2025年大学《大气科学》专业题库- 气象观测与数据分析

2025年大学《大气科学》专业题库——气象观测与数据分析考试时间：______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题后的括号内。）1.下列哪种仪器主要用于测量空气的温度？（）A.毫米表B.风杯风速计C.干湿球温度计D.气压计2.气象探空仪通常采用的主要探测方法是？（）A.拉格朗日方法B.哈德莱环流C.气压递减法D.悬挂气球法3.在地面气象观测中，标准大气压是指？（）A.海平面的平均气压B.海拔1000米处的气压C.气象台站所在海拔高度的气压D.温度0℃、湿度100%时的气压4.下列哪项不属于气象辐射的主要组成部分？（）A.太阳辐射B.地面辐射C.大气辐射D.气压辐射5.气象数据质量控制的首要步骤通常是？（）A.数据插值B.数据平滑C.仪器校准记录检查D.统计异常值识别6.描述数据集中各数值偏离其平均值的程度，最常用的统计量是？（）A.置信度B.方差C.相关系数D.回归系数7.对于一组呈正态分布的随机测量数据，其平均值和标准差分别为μ和σ，约68%的数据落在哪个区间内？（）A.[μ-σ,μ+σ]B.[μ-2σ,μ+2σ]C.[μ-3σ,μ+3σ]D.[μ-0.67σ,μ+0.67σ]8.误差传递定律主要用于？（）A.计算观测系统的误差范围B.消除测量中的系统误差C.提高随机误差的精度D.分析不同观测者的误差差异9.插值方法用于估算未知点数据，最简单的插值方法是？（）A.样条插值B.双三次插值C.线性插值D.最小二乘插值10.在计算两点之间的风矢量和（即合风），应采用哪种矢量合成方法？（）A.代数加法B.代数减法C.矢量平行四边形法则D.数值平均法二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填在题中的横线上。）1.地面气象观测的基本要素通常包括温度、湿度、气压、风、降水、______、云和天气现象等。2.高空气象观测常用的仪器是______，它通过系留气球将探空仪器带到不同高度进行测量。3.气压随高度升高而降低的规律称为______，它是气象学的基本原理之一。4.气象辐射中，来自太阳的辐射称为______，它是地球大气最主要的能量来源。5.数据质量控制中，识别并剔除明显错误的观测值，常用的方法有______和______。6.统计分析中，用来衡量两个变量之间线性相关程度的指标是______。7.测量结果与真实值之差称为______，它是评价测量准确性的重要指标。8.当我们说某项观测结果的精度为0.1℃时，通常指的是其______。9.在进行气象数据分析时，对原始数据进行平滑处理的主要目的是为了______。10.气象观测中，系统误差是指那些在相同条件下重复测量时，保持______的误差。三、简答题（每题5分，共20分。）1.简述干湿球温度计测量湿度的基本原理及其主要误差来源。2.简述探空数据在天气预报和气候分析中的主要应用。3.简述气象数据质量控制中，如何识别和处理由于仪器故障引起的异常数据。4.简述计算样本方差的基本步骤。四、计算题（每题10分，共20分。）1.某气象站使用干湿球温度计进行观测，干球温度计读数为25.0℃，湿球温度计读数为20.0℃。已知当地气压为1013hPa，相对湿度为50%。请简述如何利用这两个温度值计算湿空气的露点温度（提示：可参考湿空气图或使用简化公式，但需说明原理和步骤）。假设干湿表常数A=61.9，湿湿表常数B=46.5。2.收集到某地点连续5天的每日最高气温数据（单位：℃）分别为：30,32,31,33,29。请计算这5天的平均气温、日较差（最高温与最低温之差，此处假设最低温为25℃）和样本标准差。五、综合应用题（共25分。）已知某气象站进行了为期一周的观测，记录了每日08时和20时的气温（℃）和气压（hPa）数据如下：|日期|08时气温|08时气压|20时气温|20时气压||------|--------|--------|--------|--------||第1天|15|1020|18|1015||第2天|16|1018|19|1012||第3天|14|1025|17|1020||第4天|17|1015|20|1010||第5天|18|1017|21|1008||第6天|16|1019|19|1013||第7天|15|1021|18|1016|请基于上述数据，回答以下问题：1.