2025年大学《大气科学》专业题库- 气候模拟对大气环境预测的影响

2025年大学《大气科学》专业题库——气候模拟对大气环境预测的影响考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填在题后括号内。）1.下列哪项不属于气候模拟的主要目标？A.预测未来几十年全球平均气温变化B.模拟过去特定时期的气候状况C.详细预报未来几天的极端天气事件D.研究大气环流对区域气候的影响2.全球气候模型（GCMs）主要解决的核心问题是？A.地表温度的具体预报B.大气中水汽含量的垂直分布C.全球范围内的长期气候变化驱动因素D.某一城市未来一周的空气质量3.导致不同气候模拟结果之间出现系统性差异的主要原因之一是？A.计算机的处理速度不同B.模型对云物理过程参数化的不同假设C.输入的温室气体浓度数据来源不同D.观测资料的精度不够高4.区域气候模型（RCM）相较于全球气候模型，其主要优势在于？A.能更精确地模拟全球尺度的大气环流B.所需的计算资源显著减少C.对全球变暖趋势有更准确的预测D.能直接提供全球范围内的详细降水预报5.“巴拿马通道”现象主要受到下列哪一气候模拟能力的直接影响？A.对热带太平洋海表温度异常（ENSO）的模拟能力B.对北大西洋暖流（AMOC）变化的模拟能力C.对中纬度急流位置和强度的模拟能力D.对平流层臭氧空洞发展的模拟能力6.气候模拟中的“集合预报”（EnsembleForecast）主要是为了？A.提高短期天气预报的准确性B.减少模型计算所需的时间C.评估和量化模型预测的不确定性D.模拟多种不同的大气初始状态7.下列哪项是IPCC（政府间气候变化专门委员会）报告中广泛使用的温室气体排放情景？A.RCP8.5B.SSP245C.A1BD.B1.18.气候模拟结果中关于未来极端降水事件频率和强度的预测，主要受到哪项因素的显著影响？A.模型的水平分辨率B.地表反照率的变化C.大气中温室气体浓度的变化D.模型对行星波的模拟能力9.在评估气候模拟的可靠性时，以下哪项措施最为关键？A.模型chạy了更长时间B.模拟结果与更长时间序列的观测数据进行比较C.使用更多的计算资源D.模型由更多专家开发10.气候模拟对于理解和预测全球变暖背景下，不同区域降水格局的变化具有重要作用，这主要得益于？A.模型能够精确模拟每个区域的植被类型B.模型能够耦合海浪模型，考虑海洋反馈C.模型能够包含复杂的社会经济因素D.模型能够较好地模拟大气环流和能量平衡的变化二、简答题（每题5分，共30分。请简要回答下列问题。）1.简述气候模拟与数值天气预报（NWP）在目标、时间和空间尺度上的主要区别。2.气候模拟中常用的“参数化方案”是什么？为什么需要使用参数化方案？3.描述气候模拟在研究气候变化对社会可能产生的影响方面所扮演的角色。4.解释什么是“自然变率”，并举例说明其在气候模拟和预测中需要考虑的原因。5.全球变暖可能导致哪些主要的气候系统反馈机制被激活，进而加剧变暖？（至少列举三种）6.为什么说仅依赖单一气候模拟结果的预测是不够的？集合预报能解决什么问题？三、论述题（每题15分，共30分。请结合所学知识，深入分析和阐述下列问题。）1.分析当前气候模拟在预测长期气候变化方面面临的主要挑战和不确定性来源。2.结合实例，论述气候模拟对于制定应对气候变化相关政策和适应措施的重要性。试卷答案一、选择题1.C2.C3.B4.D5.C6.C7.A8.C9.B10.D二、简答题1.答：气候模拟主要目标是研究长期（年际到千年尺度）气候变化原因、过程和影响，空间尺度较大（全球或区域），结果通常包含统计平均或趋势；数值天气预报主要目标是精确预报短期（天到周）天气变化，空间尺度较小（区域或全球），结果提供逐时或逐日的详细气象要素场。气候模拟更侧重于理解物理机制和模拟平均状态，NWP更侧重于精确预报瞬时天气现象。2.答：参数化方案是将大尺度或不可直接求解的物理过程（如云的宏观物理特性、地表与大气热量交换、降水形成等）用简化的数学公式或统计关系来表示。因为真实的大气过程极其复杂，无法在气候模拟的网格尺度上完全精确求解，所以需要参数化方案来近似模拟这些过程的影响。3.答：气候模拟可以预测未来气候情景下的关键参数变化（如温度、降水模式、海平面等），为评估农业、水资源、能源、生态系统、人类健康等领域可能受到的影响提供科学依据。例如，模拟海平面上升对沿海地区的影响，模拟极端天气事件频率变化对基础设施的要求等，为制定适应策略提供信息支持。4.答：自然变率是指在没有人为强迫因素显著影响下，气候系统内部由于物理、化学和生物过程相互作用而导致的自然波动现象。例如厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、季风变化、火山喷发导致的短期气候冷却等。在气候模拟和预测中需要考虑它们，因为它们是气候变率的自然组成部分，会对短期和长期气候产生显著影响，忽略它们会导致模拟结果与实际观测产生偏差。5.答：主要的反馈机制包括：①水汽反馈：全球变暖导致蒸发增加，大气中水汽含量增加，水汽是强温室气体，进一步加剧变暖。②冰-铝反照率反馈：全球变暖导致冰川、海冰融化，暴露出darker的陆地或海洋表面，反射太阳辐射减少，吸收更多热量，加剧变暖。③云反馈：温室气体增加导致地表增温，可能改变云的覆盖类型、厚度和分布，云对太阳辐射的反射（冷却效果）和吸收/散射（增温效果）作用复杂，净效应可能放大或减缓变暖，是最大的不确定性来源之一。6.答：单一气候模拟结果可能受到模型结构、参数化方案、初始化状态等选择的影响，产生系统偏差或随机误差，导致预测结果不可靠。集合预报通过使用不同的初始状态或/和不同的模型参数/版本运行多个模拟，旨在生成一组可能的未来状态，通过分析这组结果的分布来量化预测的不确定性，提供概率性的气候预测信息。三、论述题1.答：当前气候模拟面临的主要挑战和不确定性来源包括：①模型分辨率限制：较低分辨率无法捕捉局地尺度的关键过程和反馈，影响区域气候模拟的准确性。②参数化方案的不确定性：大气过程复杂，参数化方案依赖于简化假设和经验关系，存在很大的不确定性，特别是云、降水等过程。③自然变率的影响：难以准确模拟ENSO、火山活动等强强迫下的短期气候波动及其与长期趋势的相互作用。④未知的未来强迫因素：如未来温室气体排放路径、土地利用变化、气溶胶排放等难以精确预测。⑤计算资源的限制：运行高分辨率、多模式、长时间尺度的气候模拟需要巨大的计算能力，限制了对某些关键问题的研究深度。这些因素共同导致了不同模型对同一问题给出不同结果，使得气候预测存在固有的不确定性。2.答：气候模拟对于制定应对气候变化政策和适应措施至关重要，原因如下：①提供未来气候情景：模拟提供关于未来全球及区域气候变化（如温度升高幅度、降水格局变化、极端事件频率增加等）的可能性预测，是制定减排目标和适应规划的基础。②风险评估：通过模拟不同情景下的气候影响，可以评估特定区域或行业面临的风险（如海平面上升对沿海城市的影响、干旱对农业的影响），为资源分配和灾害管理提供依据。③支持政策决策：模拟结果可以帮助决策者比较不同政策选项（如不同减排路径）的气候效益和社会经济成