2025年大学《大气科学》专业题库- 大气底层逆温对气象现象的影响

2025年大学《大气科学》专业题库——大气底层逆温对气象现象的影响考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.以下哪种情况最易导致夜间的辐射逆温形成？A.地面快速增温，空气对流旺盛B.晴朗无云的夜晚，地面有效辐射强C.冷锋过境，暖空气主动抬升D.大气垂直方向上温度持续均匀下降2.大气底层逆温层的主要作用是？A.促进近地面大气垂直混合B.抑制近地面大气垂直混合C.增强地面长波辐射吸收D.降低近地面空气湿度3.在城市环境中，逆温层的存在通常会导致？A.工业烟囱排放的污染物迅速扩散B.工业烟囱排放的污染物在近地面积累C.地面蒸发量显著增加D.大气能见度普遍提高4.辐射逆温的强度通常在一天中的哪个时段达到最大？A.日出前后B.正午时分C.日落前后D.傍晚至午夜5.逆温层对于近地面大气边界层的影响是？A.使边界层高度增加，厚度加大B.使边界层高度降低，厚度减小C.使边界层水平范围扩大D.使边界层内的风速增大6.冬季夜间，海陆之间存在逆温差异的主要原因是？A.海水比热容大于陆地B.海水蒸发力强于陆地C.陆地冷却速度快于海洋D.海洋大气湿度大于陆地7.大气边界层被逆温层“封顶”后，近地面的污染物主要会？A.随高空急流迅速扩散到远方B.在逆温层下方形成近地面浓度带C.主要向水平方向扩散D.随地面风进行小范围输送8.辐射雾通常在哪种天气条件下最容易形成？A.暖锋过境期间B.冷锋过境期间C.晴朗无云的夜晚D.大风天气下9.锋面逆温通常出现在？A.暖空气团控制地区B.冷空气团控制地区C.暖锋前部D.冷锋后部10.下列哪种现象与逆温层对大气边界层结构的限制作用关系最密切？A.日常的云彩形态变化B.雷雨天气的形成C.边界层内污染物浓度的垂直分布D.大气环流的长波模式二、填空题（每空1分，共15分）1.大气底层逆温是指大气在__________层以下，气温随高度升高的一种反常现象。2.导致逆温形成的物理机制主要包括__________、平流和下沉作用等。3.夜间晴朗无云时，地面因强烈辐射冷却而形成的逆温称为__________逆温。4.逆温层会显著减弱近地面的__________，导致污染物不易扩散。5.逆温层对大气边界层的影响，使其高度降低，厚度减小，形成一个闭合或半闭合的层，称为__________。6.辐射逆温的强度通常在__________后达到最大，日出后逐渐减弱消散。7.在城市环境中，由于人类活动排放大量热量和污染物，常在近地面形成稳定的__________逆温。8.逆温层的存在是形成__________雾的重要条件之一，尤其是在晴朗无云的夜间。9.锋面过境时常伴有逆温出现，通常位于__________的前部。10.逆温条件下，近地面大气中的湍流扩散能力显著__________，污染物易于在近地面积累。三、名词解释（每题3分，共12分）1.大气边界层2.混合层3.辐射逆温4.污染物浓度逆温层四、简答题（每题5分，共10分）1.简述辐射逆温的形成过程及其日变化特征。2.分析大气底层逆温层对近地面污染物扩散的不利影响。五、论述题（每题8分，共16分）1.论述大气底层逆温对雾的形成和发展过程产生的影响。2.结合实际，论述大气底层逆温在环境气象学中的意义。试卷答案一、选择题1.B2.B3.B4.C5.B6.C7.B8.C9.D10.C二、填空题1.近地面2.辐射3.辐射4.混合5.污染物浓度逆温层（或“近地面逆温层”）6.日落7.城市热岛8.辐射9.冷10.削弱（或“降低”）三、名词解释1.大气边界层：指地球表面到大气中一个高度（通常为边界层顶，如noctilucentcloud层或平流层下部）之间的整个大气层。此层内的大气与地表有强烈的相互作用，受地表性质和气象活动影响显著，垂直运动和湍流交换活跃。2.混合层：通常指大气边界层中湍流混合最为活跃的层次。其下界接近地面，上界为混合层顶，或称为边界层顶。在此层内，由于强烈的垂直湍流，空气混合良好，垂直方向的温度、湿度等气象要素梯度较小。混合层的厚度和强度受地面加热、风速等因素影响，白天通常发展至最大。3.辐射逆温：主要在晴朗无云的夜晚，地面因强烈辐射冷却而失去热量，近地面空气温度迅速下降，而高层空气因辐射冷却较慢，温度相对较高，从而在近地面形成气温随高度升高的一种逆温现象。白天日出后，地面受热增温，辐射逆温逐渐消散。4.污染物浓度逆温层：指由于大气边界层被逆温层所限制，近地面大气湍流混合能力减弱，导致污染物难以向高空扩散，而相对集中于近地面一定高度范围内形成的污染物浓度高值区。这层逆温在气象学上也常被称为“污染物浓度逆温层”或“近地面逆温层”。四、简答题1.简述辐射逆温的形成过程及其日变化特征。*形成过程：辐射逆温主要在晴朗无云的夜晚形成。地面在白天吸收太阳辐射增温，但在夜间无太阳辐射输入，只能通过辐射向外散热。由于地表物体（如土壤、水体、建筑物等）的比热容和导热率不同，不同地表冷却速度各异，但总体上地面迅速冷却。