2025年大学《大气科学》专业题库- 大气科学实验与观测技术

2025年大学《大气科学》专业题库——大气科学实验与观测技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.下列哪一种仪器主要用于测量空气的温度？A.毫安表B.温度计C.霍尔效应传感器D.压力传感器2.在标准大气表中，表示大气压力随高度变化的经验公式是？A.指数定律B.对数定律C.线性定律D.对数-指数复合定律3.下列哪种天气现象通常与冷锋过境有关？A.持续晴朗B.大范围降水和雷暴C.气压缓慢下降D.气温持续升高4.用于从高空探测大气温度、湿度、气压和风向风速的仪器是？A.风杯式风速计B.卫星C.无线电探空仪D.雷达5.气象塔通常用于进行哪些气象要素的连续自动观测？A.仅温度和气压B.仅降水和风C.温度、湿度、气压、风速、风向、降水等D.仅太阳辐射和日照6.卫星云图上，通常白色或灰白色区域表示？A.明亮地面B.低云或无云区域C.高云区域D.水面反射7.多普勒天气雷达的主要优势在于能够？A.直接测量降水粒子类型B.探测地面的温度分布C.测量大气中的风场及其运动D.获取全球范围的云顶高度8.比湿是指？A.水汽压与总气压的比值B.在一定温度下，单位质量湿空气中水汽的质量分数C.水的饱和蒸汽压与实际蒸汽压之比D.空气密度与干空气密度的差值9.地面气象观测中，使用干湿球温度计测量的是？A.水汽压B.空气湿度C.空气温度D.液体温度10.下列哪项不属于大气辐射的主要类型？A.太阳辐射B.地面辐射C.大气逆辐射D.电磁波辐射二、填空题1.测量风向的仪器通常包含一个自由旋转的______，其尾羽指向风的来向。2.气象观测中常用的单位“百帕”（hPa）相当于______帕斯卡（Pa）。3.探空数据在天气图上的等值线图称为______图，是分析大气垂直结构的重要工具。4.雷达通过发射和接收______波来探测大气中的目标（如降水粒子）。5.自动气象站（AWS）能够实现______气象要素的自动、连续观测和数据传输。6.湿度是表示大气中水汽含量的物理量，常用绝对湿度、相对湿度、______和混合比等表示。7.卫星遥感根据探测的电磁波波段不同，可分为可见光遥感和______遥感。8.测量空气压力的仪器称为______，它是气象观测的基本仪器之一。9.利用系留气球携带探空仪进行近地面至一定高度气象要素探测的技术称为______。10.大气中的水汽通过蒸发和蒸腾进入大气，这个过程称为______。三、名词解释1.探空2.分辨率3.露点温度4.气压四、简答题1.简述热线风速仪测量风速的原理。2.比较地面气象观测站和自动气象站（AWS）的主要异同点。3.简述卫星云图在天气预报中的应用。4.解释什么是气象元素的误差，并简述减小观测误差的常用方法。五、论述题1.试述地面气象观测中，使用干湿球温度计测量空气湿度的原理，并说明影响干湿球温差的主要因素。2.结合你所学的知识，论述多普勒天气雷达在降水监测和预警中的应用价值及其主要局限性。试卷答案一、选择题1.B2.A3.B4.C5.C6.C7.C8.B9.C10.D二、填空题1.风标2.1003.等压线4.微波5.多种6.露点7.红外8.气压计9.系留探空10.水汽输送三、名词解释1.探空:指利用探空仪（如无线电探空仪、系留探空仪等）从地面将气象仪器携带到不同高度进行大气探测，获取大气垂直结构参数的过程。2.分辨率:指观测仪器或系统区分两个相邻目标或细节的能力。在气象探测中，通常指能够探测到的最小距离或空间尺度，如雷达的分辨率、卫星图像的空间分辨率等。3.露点温度:指在气压不变的情况下，使空气达到饱和状态（相对湿度为100%）时的温度。它是空气中水汽含量的一种度量，露点温度越高，表示空气中的水汽含量越大。4.气压:指大气柱单位面积上的重力。通常用压力计（如水银气压计、金属弹性压力计）测量，单位有帕斯卡（Pa）、百帕（hPa）等。气压是重要的气象要素，其变化与天气系统活动密切相关。四、简答题1.热线风速仪测量风速原理:热线风速仪利用一根极细的金属丝（热线），通过通以微小电流使其加热。当空气流过热线时，带走热量，导致热线温度降低。热线的温度变化与其周围空气的流速成正比。通过精确测量维持热线恒定温度（或恒定功率）所需的电流变化，可以计算出空气流速的大小。若热线与气流方向不平行，还需通过角度修正或使用二维/三维热线探头来测量风速的分量。2.地面气象观测站与自动气象站（AWS）的异同点:*相同点:都是为了获取地面气象要素信息而设立的观测站点，是气象观测系统的基础。