2025年大学《大气科学》专业题库- 大气科学在气候变化调控中的应用

2025年大学《大气科学》专业题库——大气科学在气候变化调控中的应用考试时间：______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干后的括号内）1.下列哪项不是当前主流气候系统模式（ESMs）中包含的关键组成部分？A.大气环流模型B.海洋环流模型C.陆地生态系统模型D.社会经济模型2.在评估不同气候调控方案时，大气科学观测系统（尤其是卫星观测）的主要作用是？A.直接进行大气成分调控B.为气候模型提供初始条件和边界条件C.提供气候变化的长期、连续、空间覆盖的观测数据D.设计和优化调控策略的经济成本模型3.导致近几十年来全球平均气温上升的主要人为强迫因素是？A.太阳活动增强B.大气中二氧化碳浓度持续增加C.极地冰盖反照率降低（自然现象）D.平流层水汽含量增加4.以下哪种大气科学应用主要关注如何通过改变土地利用来减缓气候变化？A.气候变化归因研究B.极端天气事件预警C.农业适应策略规划D.碳汇森林管理5.“灰碳汇”概念主要与哪种气候变化调控措施相关？A.增加海洋浮游植物生物量B.通过技术创新直接从大气中清除二氧化碳C.通过afforestation/reforestation吸收大气中的二氧化碳D.提高土壤有机碳含量以增强陆地碳汇能力6.区域气候模型（RCM）相比于全球气候模型（GCM），其主要优势在于？A.能更精确地模拟全球气候平均状态B.计算成本更低，能更好地捕捉区域尺度的气候特征和过程C.模型物理参数化方案更先进D.能更准确地模拟对流层顶的物理过程7.以下哪项技术在大气化学成分监测和气候变化研究中发挥了关键作用？A.卫星高度计B.气相色谱仪C.气象雷达D.GPS气象观测8.气候变化背景下，大气科学在水资源管理方面的应用主要体现在？A.精确预测未来每一点降雨量B.评估气候变化对流域径流和水库调度的影响C.直接控制云层形态以增加降水量D.建立全球统一的水资源分配模型9.气候变化情景（如RCPs）主要用于？A.预测未来气候变化的精确数值B.模拟特定地区未来几十年的天气变化序列C.探索不同温室气体排放路径对气候系统可能产生的影响D.为适应气候变化制定具体的工程措施10.大气科学在减缓气候变化方面的一个重要应用领域是可再生能源潜能评估，其目的是？A.降低风力发电机和太阳能电池板的制造成本B.评估特定地区风能和太阳能资源的可用性，以支持能源结构转型C.通过大气科学手段抑制风能和太阳能的发电D.提高化石燃料发电的能源效率二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在题号后的横线上）1.气候变化监测不仅需要关注长期趋势，还需要监测______和______的变化。2.大气中的温室气体通过吸收和再辐射红外线，导致地球系统能量失衡，进而引起______。3.评估气候变化影响和制定适应策略需要结合______科学知识和社会经济信息。4.降水变化是气候变化的重要标志之一，它可能表现为降水总量和______的变异。5.气候模式模拟的不确定性来源于模型结构、参数化方案以及______的不确定性。6.气候变化对极端天气事件的影响体现在其频率和强度的变化，例如增加热浪的______和______。7.大气科学在适应气候变化方面的一个例子是改进农业区的______，以应对变化的降水和温度条件。8.碳循环研究是大气科学在气候变化调控中应用的关键领域，关注大气、陆地和______之间的碳交换。9.气象观测网络（包括地面站、浮标、飞机等）是提供气候系统______数据的基础。10.评估一项气候变化调控措施（如植树造林）的成本效益时，需要考虑其环境效益、经济效益和社会______。