2025年大学《大气科学》专业题库- 大气气序分析

2025年大学《大气科学》专业题库——大气气序分析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每小题4分，共20分）1.绝对湿度2.相对湿度3.混合比4.位温5.大气稳定度二、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.下列哪种情况下容易形成地面辐射逆温？()A.白天晴朗无风B.夜间晴朗有风C.白天阴天有风D.夜间阴天无风2.干绝热递减率（干绝热线）在P-T图上大致的倾斜方向是？()A.由左上向右下B.由左下向右上C.水平方向D.垂直方向3.当环境温度垂直递减率大于干绝热递减率时，该气层属于？()A.绝对稳定B.绝对不稳定C.条件性不稳定D.中性4.下列哪种锋面过境时，通常天气变化最剧烈？()A.暖锋B.冷锋C.准静止锋D.锋面气旋5.在P-T图中，干绝热线与湿绝热线之间的夹角越大，表示？()A.大气湿度越大B.大气湿度越小C.湿绝热递减率越大D.环境垂直温度递减率越大6.具有最低气温、最高湿度特征的大气层结通常出现在？()A.对流层顶B.边界层底部C.地面附近D.等温层7.锋面是不同性质气团的交界面，其主要区别在于？()A.气压B.温度C.湿度D.风向8.里查逊数（Ri）主要用于判断？()A.气压随高度的变化B.气温随高度的变化C.湿度随高度的变化D.大气的垂直运动状态9.湿绝热递减率通常比干绝热递减率？()A.大B.小C.相等D.时大时小10.下列哪种气团通常来源于极地或高原地区，具有寒冷干燥的特征？()A.热带气团B.极地气团C.赤道气团D.副热带气团三、填空题（每空2分，共20分。请将正确答案填在横线上）1.大气中水汽含量可以用绝对湿度、__________和混合比三种表示方法来描述。2.在P-T图中，等温线平行于__________线的气层通常表示干绝热过程。3.大气稳定度是指大气垂直运动受到__________的强度。4.锋面根据冷暖气团的势力对比可分为冷锋、__________和准静止锋。5.逆温是指大气温度随高度升高而__________的现象，它是稳定大气的重要特征。6.位温是假想空气从某高度垂直抬升到地面，经过__________冷却后所具有的温度。7.当大气处于__________状态时，微小扰动不会引起气流的显著变化。8.锋面过境常伴随着气压的__________、风向的转变以及降水等天气现象。9.大气边界层是指大气中靠近地面、受地面__________显著影响的薄层。10.在绝热过程中，如果空气未发生凝结，则发生干绝热过程；如果发生了凝结，则发生__________过程。四、简答题（每小题5分，共15分）1.简述大气层结稳定度的三种基本状态（绝对稳定、绝对不稳定、条件性不稳定）的定义和判据。2.简述辐射逆温和非辐射逆温（如平流逆温、热力逆温）的主要形成原因。3.简述气团在形成过程中，其温度和湿度会发生怎样的变化？五、计算题（每小题8分，共16分）1.某地测得地面气温为20℃，气压为1000hPa。假设空气垂直上升至4000米高度，若上升过程中空气未发生凝结，且空气作干绝热冷却。求：4000米高度处的气温和气压。（假设干绝热递减率为9.8K/km，气压随高度变化的平均规律为每增加11hPa，高度下降约820mm）2.在P-T图上，测得某气层的厚度为800hPa，其底层的温度为10℃，顶层的温度为-20℃。若已知该气层的平均温度递减率为6K/km。试判断该气层是绝对稳定、绝对不稳定还是条件性不稳定？（提示：先计算环境垂直温度递减率，再与干绝热递减率（9.8K/km）和湿绝热递减率（约6K/km）进行比较）六、分析题（共14分）假设有一团来自冰岛的极地气团（PolarAirMass）移动到我国东部沿海地区。请结合你所学的知识，分析描述这团气团在源地、移动过程中以及到达沿海地区后可能具有的温度、湿度特征，并简要说明其到达沿海地区后可能产生的天气现象及其原因。试卷答案一、名词解释1.绝对湿度：单位体积湿空气中水汽的质量。2.相对湿度：空气中实际水汽压与同温度下饱和水汽压的百分比。3.混合比：单位质量干空气中所含水汽的质量。4.位温：假想干空气从某高度垂直抬升到地面（或某个标准高度），经过干绝热冷却（或假想下沉经过干绝热增温）回到原气压面时具有的温度。它是一个综合了气温和气压的参数，能反映气团的热力性质。5.大气稳定度：描述大气垂直运动状态的物理量，表示大气层结对于微小扰动（如对流泡）的响应倾向。稳定度分为绝对稳定、绝对不稳定、条件性不稳定和中性。二、选择题1.A解析思路：地面辐射逆温主要在夜间形成。晴朗无风条件下，地面有效辐射强，近地面冷却迅速，形成逆温层。2.B解析思路：干绝热线在P-T图上表示气温随气压下降而升高的关系，其斜率较陡，大致方向为由左下向右上。3.A解析思路：当环境温度垂直递减率>干绝热递减率时，上升的气块无论是否饱和，其温度都比周围环境低，受到抑制，大气层结是绝对稳定的。