的潜热交换D.导致海洋变暖，改变海表温度梯度15.海洋变暖对ENSO现象可能产生的影响包括（）。A.增强ENSO事件的强度和频率B.抑制ENSO事件的发展C.降低ENSO事件之间的时间间隔D.使ENSO事件的空间结构发生变化二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上。）1.海洋表面接受的总太阳辐射量与向空间散失的总能量之差称为__________。2.海洋释放热量到大气的主要方式是__________和__________。3.水平吹向海岸的信风会驱动海面产生__________，将热量和水分输送到海洋内部。4.温跃层是海洋中__________发生剧烈变化的层次。5.埃克曼螺旋描述了在摩擦层内，风向相对于地转风有一个向__________的偏转。6.ENSO现象是太平洋海表温度异常和__________异常相互耦合的气候模式。7.全球变暖导致海洋上层水膨胀，同时也有部分海水通过__________进入深层，有助于缓解海平面上升。8.海气相互作用指数（如__________）常用于定量描述海气相互作用强度和相位。9.潜热通量的大小与大气湿度状况和__________的垂直梯度密切相关。10.人类活动引起的海洋酸化主要是由大气中__________增加，溶解到海水中的结果。11.海气相互作用不仅影响天气变化，也深刻影响着全球的__________分布。12.在气候系统中，海洋是主要的__________和__________reservoir（水库）。三、简答题（每小题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述海洋混合层的主要形成机制及其对海气相互作用的影响。2.解释什么是感热通量，并说明其大小主要受哪些因素影响？3.简要描述Ekman泵的概念及其在海洋环流中的作用。4.为什么说海洋变暖对全球气候系统具有长期持续性？四、论述题（10分。请结合所学知识，对下列问题进行论述。）论述ElNiño-SouthernOscillation（ENSO）现象的主要物理机制，包括其海温异常、风场变化、海气相互作用过程以及其对全球气候可能产生的影响。试卷答案一、选择题1.A解析思路：密度是物质单位体积的质量。水的密度远大于干燥空气的密度。2.B解析思路：太阳辐射是地球能量最主要的来源，海气热量交换主要通过太阳辐射进入海洋和海洋向大气辐射、感热及潜热交换进行。其中，辐射交换是基础，感热和潜热是主要的能量交换形式，但辐射是驱动力。3.C解析思路：大气随着高度升高，压力降低，导致同一温度下气块膨胀，对外做功，内能减少，温度随之下降，这是绝热冷却的过程。4.C解析思路：混合层是海洋表层受风、浪、流以及大气热量、水分输入影响，混合充分的薄层。5.A解析思路：Ekman层是指海洋表面到一定深度，风应力对海水的水平运动产生影响的区域，其特征是存在Ekman输送和Ekman螺旋。6.C解析思路：潜热通量是指伴随着水相变化（蒸发和凝结）而发生的热量交换。蒸发吸收热量，凝结释放热量。7.D解析思路：水体比热容大，意味着吸收或释放相同热量时，温度变化较小，因此具有较大的热惯性，能够缓冲近地面气温的剧烈变化。8.A解析思路：全球变暖导致地表能量失衡，海洋吸收了大量的多余热量，因此表层温度持续上升。9.A解析思路：ElNiño的核心特征是东太平洋中东部海表温度异常偏高，同时伴随着赤道太平洋信风减弱甚至反向。10.B解析思路：LaNiña是ElNiño的相反状态，表现为东太平洋海表温度异常偏低，信风增强。11.B解析思路：NAO正值时，亚速尔高压增强，北大西洋副热带高压减弱，导致冷空气难以向南扩散，欧洲气温偏低；同时，低压系统控制欧洲西部，带来温暖湿润的气流。