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述大气环流模式（GCMs）在气候变化研究中的主要作用。2.指出大气科学在减缓气候变化和适应气候变化两种调控目标下的主要应用区别。3.简述卫星遥感技术在监测温室气体浓度变化方面的优势。4.解释什么是气候反馈机制，并举例说明一个正反馈和负反馈过程。四、论述题（每题10分，共30分）1.论述大气科学知识在制定农业适应气候变化策略中的具体应用。2.分析大气科学在评估城市热岛效应及其缓解策略方面的作用。3.结合实例，论述大气科学观测对于理解气候变化的自然variability与anthropogenicforcing（人为强迫）的重要性。---试卷答案一、选择题1.D*解析：气候系统模式（ESMs）是集成大气、海洋、陆地、冰雪圈和生物地球化学循环的复杂模型。虽然它们与大气环流模型（A）、海洋环流模型（B）、陆地生态系统模型（C）等子模型结合，但ESMs本身是一个更宏观的系统，而非简单的组成部分。社会经济模型（D）通常与排放情景相结合，用于驱动ESMs，或用于评估气候政策的影响，并非ESM的核心物理组成部分。2.C*解析：大气科学观测系统，特别是卫星观测，能够提供覆盖全球、时空连续的气象和气候变量（如温度、降水、CO2浓度、海平面等）数据，这些数据是检验气候模型模拟结果、理解气候变率与变化机制、监测气候变化趋势的基础。选项A、B、D描述的功能更多属于气候模型、社会经济模型或特定工程设计的范畴。3.B*解析：大量科学证据表明，人类活动排放的温室气体（尤其是二氧化碳）是导致近几十年来全球平均气温升高的主要人为强迫因素。太阳活动（A）存在周期性变化，但其影响通常小于温室气体效应。极地冰盖反照率降低（C）是气候变化的结果而非主要原因。平流层水汽含量（D）虽然也是温室气体，但其浓度受对流层影响且变化相对较小。4.D*解析：碳汇森林管理（D）是指通过植树造林、森林可持续经营等措施增加森林吸收和储存二氧化碳的能力，从而减少大气中温室气体浓度，属于典型的利用大气科学原理进行陆地碳汇增强的应用。选项A、B、C虽然也与气候变化相关，但A侧重于归因，B侧重于预警，C侧重于区域规划，而D直接针对陆地碳汇的增强。5.D*解析：“灰碳汇”特指通过管理土壤（如改善耕作方式、秸秆还田等）吸收和储存大气中二氧化碳的过程，土壤中的碳通常被认为相对稳定，是“惰性”的，故称“灰碳”。选项A、B、C描述的均为“蓝碳”或“绿碳”汇的范畴。6.B*解析：RCM通过嵌套在GCM中或使用GCM提供的边界条件，能够放大和分辨出区域特有的气候特征和过程（如地形影响、季风系统细节等），其空间分辨率更高。但RCM的计算成本通常高于GCM，且其模拟精度也受GCM输出质量的影响。7.B*解析：气相色谱仪（B）是一种常用的分析仪器，能够分离和检测大气样品中痕量气体（包括多种温室气体和大气污染物），是地面观测站进行大气成分监测的重要工具。卫星高度计（A）主要测量海平面、地表高度等，气象雷达（C）主要探测降水、风场等，GPS气象观测（D）主要获取大气水汽含量信息。8.B*解析：气候变化对水资源的影响复杂，大气科学通过改进降水预报、预估未来降水的长期变化趋势、分析蒸散发模式变化等，为流域径流模拟、水库优化调度、灌溉计划制定等水资源管理活动提供科学依据。选项A过于理想化，C、D并非大气科学的主要应用方向。9.A*解析：卫星遥感技术能够从空间宏观尺度上、长时间序列内监测大范围大气现象和成分变化，具有观测范围广、时效性强、覆盖全球（尤其对海洋和偏远地区）等优势，特别适用于监测全球或区域尺度的温室气体浓度分布和变化趋势。选项B、C、D描述的技术或应用各有侧重，但非卫星遥感的独特优势。