2025年大学《大气科学》专业题库- 大气动务静与能动到夜是否

2025年大学《大气科学》专业题库——大气动务静与能动到夜是否考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪项不是大气运动的基本方程？A.连续方程B.热力学方程C.动量方程D.能量方程2.地转平衡是指：A.大气处于绝对静止状态B.大气水平运动受到地转偏向力的作用，但风速不大C.大气水平运动受到摩擦力的作用，但风速不大D.大气水平运动与压力梯度力相等3.哈德莱环流的成因是：A.地球自转B.太阳辐射C.地球形状D.大气环流4.气旋的中心气压和风速特点是：A.气压高，风速小B.气压低，风速大C.气压高，风速大D.气压低，风速小5.静力稳定度是指：A.大气垂直运动的强度B.大气垂直运动的趋势C.大气垂直运动受到的力D.大气垂直运动是否稳定6.干绝热过程的温度变化率是：A.恒定的B.递增的C.递减的D.不确定的7.地表与大气之间的热量交换方式不包括：A.感热交换B.潜热交换C.辐射交换D.对流交换8.大气辐射中，波长最短的是：A.可见光B.红外线C.紫外线D.微波9.对流不稳定是指：A.大气垂直运动受到的浮力大于重力B.大气垂直运动受到的浮力小于重力C.大气垂直运动受到的浮力等于重力D.大气垂直运动不受浮力影响10.大气边界层的高度通常：A.白天比夜间高B.夜间比白天高C.与昼夜变化无关D.受天气系统影响较大二、填空题（每空1分，共20分）1.大气运动的基本参数包括______、______和______。2.地转偏向力的方向在北半球向______偏，在南半球向______偏。3.锋面是冷气团和暖气团的______界面。4.大气静力平衡方程表达了气压随______变化的规律。5.绝热过程的特征是______与______之间没有热量交换。6.大气辐射的主要来源是______和______。7.感热交换是指地表与大气之间的______交换。8.潜热交换是指水相变化过程中伴随的______交换。9.大气能量主要来源于______。10.昼夜变化会导致地表温度______，进而影响近地面大气层的______。三、计算题（每题10分，共30分）1.已知某地气压为1000hPa，高度为500m，温度为20℃，干空气绝热递减率为9.8K/km，求高度为1000m处的气压。2.已知地面气压为1000hPa，高度为2km处的气压为900hPa，求该地区的平均虚温。3.已知地表温度为30℃，高空温度为-20℃，求气团从地表上升到5km高度时，如果做绝热上升，温度会下降多少？四、简答题（每题10分，共40分）1.简述地转风的形成机制。2.简述锋面过境时可能出现的天气现象。3.简述大气辐射对地球能量平衡的影响。4.简述大气边界层白天和夜间的差异。五、论述题（20分）结合昼夜变化对地表温度的影响，论述其对近地面大气层结构和大气环流的影响。试卷答案一、选择题1.B2.D3.B4.B5.D6.C7.D8.C9.A10.A二、填空题1.气压，温度，湿度2.右，左3.接触4.高度5.大气，地表6.太阳，地球7.热量8.热量9.太阳辐射10.差异，垂直结构三、计算题1.解析：利用静力平衡方程p₂=p₁*(T₂/T₁)^(R/g)或p₂=p₁*exp(-gZ/RT₁)，其中Z为高度差，g为重力加速度，R为干空气常数，T₁为初温。这里用第二个公式更直接。Z=1000m-500m=500m。T₁=20℃。p₁=1000hPa。T₂=T₁-L*Z，其中L为干绝热递减率，L=9.8K/km=0.0098K/m。T₂=20℃-(0.0098K/m*500m)=20℃-4.9℃=15.1℃。p₂=1000hPa*exp(-9.8m/s²*500m/(287J/(kg·K)*288.15K))≈1000hPa*exp(-0.085)≈1000hPa*0.917=917hPa。答案约为917hPa。2.解析：利用平均虚温公式T_v=T+(a*T*(1+Lw*q_over_water/100))，其中a为干空气比热容与干空气气体常数之比，Lw为水的汽化潜热，q_over_water为水汽混合比。简化计算常用T_v≈T+Lw*q_over_water/1000，当T不太低时。但题目未给水汽混合比q_over_water，通常计算题会隐含假设或需要额外信息。若按虚温定义，T_v=T+(R_d/c_p)*T=(c_p+R_d)*T/c_p=T*(1+R_d/c_p)，其中R_d是干空气气体常数，c_p是干空气定压比热容。