(2025年)《气象学与气候学》习题集及答案(大学期末)

(2025年)《气象学与气候学》习题集及答案(大学期末)一、单项选择题（每题2分，共20分）1.大气中臭氧的主要分布层次及作用是（）A.对流层，吸收红外线B.平流层，吸收紫外线C.中间层，反射无线电波D.热层，保温作用答案：B2.干洁空气中体积占比最高的气体是（）A.氧气（21%）B.氮气（78%）C.二氧化碳（0.04%）D.氩气（0.93%）答案：B3.太阳辐射的主要波长范围是（）A.0.15-4微米（短波）B.3-120微米（长波）C.0.4-0.76微米（可见光）D.10-1000微米（远红外）答案：A4.未饱和湿空气作垂直上升运动时，其温度变化遵循（）A.干绝热递减率（约1℃/100m）B.湿绝热递减率（约0.5-0.9℃/100m）C.等温递减率D.逆温递减率答案：A5.下列属于高压系统的天气特征是（）A.中心气流上升，多阴雨B.中心气流下沉，多晴朗C.水平气流呈逆时针辐合（北半球）D.常伴随锋面活动答案：B6.东亚季风形成的最主要原因是（）A.行星风带季节移动B.海陆热力性质差异C.青藏高原动力作用D.洋流分布答案：B7.按热力性质分类，气团可分为（）A.冰洋气团、极地气团、热带气团、赤道气团B.大陆气团、海洋气团C.冷气团、暖气团D.干气团、湿气团答案：C8.冷锋过境时的天气特征通常为（）A.降水集中在锋前，多连续性降雨B.降水集中在锋后，多雷阵雨C.锋面坡度小，移动缓慢D.过境后气温升高，气压降低答案：B9.气候系统的五大圈层不包括（）A.大气圈B.水圈C.岩石圈D.电离层答案：D10.ENSO现象对全球气候的主要影响是（）A.秘鲁沿岸上升流增强，渔业增产B.澳大利亚东部干旱，南美西岸多雨C.东亚夏季风增强，我国北方洪涝D.北大西洋飓风活动显著增加答案：B二、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.大气中二氧化碳的主要自然源是火山喷发。（）答案：×（主要自然源是生物呼吸和有机物分解，人为源主要是化石燃料燃烧）2.对流层的气温随高度增加而降低，平均递减率约为0.65℃/100m。（）答案：√3.地转风是气压梯度力与摩擦力平衡时的空气水平运动。（）答案：×（地转风是气压梯度力与科里奥利力平衡，不考虑摩擦力）4.台风（飓风）中心是高压区，气流下沉，天气晴朗。（）答案：×（台风中心是低压区，称为“台风眼”，气流下沉，天气晴朗）5.副热带高压是由热力原因形成的高压系统。（）答案：×（副热带高压是动力原因形成，因高空空气堆积下沉所致）6.海洋性气候的气温年较差比大陆性气候大。（）答案：×（海洋性气候年较差小，大陆性气候年较差大）7.焚风是暖湿气流翻越山脉后，在背风坡绝热下沉增温形成的干热风。（）答案：√8.平流雾多发生在暖空气流经冷海面的情况下，如寒暖流交汇区。（）答案：√9.极锋是极地气团与热带气团交汇形成的锋面，多活动于中高纬度。（）答案：√10.气候突变是指十年至百年尺度内气候系统状态的快速转变，属于长期气候变化范畴。（）答案：√三、简答题（每题8分，共40分）1.简述大气垂直分层的主要依据及各层的基本特征。答案：大气垂直分层的主要依据是温度、成分、气流运动及电离程度等。各层特征如下：（1）对流层：平均厚度10-12km（低纬厚、高纬薄），气温随高度递减（平均0.65℃/100m）；空气对流运动显著，集中了80%以上的大气质量和几乎全部水汽，是天气现象的主要发生层。（2）平流层：从对流层顶至50-55km，下层气温随高度变化小，25km以上因臭氧吸收紫外线而显著增温；气流以平流运动为主，水汽极少，天气晴朗，适合飞机飞行。（3）中间层：55-85km，气温随高度迅速递减（顶界约-90℃），空气垂直对流强烈，有“高空对流层”之称。（4）热层（电离层）：85-800km，大气吸收太阳紫外辐射而增温（顶界可达1000℃以上）；空气处于高度电离状态，能反射无线电波。（5）散逸层：800km以上，大气极为稀薄，分子运动速度快，部分质点可逃逸到宇宙空间。2.影响地面辐射差额的主要因素有哪些？答案：地面辐射差额（B）是地面吸收的太阳短波辐射（S’）与地面放出的长波辐射（E_g）及大气逆辐射（E_a）的差值，即B=(S’+E_a)-E_g。影响因素包括：（1）太阳辐射入射量：取决于纬度（低纬入射多）、季节（夏季多）、云量（云多则入射少）。（2）地面反射率（α）：与下垫面性质有关（如雪面α≈80-90%，水面α≈10%），反射率越高，S’越小。（3）地面长波辐射（E_g）：与地面温度（T_g）正相关（E_g=σT_g⁴，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数）。