都测量一些基本气象要素，如温度、湿度、气压、风速、风向等。*不同点:*自动化程度:传统地面站通常需要人工定时观测和记录，而AWS是全自动化的，能连续、自动地观测和记录多种气象要素，并自动传输数据。*观测要素:AWS通常能观测更多种类的气象要素，如降水（雨量传感器、雪深传感器）、能见度、太阳辐射、地温等，而传统站点可能只测基本要素。*数据传输:AWS通常配备数据采集器和通信设备（如GPRS、LoRa、卫星等），能实时或准实时将数据发送到气象中心，而传统站点数据传输可能依赖人工抄录或较慢的通信方式。*维护:AWS维护相对复杂，需要处理电子设备故障和通信问题，但减少了现场人工维护频率；传统站点需要频繁的人工维护。3.卫星云图在天气预报中的应用:*监测云层分布与动态:卫星云图可以提供大范围、连续的云层覆盖信息，显示云的分布、移动速度和形状变化，帮助识别云系类型（如高压、低压、锋面）和天气系统的移动。*判断天气变化趋势:通过分析卫星云图上云系的演变，可以预测未来几小时到几天内的天气变化，如锋面过境、气旋发展、强对流天气的发生等。*降水估测:特定波段的卫星云图（如红外云图）可以反映云顶温度，结合云顶亮温与降水强度的关系，可以估算降水区域和强度。*台风/飓风追踪:卫星云图是追踪台风路径、强度变化和结构特征的主要工具。*大范围天气系统分析:为天气预报员提供分析大尺度天气背景和系统发展的基础图资。4.气象元素误差及其减小方法:*误差定义:指观测到的气象元素值与其真实值之间的差异。误差是客观存在的，分为系统误差和随机误差。*减小误差的方法:*仪器校准:定期对观测仪器进行校准，确保其读数准确。使用经过校准的标准仪器进行比对。*选择合适场地:观测场地的选择应符合规范，远离城市热岛、高大建筑物、树木等干扰源，保证观测环境的代表性和均匀性。*规范操作:严格按照观测规范和操作规程进行观测，减少人为误差。*多次观测取平均:对某些要素进行多次重复观测，取平均值可以减小随机误差的影响。*采用先进技术:使用精度更高、性能更稳定的现代观测仪器和自动化观测系统。*数据质量控制:对获取的观测数据进行审核和筛选，剔除明显错误的异常值。五、论述题1.干湿球温度计测量湿度原理及影响因素:*原理:干湿球温度计由两个结构相同的温度计组成，其中一个温度计的感温泡外包有湿布（湿球），湿布上的水分不断蒸发。蒸发是一个吸热过程，导致湿球温度计的读数（湿球温度）低于干球温度计的读数（干球温度）。空气的湿度越大，水汽饱和程度越高，蒸发越弱，湿球温度就越接近干球温度；反之，空气湿度越小，蒸发越强，湿球温度就越低于干球温度。因此，干湿球温度计的两个读数之差（称干湿球温差）可以反映空气的相对湿度。*影响因素:*空气湿度:这是最主要的影响因素。相对湿度越大，干湿球温差越小；相对湿度越小，干湿球温差越大。*风速:风速越大，湿球周围的水汽蒸发越快，散热效果越好，湿球温度会更低，导致干湿球温差增大。通常风速过大（如超过3-4m/s）或过小（如小于0.2m/s）都会影响测量精度，规定观测风速在0.5-2m/s之间较为适宜。*气温:气温较高时，水分蒸发更容易进行，温差可能受湿度影响更明显；气温较低时，蒸发减弱，温差相对较小。*气压:气压的变化会影响饱和蒸汽压，从而间接影响蒸发和温差，但影响相对较小。*湿球布的状态:湿球布是否湿润、是否干净、包裹是否紧密都会影响蒸发效率，进而影响温差。湿球布应保持浸透蒸馏水或纯净水，并定期更换。*环境辐射:来自太阳或周围环境的辐射加热，如果直接照射到湿球，会使湿球温度偏高，导致干湿球温差减小。2.多普勒天气雷达在降水监测和预警中的应用价值及其局限性:*应用价值:*探测降水分布和强度:可以大范围、实时地探测降水回波的位置、强度（通过反射率因子Z）、移动速度和方向，绘制降水分布图，为降雨预报、洪水预警提供关键信息。*监测强天气系统:能够探测到雷暴回波，并通过分析回波强度、形态、多普勒速度（径向风速）等特征，识别和追踪强雷暴、冰雹、龙卷风等灾害性天气系统，为提前发布预警提供依据。*分析风场信息:多普勒雷达可以测量降水粒子相对于雷达的径向速度，从而反演出大气的水平风场和垂直风切变信息，这对于理解雷暴发展和移动、评估龙卷风风险至关重要。*短临预报:基于雷达连续探测到的降水和风场变化信息，可以进行小时级的短临降水预报和预警更新。*水资源管理:为洪水预报、水库调度、农业灌溉等提供降水和径流信息。*局限性:*不能探测所有降水:对无回波区（如毛毛雨、冰晶落区）探测能力有限。某些降水粒子（如大冰雹、雪晶）的回波特征可能与普通降水不同，需要经验判断。*易受地形影响:山区地形会反射和散射雷达波