2025年大学《大气科学》专业题库- 大气动力学与湿润气象条件

2025年大学《大气科学》专业题库——大气动力学与湿润气象条件考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.在地转平衡近似下，地转风的速度主要取决于（）。A.水平气压梯度力B.空气密度C.地球自转角速度D.大气垂直运动速度2.下列哪个物理量是干空气绝热上升过程中保持不变的？（）A.温度B.湿比容C.位温D.比湿3.梯度风方程与地转风方程的主要区别在于考虑了（）。A.地球自转的影响B.气压随高度变化的非线性C.空气密度的变化D.水汽的影响4.湿空气的混合比（比湿）与水汽压之间的关系是（）。A.混合比越大，水汽压越小B.混合比与水汽压无关C.混合比越大，水汽压越大D.混合比是水汽压的函数，但不是简单的线性关系5.大气中水汽凝结的必要条件是（）。A.温度达到沸点B.空气达到饱和状态C.存在凝结核或冰核D.水汽压达到饱和水汽压6.在暖云中，云滴增长的主要机制是（）。A.惰性碰并B.冰晶增长C.贝吉隆过程D.凝华增长7.冷云降水的主要形成机制包括（）。A.斯特默增长B.惰性碰并C.淞附和冰晶增长D.集合增长8.地表受热不均引起的大气运动称为（）。A.地转风B.梯度风C.惯性风D.热力环流9.潜热释放对大气动力场的影响主要是（）。A.增加大气静力稳定度B.增强大气的垂直运动C.减小水平气压梯度力D.降低空气密度10.下列哪种天气现象通常与冷锋活动密切相关？（）A.持续性小雨B.暖平流C.强对流天气D.冷锋过境时的剧烈降水二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.大气静力学方程表达了______随高度变化的规律，其推导基于______和______。2.地转风是假设空气运动满足______和______而平衡的风。3.气块法是分析大气垂直运动的一种方法，它假设空气作为一个______向上或向下运动，通过分析气块的______和______变化来判断其运动状态。4.湿空气的状态方程表达了气压、温度、湿度和______之间的关系。5.当湿空气上升，温度下降至露点以下时，水汽将发生______，导致______的形成。6.云凝结核是指能促进水汽______的微小固体颗粒。7.在冷云中，冰晶与过冷水滴碰撞时，过冷水滴会迅速______到冰晶表面，这个过程称为______。8.惯性力是在旋转坐标系中，物体由于相对于坐标系运动而受到的虚假力，它总是______物体的运动方向。9.地球自转对大气运动的影响主要体现在产生______和______上。10.锋面是冷、暖两种气团______的边界，常伴有______的发生。三、简答题（每小题5分，共15分）1.简述地转平衡和梯度平衡的区别与联系。2.解释什么是绝热过程，并说明干绝热过程和湿绝热过程的区别。3.简述暖云降水碰并增长过程的机制及其影响因素。四、计算题（每小题10分，共20分）1.已知某地气压为1000hPa，温度为20°C，湿度为60%。若空气垂直上升至500hPa，假设过程中空气做干绝热变化。试计算地面和500hPa处空气的饱和水汽压，并判断500hPa处空气是否达到饱和？（假设空气中水汽含量不变，可查表或使用公式）。2.一团空气位于地表，温度为15°C，气压为1013hPa。它垂直上升，上升过程中做湿绝热变化。当空气上升到400hPa高度时，其温度下降到-5°C。试计算该气块的位温。（可忽略水汽凝结加热的影响，给出计算过程和结果）。五、论述题（10分）试结合大气动力学原理，论述水汽凝结释放的潜热对于发展强对流天气（如雷暴）的重要性。试卷答案一、选择题1.C2.C3.B4.D5.B6.A7.C8.D9.B10.D二、填空题1.气压；重力；气压梯度力2.地球不旋转；水平气压梯度力与科里奥利力平衡3.整体；绝热温度；绝热位能4.水汽含量5.凝结；云（或水汽凝结物）6.凝华（或冻结）7.凝华（或冻结）；淞附8.垂直于（或指向运动方向的圆心）9.科里奥利力；地转偏向力10.接触；降水（或剧烈天气现象）三、简答题1.解析思路：首先分别解释地转平衡（空气仅受水平气压梯度和地转偏向力作用而平衡）和梯度平衡（空气同时受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力作用而平衡）。然后指出两者联系在于梯度风是考虑了摩擦力修正后的地转风，梯度风更接近实际风。强调它们都是平衡状态，都受到气压梯度和地转偏向力的影响，但梯度风还考虑摩擦力。2.解析思路：解释绝热过程是指系统与外界无热量交换的过程。区分干绝热过程（空气干燥，上升降温，未达到凝结高度）和湿绝热过程（空气上升，温度下降，达到凝结高度后水汽凝结，释放潜热，导致降温减缓）。关键在于湿绝热过程有潜热释放，导致实际降温率小于干绝热冷却率。3.解析思路：解释碰并增长是指大小云滴在重力作用下以不同速度下降，大云滴追上小云滴并碰撞合并的过程。说明其发生在暖云中，依赖于云内存在大小云滴（由冰晶和过冷水滴增长或蒸发不均形成）。指出影响因素包括云滴浓度（数密度）、云滴大小差、空气的静力稳定度（影响云滴下落速度）等。四、计算题1.解析思路：*步骤1：根据地面T、P和湿度查表或计算得到地面饱和水汽压e_s(地面)和实际水汽压e(地面)。计算混合比（比湿）w=0.619*e/(P-0.378*e)。*步骤2：利用干绝热公式计算500hPa处干绝热温度T_d(500)=T_地面*(P_500/P_地面)^(R/cp)。计算500hPa处饱和水汽压e_s(500)（查表或用公式，此时T为T_d(500)）。*步骤3：比较500hPa处的实际水汽压e（等于地面水汽压e）与饱和水汽压e_s(500)。若e>=e_s(500)，则达到饱和；否则未达到饱和。*（注：计算需查水汽表或用具体公式，此处仅给思路）2.解析思路：*步骤1：利用地面T、P计算地面位温θ_地面=T_地面*(1000/P_地面)^(R/cp)。*步骤2：利用湿绝热公式计算400hPa处湿绝热温度T_湿(400)=T_地面*(1000/P_400)^(R/cp)*[(T_400+273.15)/(T_地面+273.15)]^cp/R。（注意：湿绝热过程中温度和气压同时变化，需用湿绝热公式，不能直接按干绝热比例变化）。*步骤3：计算400hPa处的位温θ_湿(400)=T_湿(400)*(1000/P_400)^(R/cp)。*（注：计算需代入具体数值和公式常数，此处仅给思路）五、论述题解析思路：1.动力机制：阐述强对流天气发展需要强烈的上升运动。指出地表受热不均或冷暖气团交汇（如雷暴单体前部）可提供初始强迫。2.水汽条件：说明充足的水汽是形成云和降水的物质基础，也是潜热释放的来源。3.潜热加热作用：重点论述潜热释放对动力场的正反馈。上升空气遇冷凝结（或冻结）释放潜热，使得气块绝热温墒率增大，