近地面的空气直接与冷却的地面接触，温度也随之下降。然而，高空空气的冷却速度相对较慢。因此，在夜间随着地面温度的快速下降，近地面空气温度不断降低，而上层空气温度相对较高，形成了气温随高度升高，在近地面达到最小值的逆温层。大气逆温层以下的气温随高度升高，逆温层以上的气温随高度降低。*日变化特征：辐射逆温通常在日落后不久开始形成，此时地面温度下降最快，逆温强度逐渐增强。在晴朗无云、水汽含量少、大气稳定的情况下，逆温强度可达最大值，一般出现在日出后1-3小时左右，此时地面冷却达到极小值。随后，随着地面受热增温，逆温强度逐渐减弱，逆温层高度也逐渐抬升。到白天太阳辐射增强时，地面受热强烈，逆温通常完全消失。辐射逆温的强度和持续时间受天气条件（云量、水汽、风力）、地表性质和地形等因素影响。2.分析大气底层逆温层对近地面污染物扩散的不利影响。*大气底层逆温层对近地面污染物扩散具有显著的抑制作用。其影响主要体现在以下几个方面：*限制混合层高度：逆温层像一个“盖子”一样，限制了近地面大气垂直混合的强度和深度。正常情况下，地面受热会形成对流，推动大气垂直运动，形成混合层。但逆温层的存在，阻止了暖湿空气的上升和冷空气的下降，使得混合层高度降低，厚度减小。*削弱湍流扩散：逆温层以下的近地面大气湍流活动受到显著抑制。湍流是污染物稀释和扩散的主要机制。逆温条件下，大气趋于稳定，垂直方向的湍流交换减弱，导致污染物难以通过垂直扩散进入混合层，只能在逆温层下方近地面附近积累。*形成近地面浓度带：由于垂直扩散受阻，近地面排放的污染物（如工业废气、汽车尾气、扬尘等）难以向上扩散稀释，而会积聚在逆温层底部附近，形成近地面高浓度的污染物浓度带。这会导致空气质量恶化，对人体健康、生态环境和材料设备造成不利影响。*加剧污染程度：在逆温持续存在的天气条件下（如冬季的静稳天气），如果没有有效的外力扰动（如大风），近地面污染物会长时间积聚，导致持续性的严重空气污染事件，如雾霾。五、论述题1.论述大气底层逆温对雾的形成和发展过程产生的影响。*大气底层逆温是许多雾类（特别是辐射雾）形成和发展的重要条件之一。其影响主要体现在以下几个方面：*提供稳定层结，有利于水汽凝结：雾的形成需要满足水汽饱和和凝结凝结核两个条件，同时需要一个有利于水汽聚集和凝结的稳定大气层结。辐射逆温层在夜间形成，为近地面空气提供了一个稳定甚至不稳定但上界受抑的结构。特别是在辐射逆温形成初期，近地面气温迅速下降至露点以下，而高空气温仍较高，形成强烈的逆温。这种不稳定层结促使近地面空气垂直上升，携带水汽到达逆温层底部附近，由于逆温层下部的气温已低于露点，水汽便会凝结在凝结核上形成雾。逆温层像一层“盖子”，阻止了已形成的雾滴因浮力而上浮扩散，使其聚集在近地面。*抑制对流混合，利于雾的持续：逆温层限制了大气边界层的垂直发展，也抑制了雾区内可能出现的对流混合。如果没有逆温层的抑制作用，雾滴可能会因浮力差而上升扩散，或者被上升气流带到混合层中稀释。逆温的存在，使得近地面形成的雾能够稳定维持，不易被彻底混合消除，有利于雾的持续存在和浓度累积。*影响雾的消散：辐射雾的消散通常与逆温的消散密切相关。当日出后地面受热增温，逆温强度逐渐减弱，逆温层高度抬升，近地面空气垂直混合加强，雾滴得以向上扩散稀释，辐射雾便会逐渐消散。如果逆温持续时间长、强度大，雾的持续时间也会相应延长。*影响雾的类型和分布：不同类型的逆温（如辐射逆温、平流逆温、锋面逆温）对雾的形成和分布也有影响。例如，典型的夜间辐射雾与辐射逆温密切相关。而平流逆温则可能导致平流雾的形成，即暖湿空气流过冷地面时，在逆温层底部因冷却达到饱和而形成的雾。锋面逆温伴随的锋面过境，常导致锋面雾的形成。2.结合实际，论述大气底层逆温在环境气象学中的意义。*大气底层逆温是环境气象学中一个重要的研究现象，它不仅影响局地天气和空气质量，也与气候变化、农业气象等环境问题密切相关，具有重要的环境意义。*空气质量影响与污染控制：如前所述，逆温层是导致近地面空气污染严重的关键气象因素之一。在逆温条件下，污染物难以扩散稀释，易在近地面形成高浓度污染带，导致雾霾等空气污染事件。因此，理解和预测逆温的发生、发展和消散规律，对于环境气象预报、污染潜势评估、污染应急响应以及制定有效的空气污染控制策略（如调整工业生产、加强交通管理等）至关重要。城市热岛逆温是城市空气污染加剧的重要原因。*农业与生态影响：逆温对农业生产和生态环境有显著影响。例如，夜间强烈的辐射逆温可能导致近地面气温骤降，甚至形成霜冻，对农作物（特别是露地越冬作物）造成冻害。逆温层也会影响农田小气候，如土壤水分蒸发、作物蒸腾等，进而影响作物生长。此外，近地面高浓度的污染物（如O3、SO2、PM2.5等）在逆温条件下积聚，会直接损害农作物和森林植被，影响生态系统的健康。*气候变化研究：全球气候变化背景下，大气环流和气象要素的长期变化可能影响逆温的频率、强度和时空分布。例如，地面变暖可能改变逆温的形成机制和强度，城市化进程加剧城市热岛逆温。研究逆温的变化规律及其对气候变化和人类活动的反馈作用，是环境气象学的重要研究方