计算该站一周内每日的平均气温和平均气压。2.计算该站一周内每日的气温日较差和气压日较差。3.分析该站一周内气温和气压的日变化特征。4.假设发现第3天的08时气压数据1025hPa可能存在录入错误（该站附近无剧烈天气活动），请简述你会如何处理这个数据，并说明理由。试卷答案一、选择题1.C2.C3.A4.D5.C6.B7.A8.A9.C10.C二、填空题1.能见度2.探空仪3.气压递减率4.太阳辐射5.逻辑检查，一致性检查6.相关系数7.误差8.不确定度9.消除随机误差/平滑噪声10.恒定/不变三、简答题1.原理：干湿球温度计由两个相同的热敏电阻构成，干球温度计直接测量空气温度，湿球温度计的感湿元件包有湿布，湿布上的水分蒸发需要吸收热量，导致湿球温度计的读数低于干球温度。空气湿度越低，蒸发越强，湿球温度越低，两者温差越大。误差来源：仪器未充分润湿、通风不良导致蒸发受阻、湿布材质吸水性差或易脱落、环境气流不稳、读数误差等。2.应用：探空数据提供了不同高度大气的温度、湿度、气压、风向、风速等垂直结构信息，是理解大气层结状态、分析天气系统（如气团、锋面、急流）发展演变的基础，对短时、中期天气预报和大气环流、气候变迁研究至关重要。3.识别：通过逻辑检查（如气温突升突降、气压超常范围）、趋势检查（与邻近站或历史同期对比）、一致性检查（如气温日变化反常）等方法发现异常。结合仪器维护记录、天气现象判断等辅助信息。处理：对于确认的仪器故障数据，通常采用移除法直接剔除；或采用线性插值、样条插值等方法，利用相邻时次或站点的正确数据进行估算填充，需注明处理方法。4.步骤：(1)计算样本平均值(μ)：μ=Σx_i/n，其中x_i为样本数据，n为样本数量。(2)计算每个数据与平均值的偏差(x_i-μ)。(3)计算偏差的平方和：Σ(x_i-μ)^2。(4)计算样本方差(s^2)：s^2=Σ(x_i-μ)^2/(n-1)。（使用n-1是为了得到无偏估计）四、计算题1.解析与步骤：(1)计算湿空气的比湿（或混合比）和干球温度下的饱和水汽压（e_s）。(2)利用干湿表常数A和B以及干湿球温差ΔT（T_dry-T_wet），估算湿空气的实际水汽压（e）。(3)根据干球温度和实际水汽压，利用湿空气图或公式查算或计算露点温度（T_d）。公式参考（简化）：e≈(A-B*ΔT)*P/1013（估算，P为气压），然后查表或用公式根据T_dry,e计算T_d。（注：实际计算需更精确的方法和图表）2.解析与步骤：(1)平均气温：μ=(30+32+31+33+29)/5=31.0℃。每日最高气温视为该日全天气温代表值。(2)日较差：以第1天为例，日较差=30-25=5℃。依次计算其他各天，然后求平均日较差（若题目要求）。(3)样本标准差：s=√[Σ(x_i-μ)^2/(n-1)]=√[((30-31)^2+(32-31)^2+(31-31)^2+(33-31)^2+(29-31)^2)/4]=√[(1+1+0+4+4)/4]=√[10/4]=√2.5≈1.58℃。五、综合应用题1.解析与步骤：(1)平均气温：每日平均气温=(08时气温+20时气温)/2。计算结果分别为：17.0,17.5,15.5,18.5,20.0,17.5,16.5℃。一周平均=Σ(每日平均气温)/7=17.0℃。(2)平均气压：每日平均气压=(08时气压+20时气压)/2。计算结果分别为：1017.5,1015.0,1022.5,1012.5,1013.0,1011.0,1018.5hPa。一周平均=Σ(每日平均气压)/7≈1018.1hPa。2.解析与步骤：(1)气温日较差：计算每日20时气温-08时气温。结果分别为：3,3,3,3,3,3,3℃。一周平均日较差=3℃。(2)气压日较差：计算每日20时气压-08时气压。结果分别为：-5,-6,-5,-2,-3,-2,-4hPa。一周平均日较差=Σ(每日气压日较差)/7=-3.57hPa（取绝对值约为3.57hPa，或直接计算平均后求差）。3.解析：该站一周内气温呈波动上升趋势，日变化明显。每日气温在08时较低，20时升高，日较差恒定在3℃。气压日变化也较明显，但波动幅度稍大，整体呈