2025年大学《大气科学》专业题库- 大气科学与国家安全

2025年大学《大气科学》专业题库——大气科学与国家安全考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、试用大气环流理论解释季风环流的形成及其对区域气候和国家能源安全可能产生的影响。二、分析极端降水事件的发生机制，并探讨其对中国南方主要流域防洪安全构成的威胁及可能的应对策略。三、论述军用天气预报在现代战争中的作用，并举例说明一项特定的气象因素如何可能决定一场战役或战役阶段的胜负。四、气候变化对国家的粮食安全可能产生哪些直接影响？请结合具体的大气科学原理进行阐述。五、结合大气探测技术的最新进展，谈谈这些技术进步如何提升国家在环境监测、灾害预警和军事侦察等方面的能力，并分析其中可能存在的安全风险。六、以沙尘暴或雾霾为例，分析其形成的人为和自然因素，并探讨其对国家关键基础设施（如交通、能源、通信）运行安全的影响及综合防治措施。七、从大气科学角度，分析全球气候变化背景下，国家在水资源管理、边境生态安全等方面可能面临的新挑战，并提出应对建议。试卷答案一、大气环流的基本动力是地球自转偏向力（科里奥利力）和地表受热不均。赤道地区受热多，空气受热膨胀上升，形成低气压带；两极地区受热少，空气冷却下沉，形成高气压带。在水平气压梯度力的驱动下，空气从高压带流向低压带。由于科里奥利力的作用，风向在北半球偏右，南半球偏左，最终在副热带地区形成强大的高气压带（或副热带高压）。赤道低气压带与副热带高气压带之间存在气压梯度，驱动着低纬度的信风带和季风环流。季风环流是海陆热力性质差异的显著体现。夏季，陆地增温快于海洋，陆地上形成相对低气压，海洋上形成相对高气压，风从海洋吹向陆地，形成暖湿的夏季风，往往带来丰沛降水，对农业生产至关重要，但也易引发洪涝，关系到防洪安全。冬季，陆地降温快于海洋，陆地上形成相对高气压，海洋上形成相对低气压，风从陆地吹向海洋，形成干冷的冬季风。夏季风带来的水汽和能量对沿海地区的工业布局、水资源补给、能源结构（如水电）有重要影响，是区域经济发展和国防建设的重要考量因素。例如，东南季风对华南和华东地区的湿润气候、农业发展和能源利用模式塑造了深远影响。二、极端降水事件的发生机制主要与强对流天气系统有关，如锋面过境时的强降水、热带气旋（台风/飓风）带来的暴雨、地形抬升作用下的或ographic雨等。这些系统往往伴随着大气垂直运动强烈、水汽含量异常充沛、云层发展旺盛等特征。当这些系统遭遇有利的气象条件（如高空急流提供动力、低层有利的湿度和水汽输送）时，会迅速发展，产生短时或小时量级的特大降水。中国南方地区地处季风区，地形复杂，为极端降水提供了有利条件。极端降水事件对中国南方主要流域（如长江、珠江）防洪安全构成严重威胁。主要表现在：短时间内汇流过大，导致江河水位急剧上涨，超出堤防设计标准，引发溃堤、内涝；加剧山洪、泥石流等次生灾害的发生频率和强度；对水库的安全运行（如超汛限水位）构成考验，可能诱发垮坝风险；长时间持续强降水导致土壤饱和、植被破坏，加剧旱涝转换的风险。应对策略包括：加强极端降水监测预警能力，利用高分辨率数值模式进行短临预报；完善流域防洪工程体系，提升堤防标准，建设调蓄水库；实施流域综合治理，修复植被，涵养水源，减少地表径流；推进城市“海绵体”建设，增强城市内涝防治能力；制定科学的应急响应预案，转移危险区人口和财产。三、军用天气预报在现代战争中发挥着不可或缺的作用，其精准性直接关系到军事行动的成败。它为指挥员提供战场环境信息，是制定作战计划、下达作战命令、组织部队行动的重要依据。例如，登陆作战需要精确的登陆场风浪、能见度预报；空中作战需要准确的空域风场、云层、雷暴预报，以保障飞行安全和武器投掷精度；导弹发射需要稳定的气象条件（如无风或少风、良好的能见度）；部队行军、宿营需要考虑雨雪、气温、大风等气象因素的影响。一项特定的气象因素可能起到决定性作用。例如，在冷战时期的马岛战争中，英国海军舰队在穿越德雷克海峡时遭遇了突如其来的极地气旋带来的狂风巨浪，能见度极差，导致舰船损伤严重，行动受阻，这不仅影响了海上运输和兵力投送，也给后续的登陆作战带来了困难和延误，最终对英国的海上优势构成了挑战，在一定程度上影响了战局。这个案例充分说明，不利的气象条件可能直接导致军事行动失败或效果大打折扣。反之，掌握优势气象信息的军队则能更好地规划行动，利用气象条件打击敌人或掩护自身，从而在战场上占据主动。四、气候变化对国家粮食安全可能产生多方面的直接影响。首先，全球变暖导致平均气温升高，可能改变作物的生长季长度和分布区域。一些原本适合某些作物生长的地区可能变得不再适宜，而一些高纬度或高海拔地区可能变得适宜，这要求农业生产进行区域调整，短期内可能面临种植结构失衡的风险。