12.B解析思路：海洋通过热力性质（温度）和动力性质（水分）的变化，影响大气环流模式，如海温异常驱动的遥相关型式。海洋输送的热量和水分是大气环流的重要强迫。13.D解析思路：海气耦合模式需要精确描述海洋表面风应力如何影响海洋动力和热力过程，以及海洋状态如何反馈影响大气环流。14.D解析思路：CO2等温室气体增加导致全球变暖，海洋吸收了大部分多余热量，导致海表温度升高。海温升高会改变海气间的感热和潜热通量平衡，进而影响大气环流。15.A解析思路：海洋变暖增强了海表与低层大气的热量交换效率，可能使得海洋更容易达到发生ENSO事件的条件，从而可能增强其强度和频率。二、填空题1.海洋热量平衡2.辐射、蒸发3.沿岸流（或Ekman辐合）4.温度（或温跃）5.左6.大气环流（或风场）7.海水汇流（或深海汇流）8.海气耦合模式指数（或Ocean-AtmosphereCouplingIndex）9.水汽含量（或水汽压）10.CO211.水汽（或降水）12.能量、水分三、简答题1.解析思路：海洋混合层主要是由风应力驱动表层海水混合，加上热盐扩散作用形成的。强劲的风将表层水吹向海岸并搅动下沉，同时太阳辐射使表层增温，密度减小，也促进混合。混合层以上受大气直接影响，以下受温跃层和密度跃层的限制。它对海气相互作用至关重要，因为大气与海洋的大部分热量和水分交换都发生在混合层内。2.解析思路：感热通量是指由于海面与大气之间的温度差异而引起的、通过大气边界层进行的热量交换。其大小主要受以下因素影响：①海表与气温的差值（正比）；②风速（风速越大，湍流交换越强，感热通量通常越大）；③海表特性（如海面粗糙度、湿度）。3.解析思路：Ekman泵是指由于风应力在垂直方向上的切变，导致海洋表层辐合，将表层水向下泵入温跃层，并在深层向两侧辐散的过程。Ekman输送将风能转化为海洋内部动能，是驱动海洋环流（特别是中层水流）的重要机制。4.解析思路：海洋具有巨大的热容量和广阔的表面积，能够吸收大量的热量而自身温度变化相对缓慢。全球变暖期间，海洋吸收了绝大部分多余热量。即使大气中的温室气体浓度不再增加，海洋储存的热量也会持续缓慢释放，导致气候系统具有“惯性”，使得全球变暖趋势具有长期持续性。四、论述题解析思路：论述ENSO需要涵盖其核心特征（海温异常、大气响应）、主要机制（海气相互作用循环）和全球影响。1.核心特征与模式：ENSO是发生在热带太平洋的一种海气相互作用现象，表现为东太平洋海表温度（SST）的异常波动，并伴随着大气环流的显著变化。其周期约为2-7年，主要存在ElNiño（暖位相）和LaNiña（冷位相）两种状态。ElNiño期间，东太平洋SST显著升高，信风减弱甚至反向，导致赤道东太平洋上升流减弱，暖水向东西两侧扩散；LaNiña则相反，东太平洋SST偏低，信风增强，上升流增强。2.主要物理机制（海气相互作用循环）：*ElNiño的启动与发展：通常由热带中东太平洋地区的异常SST偏低（LaNiña状态）引起。此时，大气对流活动偏向西太平洋，导致东太平洋上升流减弱，暖水堆积，SST升高。升高的SST改变了海气热力平衡，导致海面蒸发增加，大气湿度增大。增强的湿暖空气上升，进一步抑制了对流，形成正反馈。同时，SST升高也改变了风应力，起初可能东风增强，但最终往往导致信风减弱或反向。风应力变化又反过来影响海洋环流（Ekman泵的变化），进一步加剧海温异常。*LaNiña的启动与发展：过程类似，但方向相反。东太平洋SST偏低导致对流活动偏弱，上升流增强，冷水涌升，SST进一步降低。海气热力平衡改变，蒸发减少，大气干燥。湿暖空气下沉，对流抑制，形成负反馈。风应力通常表现为东风增强。海洋环流调整也加剧了SST偏低。*反馈机制：ENSO的核心是海气正反馈机制。初始的