则T_v1=T_1=20℃。T_v2=900hPa/1000hPa*T_v1=0.9*T_v1=0.9*20℃=18℃。平均虚温T_v_avg=(T_v1+T_v2)/2=(20℃+18℃)/2=19℃。另一种思路是利用T_l=T_v-(R_d*T/(R_d+c_p))=T-R_d*T/(R_d+c_p)≈T-R_d*T/c_p=T*(1-R_d/c_p)。则T_l1=20℃*(1-287/1004)≈20℃*0.718=14.36℃。T_l2=900/1000*T_l1=0.9*14.36℃=12.92℃。平均虚温T_v_avg=T_avg+(T_l_avg)=(T_1+T_2)/2+((T_l1+T_l2)/2)=(20℃+18℃)/2+(14.36℃+12.92℃)/2=19℃+13.64℃=32.64℃。两种方法结果差异较大，前者更常用简化公式，但需水汽信息。此处按题目给的信息，难以得出唯一标准答案，按第一种思路的简化公式（需假设）或更直接的T_v2=0.9*T_v1得T_v_avg=19℃。假设题目意在考察基本公式应用，采用T_v2=0.9*T_v1。答案：19℃。3.解析：气团绝热上升，温度下降量等于绝热递减率乘以高度差。高度差Z=5km=5000m。干绝热递减率L=9.8K/km=980K/km。温度下降量ΔT=L*Z=980K/km*5km=4900K。答案：4900K。（注意：此题简化，未考虑湿绝热过程和凝结释放潜热）四、简答题1.解析：地转风是大气在水平方向上只受地转偏向力和水平气压梯度力作用，且摩擦力可忽略时达到的平衡状态。水平气压梯度力（高压指向低压）驱动空气流动，地转偏向力（在北半球向右，南半球向左）作用于运动空气，使其偏向，最终与气压梯度力大小相等、方向相反，空气做平衡运动。风速大小与气压梯度成正比，风向始终指向低压中心，北半球向右偏，南半球向左偏。2.解析：锋面过境时，冷暖气团相遇，性质差异巨大。冷气团密度大、势力强，推动暖气团抬升。若为冷锋，暖气团快速抬升，常伴随强烈的对流天气，如雷暴、大风、雨雪（取决于季节和纬度）；若为暖锋，暖气团缓慢爬升，多出现连续性降水或雾。锋面过境前后，气压、温度、风向风速、湿度等气象要素会发生剧烈变化。例如，冷锋过境前气压下降、温度较高，过境后气压上升、温度骤降；暖锋过境前气压较高、温度较低，过境后气压下降、温度升高。3.解析：大气辐射是能量传递的主要方式之一。太阳辐射是地球大气系统的主要能量来源。大气吸收太阳辐射（主要是短波辐射中的紫外线和可见光部分）和水汽、二氧化碳等温室气体吸收地面辐射（长波辐射），使大气增温。大气再以红外辐射（长波辐射）的形式向外太空散热。大气中的水汽、二氧化碳等温室气体吸收并重新辐射红外线，将部分热量向地面返回，形成“温室效应”，使地球表面温度远高于无大气时的温度，维持了地球适宜生命生存的温度环境。大气辐射过程直接影响地球的能量平衡，进而影响全球气候和天气变化。4.解析：大气边界层是紧贴地表、受地表摩擦和热力强迫显著影响的大气层。白天，受太阳辐射加热，地表温度升高，通过感热和潜热交换将热量传递给大气，近地面大气层增温、膨胀、对流活动增强，边界层高度随之升高。大气湍流混合作用强，垂直方向上温度、湿度等要素梯度较小。风向风速受地表摩擦影响明显，风速通常较小，风向与地面风一致。夜间，地表因辐射冷却而降温，通过感热和潜热交换将热量传给大气，近地面大气层降温、收缩，边界层高度降低。大气层结趋于稳定，垂直混合作用减弱，近地面风速通常较小，风向可能与高空风有较大偏差（出现静风现象）。五、论述题解析：昼夜变化导致地表受热不均，从而影响近地面大气层的结构和大气环流。首先，白天太阳辐射强烈，地表被加热，近地面气温升高。受热的地表通过对流和湍流将热量传递给大气，近地面大气层膨胀，形成低层逆温，边界层高度升高。地表热量和水汽蒸发增加，通过感热和潜热交换加热大气，特别是低层大气。此时，大气对流活动旺盛，垂直混合加强，近地面风速通常较大，风向主要受水平气压梯度力和地转偏向力影响，表现为地方性的海陆风环流或山谷风环流。其次，夜间地表因辐射冷却而降温，近地面气温降低。地表通过感热将热量传递给大气，但效率远低于白天。近地面大气层收缩，易形成低层辐射逆温。地表冷却导致水汽蒸发减少，近地面大气湿度降低。此时，大气层结趋于稳定，垂直混合减弱，近地面风速通常较小，风向可能与高空风有较大偏差，甚至出现静风。这种昼夜地表温度的差异和变化，导致了近地面大气层结构和动力特性的日变化。白天边界层高，对流强