2025年大学《大气科学》专业题库- 大气季节变化与气候预测

2025年大学《大气科学》专业题库——大气季节变化与气候预测考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内。）1.下列哪项不是导致全球大气季节变化的主要能量来源？A.太阳辐射的纬度分布不均B.地球自转产生的科里奥利力C.海陆热力性质差异D.大气环流导致的能量输运2.亚洲夏季风建立和撤退的主要水汽来源是？A.西太平洋暖池B.北冰洋地区C.印度洋D.大西洋3.北半球夏季，副热带高压通常加强并控制哪个区域，导致其气候特征？A.西太平洋地区B.北大西洋地区C.地中海地区D.西北欧地区4.厄尔尼诺现象发生时，赤道中东太平洋海表温度通常表现为？A.显著偏低B.显著偏高C.没有显著变化D.先偏高后偏低5.在气候预测中，集合预报的主要目的是？A.提高模式对初始条件的敏感性模拟精度B.单一模式运行获得最优结果C.降低模式的计算成本D.仅预测确定性因素6.影响大气季节变化年际变异的主要因子之一是？A.平流层臭氧总量B.太阳活动周期（如11年周期）C.地球旋转速度变化D.大气环流指数的持续性7.下列哪个大气环流现象与北半球冬季强冷空气南下关系最为密切？A.副热带高压带B.极地涡旋C.赤道低气压带D.季风环流8.季节预测中，利用统计方法建立预测模型时，常用的预测因子可能包括？A.大气环流指数（如NPGO,AO）B.海表温度异常（如Niño指数）C.地面气温观测序列D.以上所有9.大气季节变化的“相位”通常指的是？A.季节循环的幅度大小B.某个气象要素达到峰值或谷值的时间C.季风爆发的强度D.海温异常的持续时间10.气候系统对强迫的响应存在时间滞后，这是导致季节预测存在困难的原因之一，其物理基础主要是？A.大气运动的非线性行为B.海洋的巨大热容量和混合层深度C.大气模式的分辨率限制D.气候观测资料的缺失二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上。）1.大气季节变化是指大气环流和天气现象在______上的周期性变化。2.地球自转轴的______倾角是导致太阳辐射年季变化的关键几何因素。3.季风环流是全球最主要的______原因之一，具有显著的季节性和年际变化特征。4.确定大气季节变化长期趋势和异常，常用的气候指数有如______指数、______指数等。5.基于统计方法的传统季节预测方法主要包括______预测、______预测和______预测等。6.数值模式季节预测中，模式的初始场通常由高分辨率的______数据提供。7.集合预报通过运行多个具有微小______或不同______的模式，来评估和提供预测的不确定性范围。8.大气季节变化不仅影响区域气候特征，也显著影响着全球的______循环和水资源分布。三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述海陆热力性质差异如何影响大陆东岸的夏季风形成。2.解释什么是ENSO现象，并简述其对北半球冬季气候预测可能产生的影响。3.简述大气季节变化与气候预测在应用领域上的一个重要联系。4.简述数值模式在季节预测应用中面临的主要挑战。四、论述题（每题10分，共30分。请结合所学知识，深入分析和阐述下列问题。）1.分析影响东亚夏季风年际变异的主要大气遥相关型及其可能的作用机制。2.论述季际气候预测（如月-季尺度）与年际气候预测（如ENSO预测）在理论基础、预测方法和应用方面的主要异同。3.结合大气季节变化的特征，讨论提高季节预测技巧的潜在途径和未来发展方向。试卷答案一、选择题1.B2.A3.C4.B5.A6.B7.B8.D9.B10.B二、填空题1.年季节2.倾角3.季风环流4.NPGO北极涛动(或NAO北大西洋涛动)MJO季风振荡(或其他合理答案如季风指数)5.统计回归统计诊断统计动力6.大气再分析7.初始扰动参数化方案8.水汽三、简答题1.解析思路:大陆在夏季接收太阳辐射较多，温度高于海洋。高温的大陆形成低压区，而海洋上形成相对高压区。由于地球自转偏向力（科里奥利力）的存在，从海洋高压流向大陆低压的气流在北半球向右偏转，形成从海洋吹向大陆的夏季风。海陆热力性质差异是形成这种气压梯度差和驱动风系的关键。2.解析思路:ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）是赤道中东太平洋海表温度异常偏暖（厄尔尼诺）及其伴随的海气相互作用大气环流异常（南方涛动，包括赤道太平洋气压梯度反转和赤道风异常）的现象。ENSO事件通过改变大气遥相关型（如沃克环流）和影响中高纬度的行星波活动，能够对北半球（尤其是冬季）的气温和降水产生显著的外强迫，改变常规气候预测模型对初值误差的订正，从而影响预测技巧。3.解析思路:大气季节变化影响着农业作物的生长期和产量、水库的水量管理和调度、能源部门的供暖和制冷需求规划，以及季节性洪水、干旱、寒潮、台风等灾害性天气的预测预警。准确的季节预测能够为这些领域的决策提供科学依据，例如，预测干旱期提前做好灌溉准备，预测暖冬减少供暖能耗等。4.解析思路:主要挑战包括：①大气系统对初始条件的极端敏感性（蝴蝶效应）导致长期预报困难；②海洋等下垫面过程的复杂性和滞后性难以完全模拟；③大气模式对中小尺度过程和边界层过程的分辨率不足；④统计方法依赖的历史资料质量和相关关系可能随气候变化而演变；⑤预测的不确定性大，评估和传达不确定性本身也是一大挑战。四、论述题1.解析思路:首先要说明东亚夏季风（以南海夏季风为例）的年际变异显著，存在强年、弱年交替。然后，阐述主要的遥相关型，例如，西太平洋副热带高压的异常西伸/东退与印度洋季风区的海温异常、北极涛动（AO）/北大西洋涛动（NAO）的异常等相关的遥相关模式。接着，分析这些遥相关模式的作用机制，即某个区域的海温/环流异常如何通过改变行星波引导带、沃克环流等大气遥相关机制，影响西太平洋副热带高压的位置和强度，进而调控南海夏季风的形成和维持，最终导致东亚夏季风的强弱变化。需要结合大气环流和海温异常的物理联系进行阐述。2.解析思路:首先区分两者的时间尺度：季际预测关注月到季的天气气候变化，年际预测关注年际尺度的气候波动（如ENSO）。理论基础：季际预测常基于大气内部动力学和遥相关理论，结合统计方法模拟大气内部记忆和外部强迫；年际预测除内部因素，更显著地受到海气相互作用（如ENSO）等外部强迫的影响。预测方法：季际预测多采用统计方法（如回归、集合经验模态分解EMD等）或简化动力模式；年际预测则大量依赖考虑了ENSO等因子的综合集合预报系统。应用方面：季际预测更侧重短期气候服务，如农业短期规划、洪水预警；年际预测则对季节至跨年度的气候事件（如厄尔尼诺年的干旱/洪水）预测至关重要。共同点在于都试图克服大气混沌特性带来的预报限制，都需要高质量初值和再分析数据，并面临不确定性传达问题。3.解析思路:提高季节预测技巧的途径包括：①提升对季节变化物理机制的深入理解，特别是海气相互作用过程和大气内部记忆的机理；②发展更先进的数值模式，提高对关键区域（如下垫面、海洋混合层、对流层中高层）的模拟能力，改进海气耦合方案；③创新统计预测方法，例