（4）大气逆辐射（E_a）：与大气中水汽、二氧化碳等温室气体含量及大气温度有关，含量越高、温度越高，E_a越大。3.简述锋面气旋的发展阶段及各阶段的天气特征。答案：锋面气旋的发展可分为四个阶段：（1）波动阶段：冷暖气团交界面（锋面）出现小波动，低压中心形成，锋前为暖区、锋后为冷区；云系和降水开始沿锋面分布。（2）成熟阶段：气旋中心气压降至最低，锋面进一步发展，暖区缩小；冷锋后出现雷阵雨，暖锋前有连续性降雨，气旋中心附近（暖区）多层云或雾。（3）锢囚阶段：冷锋追上暖锋，形成锢囚锋，暖空气被抬升脱离地面；云系和降水范围扩大，强度增强，出现较广的雨区。（4）消亡阶段：气旋中心被冷空气填塞，气压升高，锋面减弱消失；云系消散，降水停止，气旋逐渐瓦解。4.简述气候形成的主要因子及其作用。答案：气候形成的主要因子包括：（1）太阳辐射：是气候系统的根本能源，其随纬度的分布差异导致热量带（如热带、温带、寒带）的形成，季节变化则导致气候的季节交替。（2）大气环流：通过输送热量和水汽，调节高低纬、海陆间的能量平衡；如季风环流导致东亚、南亚的雨热同期，西风带带来中纬度的海洋性气候。（3）下垫面性质：-海陆差异：海洋热容量大，导致海洋性气候（冬暖夏凉、降水均匀）与大陆性气候（冬冷夏热、降水集中）的差异；-地形：山脉阻挡气流（如青藏高原阻挡冬季风），形成雨影区（如背风坡干旱）；海拔升高导致气温降低（垂直气候带）；-洋流：暖流增温增湿（如北大西洋暖流使欧洲西部温和湿润），寒流降温减湿（如秘鲁寒流导致沿岸沙漠）。（4）人类活动：通过排放温室气体（如CO₂）增强温室效应，导致全球变暖；释放气溶胶（如硫酸盐颗粒）反射太阳辐射，可能降温；改变下垫面（如城市化、森林砍伐）影响局地气候（如城市热岛效应）。四、论述题（每题15分，共30分）1.对比分析东亚季风与南亚季风的形成机制、风向特征及对气候的影响差异。答案：东亚季风与南亚季风均属于亚洲季风系统，但形成机制、风向及气候影响存在差异：（1）形成机制：-东亚季风：主要受海陆热力性质差异驱动。冬季，欧亚大陆强烈冷却形成蒙古-西伯利亚高压，海洋（太平洋）相对温暖形成低压，气流由陆地吹向海洋（冬季风）；夏季，大陆升温快形成印度低压，海洋形成夏威夷高压，气流由海洋吹向陆地（夏季风）。-南亚季风：除海陆热力差异外，行星风带的季节移动起关键作用。夏季，南半球的东南信风越过赤道，受地转偏向力影响转为西南风（夏季风）；冬季，赤道低压带南移，北半球东北信风控制南亚（冬季风）。（2）风向特征：-东亚季风：冬季为西北风（我国东部、日本）或北风（朝鲜半岛），夏季为东南风；风向季节变化显著（180°转向）。-南亚季风：冬季为东北风（来自大陆），夏季为西南风（来自印度洋）；夏季风风向更偏西，与东亚夏季风（东南风）存在夹角。（3）对气候的影响：-东亚：冬季风强于夏季风，带来寒冷干燥的天气（北方冬季严寒少雨，南方低温阴湿）；夏季风从海洋带来水汽，形成雨带推移（4-5月华南，6-7月江淮梅雨，7-8月华北东北），降水集中在夏季（占年总量50-70%），但年降水量自东南向西北递减（如广州约1600mm，北京约600mm）。-南亚：夏季风强于冬季风，夏季风（西南风）从印度洋带来大量水汽，导致印度半岛、孟加拉国等地极端多雨（如乞拉朋齐年降水量超11000mm），降水集中在6-9月（占年总量80%以上）；冬季风（东北风）来自大陆，干燥少雨（印度半岛冬季普遍干旱）。2.结合全球变暖背景，论述气候变化对极端天气事件（如高温、暴雨、寒潮）的可能影响及机制。答案：全球变暖通过改变大气环流、能量分布和水汽含量，显著影响极端天气事件的频率和强度，具体机制如下：（1）高温事件：-全球平均气温升高直接增加了高温阈值被突破的概率。例如，1980-2020年全球极端高温日数增加了30%以上。-大气持水能力随温度升高而增强（约7%/℃，克劳修斯-克拉佩龙方程），但部分地区因蒸发加剧导致土壤干旱，地表能量更多用于升温而非蒸发，形成“干热”极端（如2022年欧洲热浪）。（2）暴雨事件：-暖空气容纳更多水汽，当遇到抬升条件（如锋面、台风）时，降水量增大。例如，全球强降水事件频率增加了约20%，我国长江流域“极端暴雨”（日降水量>250mm）发生次数近20年增长15%。-气候变化可能增强大气不稳定度（如对流有效位能CAPE增加），导致雷暴、短时强降水更剧烈（如2021年河南“7·20”特大暴雨，3天下了1年的雨量）。（3）寒潮事件：-看似矛盾，全球变暖反而可能增强寒潮的强度。北极变暖速度是全球的2-3倍（“北极放大效应”），导致极涡（环绕北极的冷性低压