10.B*解析：评估可再生能源（如风能、太阳能）潜能，主要是利用大气科学原理和观测数据（如风速、风向、太阳辐射）来分析特定地点或区域在长时间内的风能和太阳能资源潜力，为风力发电场和太阳能电站的选址、设计和管理提供决策支持，是推动能源结构向低碳转型的重要基础工作。选项A、C、D描述的内容不准确或非主要目的。二、填空题1.降水变化，温度变化*解析：气候变化监测的核心指标包括温度（地表、大气温室）、降水（总量、频率、强度、极端事件）、海平面、海温、积雪、冰川等。降水和温度的变化是影响自然生态系统和人类社会最直接、最广泛的气候变量。2.温室效应增强*解析：大气中的温室气体（如CO2,CH4,N2O等）吸收地球表面发射的红外辐射，并在向空间辐射的过程中部分向下传递，导致地球系统平均能量增加，即温室效应。人为增加温室气体浓度导致温室效应增强，是全球变暖的根本物理机制。3.大气科学*解析：气候变化影响评估和适应策略制定不仅涉及气候科学本身，还需要考虑其对社会经济系统（如农业、水资源、能源、交通、健康等）的影响。大气科学知识是理解气候风险和制定物理层面适应措施的基础。4.频率，强度*解析：气候变化往往导致降水分布不均，表现为某些地区降水增多、频率增加，而另一些地区降水减少、干旱加剧，极端强降水事件也可能更频繁、强度更大。5.输入数据（或观测数据）*解析：气候模型是复杂的数学模拟工具，其模拟结果的不确定性来源是多方面的，包括模型未能完全反映的物理过程、参数化方案对真实过程的简化带来的误差，以及输入给模型的大气环流背景场、海表温度等初始条件和边界条件（即输入数据或观测数据）的误差。6.持续时间，强度*解析：气候变化使得极端高温事件（热浪）的持续时间更长、气温峰值更高（强度更大），对人类健康、能源需求、生态系统等造成更严重的影响。7.气候风险评估*解析：适应气候变化需要调整农业活动以应对不利气候条件。气候风险评估是识别、评估气候变化带来的农业风险（如干旱、洪涝、病虫害、极端温度等），并据此制定和实施适应策略（如品种选育、灌溉管理、种植制度调整等）的关键环节。8.海洋*解析：碳循环涉及大气圈、陆地生态系统（土壤、植被）和海洋生物地球化学循环三个主要库之间的碳交换。海洋是地球上最大的碳汇，吸收了大气中相当一部分新增的二氧化碳。9.基础*解析：无论是气候监测还是气候变化研究，都离不开准确、长期、连续的大气观测数据。气象观测网络（地面自动气象站、气象雷达、气象卫星、探空、浮标、飞机测控等）构成了获取这些基础数据的核心支撑体系。10.可持续性*解析：评估一项气候变化调控措施（如植树造林）时，除了考虑其预期的环境效益（如碳汇增加）和经济效益（如木材产出、生态旅游），还必须关注其社会影响，包括对当地社区生计的影响、社会公平性、文化影响等，确保措施具有长期的可持续性。三、简答题1.大气环流模式（GCMs）是模拟全球或区域大气圈动力学和热力学过程的数值模型。在气候变化研究中，GCMs的主要作用包括：*模拟当前气候状态，为气候观测提供参照。*模拟过去气候变化，用于气候归因研究，区分自然变率与人为强迫的影响。*预测未来气候变化情景，评估不同温室气体排放路径下气候系统可能的变化趋势和极端事件频率。*为其他地球系统模型（如ESMs）提供边界条件或驱动场。*研究气候变化背后的物理机制和气候反馈过程。2.大气科学在减缓气候变化和适应气候变化两种调控目标下的主要应用区别在于：*减缓气候变化主要关注减少温室气体排放或去除大气中的温室气体。大气科学的应用侧重于：理解温室气体排放源汇、开发监测和核算温室气体浓度的技术、改进排放清单、评估不同减排策略（如能源转型、碳捕获与封存）的潜力与影响、研究地球系统对减排的响应。*适应气候变化主要关注应对和适应已经发生或不可避免的气候变化影响。