4.B解析思路：冷锋是冷气团主动向暖气团推进形成的锋面，过境时冷气楔楔入暖气团下方，迫使暖空气剧烈抬升，常伴随强烈的对流性降水、大风和气压急剧升降。5.A解析思路：夹角越大，说明湿绝热递减率相对于干绝热递减率的差异越大。湿绝热递减率越小（即大气的实际冷却率越小），表明大气湿度越大。6.B解析思路：边界层底部受地面摩擦、热力影响显著，近地面水汽易凝结，且温度受地面影响较大，常出现逆温，湿度也较高。7.B解析思路：不同气团最根本的区别在于其温度和湿度特征（即源地和形成过程的差异）。8.D解析思路：里查逊数是用于判断大气层结是否稳定，以及是否存在触发对流不稳定所需的浮力扰动的一个参数，直接关系到垂直运动状态。9.B解析思路：湿绝热过程伴随着水汽凝结，释放潜热，对空气有加热作用，使得空气的冷却速率小于干绝热冷却速率，因此湿绝热递减率小于干绝热递减率。10.B解析思路：极地或高原地区气温低，水汽含量少，形成的气团具有寒冷干燥的特征。三、填空题1.相对湿度2.干绝热线3.抑制（或阻碍）4.暖锋5.升高6.干绝热冷却（或干绝热增温）7.中性8.下降（或降低）9.下垫面（或地面）10.湿绝热四、简答题1.绝对稳定：当环境温度垂直递减率大于干绝热递减率时，任何微小扰动上升的气块，其温度都比周围环境低，受到环境空气的挤压而返回原地，大气垂直运动受到抑制。判据：环境垂直温度递减率>干绝热递减率。绝对不稳定：当环境温度垂直递减率小于干绝热递减率时，任何微小扰动上升的气块，其温度都比周围环境高，受到环境空气的推挤而继续上升，大气垂直运动得以发展。判据：环境垂直温度递减率<干绝热递减率。条件性不稳定：当环境温度垂直递减率介于干绝热递减率和湿绝热递减率之间时，未饱和的气块受抑制，但一旦气块达到饱和并发生水汽凝结，释放的潜热使得气块的有效温度递减率减小（变为湿绝热递减率），此时其温度可能高于周围环境，便开始发展。判据：干绝热递减率>环境垂直温度递减率>湿绝热递减率。2.辐射逆温：主要在晴朗无云的夜晚形成。地面因有效辐射冷却而迅速降温，近地气层也随之冷却，但靠近地面的空气冷却更快，形成以地面为底层的逆温。白天，太阳辐射增强，逆温层逐渐消散。非辐射逆温：*平流逆温：暖空气平流到较冷的地面或水域上空时，暖空气被冷却，形成逆温。例如，夏季暖平流过冷水面或寒流迎风坡。*热力逆温：白天，近地面受热强烈，空气上升，而上层空气相对较冷，形成逆温，尤其在城市热岛效应明显时。也可能因山地谷地底部空气受热慢而形成。3.气团在形成过程中，其性质主要受源地的影响。例如，来自低纬（热带）的气团，温度高、湿度大；来自高纬（极地）或高原的气团，温度低、湿度小。气团在移动过程中，会通过干绝热过程（上升或下沉）和与下垫面或其他气团的相互作用（混合、辐射加热/冷却）改变其温度和湿度。五、计算题1.求气温：空气作干绝热冷却，温度下降值=高度×干绝热递减率=4km×9.8K/km=39.2K。4000米高度处的气温=地面气温-温度下降值=20℃-39.2℃=-19.2℃。求气压：气压下降值=高度/气压高度变化率=4km/(11hPa/km)≈0.36km/(0.82hPa/m)≈0.36km/(0.00082hPa/cm)≈440hPa。4000米高度处的气压=地面气压-气压下降值=1000hPa-440hPa=560hPa。（注：气压计算中使用的11hPa/km或820mm/11hPa是经验近似值，结果可能略有差异。）2.计算环境垂直温度递减率：平均环境垂直温度递减率=(顶温-底温)/气层厚度=(-20℃-10℃)/800hPa=-30℃/800hPa=-0.0375K/hPa。将厚度换算为km：800hPa/1000hPa/km=0.8km。平均环境垂直温度递减率≈-30℃/0.8km=-37.5K/km。比较环境垂直温度递减率与绝热递减率：*与干绝热递减率（9.8K/km）比较：-37.5K/km<-9.8K/km，因此环境垂直温度递减率小于干绝热递减率。*与湿绝热递减率（约6K/km）比较：-37.5K/km<-6K/km。判断：由于环境垂直温度递减率（-37.5K/km）小于干绝热递减率（9.8K/km），也小于湿绝热递减率（6K/km），这表明该气层是绝对稳定的。六、分析题极地气团（PolarAirMass）通常来源于高纬度寒冷地区。在源地，空气被冷却，形成寒冷、干燥的气团。在移动过程中，由于纬度相对较低，地面受热有所增强，气团整体性质变化不大，但底层可能略有增温增湿。当这团极地气团移动到我国东部沿海地区（相对暖湿的亚热带或温带地区）时：1.温度特征：气团本身温度低，到达后与当地较暖的空气形成冷垫，导致近地面气温显著下降。2.湿度特征：气团来源于干燥地区，本身湿度小。即使移动过程中有所增湿，到达暖湿环境后，其相对湿度通常仍然较低（除非有水汽输入）。3.天气现象及原因：*辐射雾：由于气团干燥且冷却强烈（尤其在夜间），近地面水汽易凝结，形成辐射雾。*