其次，气候变率（如降水格局改变、极端天气事件频率增加）直接影响农业生产稳定性。干旱、洪涝、热浪、霜冻等极端天气事件会直接破坏作物生长，导致减产甚至绝收。例如，降水量的时空分布不均导致一些地区干旱缺水，影响灌溉农业；而另一些地区则遭遇暴雨洪涝，淹没农田。再次，大气中二氧化碳浓度的升高（CO2施肥效应）可能对某些作物（如小麦、水稻）的产量有短期促进作用，但可能伴随着营养品质下降（如蛋白质含量降低）和病虫害发生风险增加。同时，气候变化加剧了土地退化和沙漠化进程，减少了可耕地的数量和质量。此外，海平面上升淹没沿海低洼地区的农田，进一步威胁粮食生产空间。这些因素共同作用，增加了国家粮食生产的不确定性，对粮食稳产保供构成严峻挑战，关系到国家经济稳定和社会和谐。五、大气探测技术的最新进展极大地提升了国家在环境监测、灾害预警和军事侦察等方面的能力。例如，高分辨率卫星遥感技术能够提供大范围、高细节的地球大气环境信息，如云图、地表温度、水汽分布、空气质量（PM2.5、臭氧浓度）、沙尘暴范围和移动路径等，为环境监测和灾害预警提供了强大工具。气象雷达技术的进步（如双偏振雷达、相控阵雷达）显著提高了对强降水、冰雹、雷暴等强对流天气的探测精度和提前量，为短临天气预报和灾害预警（如暴雨、暴雪、龙卷风）提供了关键数据。激光雷达等主动遥感技术的发展，能够更精确地探测大气垂直结构和成分（如气溶胶、臭氧、水汽廓线）。这些技术进步使得国家能够更及时、准确地掌握大气环境动态，提前发布预警信息，有效应对自然灾害，保护人民生命财产安全。然而，这些先进技术也可能被用于军事目的，例如，高分辨率卫星图像可能被用于侦察军事目标、监视敌军动向；雷达信号可能被用于探测隐身飞机或导弹；通过分析大气数据推断敌方军事部署或活动等。此外，大气探测数据本身在网络传输和信息安全方面也可能面临窃取、干扰或伪造的风险，对国家安全构成潜在威胁。六、以沙尘暴或雾霾为例，其形成既有人为因素，也有自然因素。沙尘暴主要发生在干旱、半干旱地区，自然因素包括长期干旱少雨导致地表植被破坏、土壤沙化，使得大量细小沙尘暴露在地表，在强风作用下容易被卷起并形成沙尘天气。人为因素则包括过度放牧、不合理耕作方式（如过度开垦）、水资源的不合理利用导致土地退化、城市化过程中建筑扬尘等，这些活动都加速了土地荒漠化和沙尘源的形成。雾霾的形成则主要与人类活动排放和气象条件共同作用有关。人为因素主要是工业生产、汽车尾气排放、化石燃料燃烧（特别是煤炭）释放大量的烟尘、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等污染物，这些污染物在大气中经过复杂的光化学反应，生成大量细颗粒物（PM2.5）和气溶胶，是雾霾的主要成分。自然因素则包括气象条件，如持续的低风速、逆温层（近地面空气温度高于高空温度）、湿度大等，这些条件会抑制污染物的扩散，导致污染物在近地面积聚，形成雾霾。沙尘暴和雾霾对国家关键基础设施运行安全的影响是多方面的。沙尘暴可能覆盖或磨损精密仪器设备（如机场跑道灯光、风力发电机叶片、太阳能电池板），降低通视距离影响交通运输，污染水源和空气质量，危害能源设施（如输电线路）。雾霾则严重影响机场、港口的运行，降低能见度；污染或损坏高速公路、铁路信号系统；危害港口码头作业和船舶航行安全；增加电力系统输电损耗；对通信基站的信号传输也可能造成干扰；同时严重危害人体健康，增加医疗负担，影响社会生产生活秩序。综合防治措施包括：治理污染源，推广清洁能源，发展公共交通，控制工业排放；加强环境监测网络建设，及时发布预警信息；实施区域联防联控；在沙尘源区加强生态保护和修复，植树种草；在雾霾高发期采取应急管控措施，如限制车辆出行、工厂停产限产等。七、全球气候变化背景下，国家在水资源管理、边境生态安全等方面面临新的挑战。水资源管理方面，气候变化导致降水格局改变，部分地区干旱加剧，水资源短缺风险增加；而另一些地区则面临洪水威胁，水资源过度开发利用可能加剧水环境污染。冰川退缩和积雪融化变化影响河流径流过程，改变水资源时空分布。海平面上升导致沿海地区海水入侵淡水含水层，威胁沿海供水安全。这些变化对农业灌溉、工业用水、城市供水以及生态系统用水都带来挑战，要求国家调整水资源配置策略，提高用水效率，加强跨流域调水工程，发展海水淡化等非传统水源，建立更灵活、更具韧性的水资源管理体系。边境生态安全方面，气候变化导致的极端天气事件（如干旱、洪水、热浪）可能跨越国界，影响邻国，引发资源（如水源、森林）争端。跨境生态系统（如森林、湿地、高山草甸）受到破坏，可能影响生物多样性保护，加剧病虫害跨境传播风险。海平面上升和海岸线侵蚀可能改变国家海岸边界，引发领土争端。极端气候事件还可能增加边境地区居民流离失所，引