大气科学的应用侧重于：预测气候变化对特定区域和行业（如农业、水资源、水资源、生态系统、人类健康）的具体影响、评估这些影响的风险、开发基于气候信息的适应策略（如调整农业生产方式、改进建筑设计、制定灾害预警系统）、监测和评估适应措施的效果。3.卫星遥感技术在监测温室气体浓度变化方面的优势主要体现在：*全球覆盖：卫星可以持续观测全球范围的大气，覆盖海洋、沙漠、极地等地面观测难以到达的区域。*长时间序列：许多卫星任务持续多年甚至数十年，能够提供温室气体浓度变化的长期趋势信息。*高空间分辨率：部分卫星传感器可以提供较高的空间分辨率，有助于研究区域尺度的浓度差异和源汇分布。*多尺度观测：可以从不同高度（如平流层、对流层）获取数据，研究不同层次温室气体的变化。*多平台协同：结合不同类型卫星（如红外、微波、激光雷达）和多种观测技术（主动遥感、被动遥感），可以提供更全面、更可靠的数据。4.气候反馈机制是指气候系统某个部分的变化会反过来影响该系统其他部分或整个系统的响应，从而改变初始变化的幅度。正反馈会加剧初始变化，负反馈则会减弱初始变化。*正反馈举例：冰川反照率反馈。冰川融化后，暴露出较暗的陆地或海洋表面，吸收更多太阳辐射，导致进一步升温，加速冰川融化。这是一个正反馈过程。*负反馈举例：水汽反馈。全球变暖导致气温升高，大气能容纳更多水汽。水汽是强效温室气体，其增加会进一步加剧温室效应，导致更多变暖。然而，这种反馈也可能存在上限或与其他过程相互作用。一个更典型的负反馈是：气温升高导致对流层顶冷却，这会减少大气辐射到太空的能量，从而抑制进一步的变暖。大气中的气溶胶沉降到地表，冷却表面，也是一个负反馈。四、论述题1.大气科学知识在制定农业适应气候变化策略中具有广泛应用。主要体现在：*气候预测与变率理解：利用大气科学模型和观测资料，预测未来气候变化趋势（如温度升高、降水格局改变、极端天气事件频率增加）以及对特定农业区域可能产生的影响。理解气候年际和年代际变率（如ENSO、MJO）对农业收成的年际波动规律，有助于制定更具韧性的农业生产计划。*病虫害预测：气候变化影响病虫害的发生、发育和地理分布范围。大气科学知识有助于建立或改进基于气候因子的病虫害预测模型，提前预警风险，指导农药使用。*水资源管理：通过气候预测评估未来降水的变化和干旱风险，指导灌溉管理策略的调整，如优化灌溉时间、改进灌溉技术（提高水分利用效率）、选择抗旱作物品种等。*作物模型与品种选育：利用大气科学原理和气候数据，改进作物生长模型，模拟气候变化对作物生长发育、产量和品质的影响。这些模型可用于评估不同品种对不同气候情景的适应性，为培育适应未来气候的作物品种提供依据。*农业系统优化：评估气候变化对农业生态系统服务（如授粉、土壤肥力维持）的影响，指导农业管理实践，如保护性耕作、优化轮作制度、维持农业生物多样性等，以增强农业系统的整体适应能力。2.大气科学在评估城市热岛效应（UHI）及其缓解策略方面发挥着关键作用：*UHI的监测与量化：利用气象站网络（地面观测）、卫星遥感（测量地表温度）、气象雷达等技术，监测和量化城市区域的温度高于周边郊区的程度和空间分布特征。大气科学知识有助于理解UHI形成的物理机制，包括城市下垫面性质（暗色屋顶、混凝土路面吸热快）、缺乏植被蒸腾冷却、建筑布局影响通风等。*UHI成因分析：通过城市气候模型模拟，分析不同城市地理特征（如建筑密度、高度、绿地比例）、气象条件（如风速、云量）以及人为热排放对UHI强度和空间格局的影响，识别导致UHI加剧的关键因素。*评估缓解策略效果：基于城市气候模型，评估不同城市降温策略（如增加城市绿地和蓝绿空间、使用高反射率屋顶和墙面材料“冷屋顶/冷墙面”、优化城市通风廊道设计、增加蒸发冷却系统等）对降低UHI强度的潜力、空间效果和成本效益。大气科学原理有助于预测这些措施如何改变城市地表能量平衡和局地环流。*