2025年大学《大气科学》专业题库- 大气云系与降水形成的机制

2025年大学《大气科学》专业题库——大气云系与降水形成的机制考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列云状中，属于高积云的是？A.卷云B.高积云C.高层云D.积雨云2.云的形成过程中，水汽主要依靠什么过程从气态转变为液态或固态？A.辐射冷却B.对流加热C.水平输送D.凝结/凝华3.在气温高于0℃的暖云中，降水主要依靠什么机制形成？A.冰晶增长B.贝吉隆过程C.碰撞增长D.凝华直接形成冰晶4.能够促进大气垂直运动的抬升机制不包括？A.地形抬升B.对流不稳定C.锋面过境D.水平气流的辐合5.下列哪种云通常与持续的、轻到中等的降水相联系？A.卷云B.积雨云C.层状云（如层云、高层云）D.高积云6.在冷云中，能够有效地增长冰晶的过程是？A.贝吉隆过程B.淞附C.碰撞碰并D.冰晶增长（Wegener-Frederiksen过程）7.决定水汽能否凝结的微观条件是？A.气温是否达到0℃B.空气是否上升C.空气相对湿度是否达到或超过100%D.是否有凝结核8.云滴谱指的是？A.云的宏观形态B.云滴按大小或质量的分布C.云的厚度D.云的底高度9.在大气垂直递温率为6℃/km的条件下，如果气块从地面抬升到饱和，其上升高度约为？A.1公里B.2公里C.5公里D.10公里10.下列哪种天气现象通常与积雨云的强烈发展相伴随？A.持续的毛毛雨B.阵性雷暴C.持续的drizzleD.阵性小雨二、填空题（每空1分，共15分）1.根据云的生成高度，云可以分为______云、______云和______云。2.云的宏观可见形态和微观结构主要取决于云中的______大小、浓度以及它们之间的相互作用。3.形成云和降水的核心物理过程是水汽的______或______。4.在冷云中，过冷水滴与冰晶共存时，水汽会从过冷水滴蒸发到冰晶表面，这个过程称为______过程。5.当云中上升气流足够强，能够将较大的云滴或冰晶输送到足够高度，使其克服重力而降落时，云的降水效率就取决于______。6.能够提供水汽凝结或凝华核心的微小固体颗粒称为______。7.绝对湿度是指单位体积空气中水汽的质量，而______是指单位质量湿空气中水汽的质量。8.当大气层结不稳定，且低层有足够的水汽时，容易形成______云并产生降水。9.云的底部呈现波浪状起伏，顶部呈白色丝缕状，这种云称为______。10.由冰晶和过冷水滴组成的云称为______。三、名词解释（每题3分，共15分）1.云族2.暖云降水3.冷云降水4.水汽凝结高度5.云滴谱四、简答题（每题5分，共20分）1.简述贝吉隆过程发生的基本条件及其对冷云降水形成的意义。2.与暖云相比，冷云降水的形成机制更为复杂，试说明其主要原因。3.动力抬升是如何导致云形成的？请举一例说明。4.影响云滴增长的主要因素有哪些？其中哪些因素有利于降水形成？五、论述题（10分）试述地形因素如何影响云的形成和降水的分布。试卷答案一、选择题1.B2.D3.C4.B5.C6.D7.C8.B9.A10.B二、填空题1.高，中，低2.云滴3.凝结，凝华4.贝吉隆5.降水效率6.凝结核/凝华核7.比湿8.对流性9.卷积云10.冰水混合相三、名词解释1.云族:根据云底高度和云的宏观特征，将云分为高、中、低三个云族。2.暖云降水:指在气温高于0℃的云中形成的降水，主要依靠云滴通过碰撞增长机制形成。3.冷云降水:指在气温低于0℃的云中形成的降水，主要依靠冰相过程（如冰晶增长、贝吉隆过程）形成。4.水汽凝结高度:空气块因抬升冷却，其温度下降到露点温度时的海拔高度。5.云滴谱:指云中水滴（或冰晶）按大小（或质量）的分布情况。四、简答题1.贝吉隆过程发生的基本条件及其对冷云降水形成的意义：*条件：存在过冷水滴（T<0℃但未冻结的液态水）、冰晶以及水汽。冰晶表面饱和水汽压低于过冷水滴表面。*意义：水汽从过冷水滴蒸发到冰晶表面，使过冷水滴不断变小，冰晶不断变大。这个过程能有效地将云中液态水转化为冰晶，是冷云中冰晶增长的主要方式，对形成降雪和冰雹至关重要。2.与暖云相比，冷云降水的形成机制更为复杂的主要原因：*冷云中存在冰、水、过冷水滴三种相态的水汽载体，相互之间可以发生转化。*涉及到相变过程，如凝华、升华、熔化、结冰等，这些过程伴随着潜热的释放或吸收，对云的动力发展和降水形成有重要影响。*降水形成机制多样，包括冰晶增长（W-F过程、淞附增长）、过冷水滴的碰并（米粒效应）、冰晶与过冷水滴的碰撞增长等，每种机制都有其特定的条件和对流场要求。3.动力抬升是如何导致云形成的？请举一例说明：*动力抬升是指由于大气环流或地形等因素引起的空气被迫做垂直运动。当空气被抬升到高于其初始假相当位温的层面时，会绝热冷却。如果冷却到露点温度以下，空气中的水汽就会凝结或凝华，形成云。*例子：沿山脉的迎风坡，气流被迫爬升，发生动力抬升。随着海拔升高，气温下降，当气流抬升到足够高度，温度低于露点时，就会在迎风坡形成地形云（如地形雾或层状云），并可能导致降水（地形雨）。4.影响云滴增长的主要因素有哪些？其中哪些因素有利于降水形成？*主要因素：云滴大小（初始大小）、云滴浓度（单位体积内云滴数量）、上升气流速度、过饱和度（相对湿度超过100%的量）、凝结核/凝华核的存在。*有利于降水形成的因素：*存在足够数量的大云滴和小云滴（形成合适的云滴谱）。*强烈的上升气流（提供动力支持，使云滴有足够时间增长并克服重力）。*较高的过饱和度（促进水汽快速凝结/凝华到云滴上）。*在暖云中，大云滴能有效地碰撞并消灭小云滴。*在冷云中，有有效的冰晶增长或碰并过程。五、论述题试述地形因素如何影响云的形成和降水的分布。地形通过多种方式影响大气运动，进而影响云的形成和降水分布：1.迫使空气抬升（动力抬升）：如山脉对气流的阻挡，迫使气流爬升，在迎风坡产生动力冷却，形成地形云（如荚状云、层状云）。如果抬升足够强且水汽条件满足，可形成地形雨。在背风坡，气流下沉，通常天气晴朗，不易形成云。2.改变气流方向和速度：山脉、丘陵等地形能改变气流的路径和速度，影响锋面、气旋等天气系统的活动位置，从而影响云和降水的区域分布。例如，山脉可能迫使锋面抬升，或在迎风坡聚集水汽，在背风坡divergence，导致降水在迎风坡强，背风坡弱。3.热力效应：地形的高低差异导致地表受热不均。例如，白天山坡升温快，空气受热膨胀上升，可能形成局地热力对流云（如积云）；夜晚山坡冷却快，可能形成辐射雾。海陆风转换也会因陆地和海洋的热力差异及地形影响，导致局地环流和云的形成。4