气候监测业务考试题及答案

气候监测业务考试题及答案一、单项选择题1.下列哪一项不属于气候系统的主要组成部分？A.大气圈B.生物圈C.岩石圈D.电磁圈2.世界气象组织（WMO）定义的“气候标准值”通常基于最近连续多少年的观测资料计算得出？A.10年B.20年C.30年D.50年3.在气候监测中，用于描述某一气候要素（如温度）长期变化趋势线性倾向率的常用方法是：A.滑动平均法B.小波分析C.一元线性回归D.经验正交函数分解4.下列哪项是用于监测全球海表温度异常、与厄尔尼诺和拉尼娜事件密切相关的关键指标区？A.北大西洋涛动指数B.南方涛动指数C.北极涛动指数D.Nino3.4区海温指数5.根据中国气象局规定，国家级地面气象观测站每日进行气候观测的时次是：A.02、08、14、20时（北京时）B.00、06、12、18时（世界时）C.08、14、20、02时（北京时）D.每日固定一个时次6.气候监测中，用于评估某地气候对某一产业（如农业）适宜程度的分析，通常被称为：A.气候诊断B.气候评价C.气候区划D.气候可行性论证7.以下哪种资料是进行长时间序列气候分析前必须进行的关键步骤，以消除非气候因素（如台站迁移、仪器变更）的影响？A.资料插补B.资料均一性检验与订正C.质量控制D.空间插值8.在卫星气候监测中，能够提供长时间序列、全球覆盖的射出长波辐射数据，常用于监测对流活动和热带气旋的分析产品来自：A.可见光通道B.水汽通道C.红外窗区通道D.微波通道9.计算某站年降水量距平百分率的公式是（其中P为当年降水量，¯PA.B.C.PD.10.用于描述气候事件（如高温、暴雨）发生概率的“重现期”概念，通常基于哪种统计分析？A.相关分析B.频率分析C.聚类分析D.主成分分析二、多项选择题1.国家级气候监测业务通常包括以下哪些核心内容？A.气候系统关键圈层监测B.极端天气气候事件监测C.气候系统关键物理过程监测D.气候预测产品制作与发布E.气候变化影响评估2.下列哪些指数常用于监测和定义中国地区的极端高温事件？A.日最高气温≥35℃日数B.高温热浪指数C.暖昼日数（TX90p）D.冷夜日数（TN10p）E.降水集中度3.气候资料序列均一性中断的可能原因包括：A.观测场址迁移B.观测仪器类型或型号变更C.观测时间或次数改变D.观测环境发生显著变化（如城市扩张）E.年际气候自然变率4.关于“气候态”的描述，正确的有：A.是一个气候要素的统计特征，通常指30年的平均值B.一旦确定，永久不变C.WMO建议每10年更新一次气候标准值D.是评估当前气候异常与否的基准E.仅包含平均值，不包含方差、极值等统计量5.在气候监测业务中，对全球或区域平均温度序列进行计算时，需要处理的常见问题有：A.空间覆盖不均，站点分布稀疏区资料缺失B.海洋区域观测资料稀少C.城市热岛效应的影响D.不同来源资料（如卫星、再分析）的融合与一致性处理E.观测资料时间长度不一致三、判断题1.气候监测仅指对气温和降水两个基本要素的长期观测与记录。2.厄尔尼诺事件发生时，赤道东太平洋海表温度会出现大范围持续性异常偏暖。3.再分析资料（如ERA5、NCEP/NCAR）是观测资料与数值模式同化结合的产物，可直接用作气候监测的“观测事实”，无需谨慎评估其不确定性。4.气候监测中，“异常”是指某个气候要素值偏离其长期气候平均态的程度。5.树木年轮、冰芯、珊瑚等代用资料可以用于重建工业革命以前没有仪器观测时期的气候变化序列，是古气候监测的重要手段。四、填空题1.世界气象组织（WMO）全球气候观测系统（GCOS）旨在确保获得用于监测气候系统、支持气候研究和服务的______、______、______的观测数据。2.中国气候监测业务中，全国范围划分为______个一级气候区，作为气候背景分析的基础。3.在计算某月平均气温时，若该月有缺测日，当缺测天数不超过______天，且非连续缺测______天以上时，可用现有日平均气温求算术平均值作为月平均值；否则该月值按缺测处理。4.用于描述气候要素时间序列长期趋势显著性的常用统计检验方法是______检验。5.根据《温室气体公报》，大气中混合比最高、对增强温室效应贡献最大的人为温室气体是______。五、简答题1.简述气候监测与天气监测的主要区别。2.列举至少三种用于监测全球或区域干旱的气候指数，并简要说明其原理或构成。3.什么是“城市热岛效应”？在基于地面站资料分析大范围气温长期变化趋势时，为何以及如何考虑其影响？4.说明在气候监测业务中，对降水资料进行“质量控制”通常包括哪些主要步骤或检查内容？5.简述“北极放大”现象的含义及其在气候监测中的主要表现指标。六、计算与案例分析题1.某气象站1991-2020年（30年）7月平均降水量气候标准值为150.0毫米。2023年7月该站实测降水量为210.0毫米。2022年7月降水量为90.0毫米。(1)请计算2023年7月降水量的距平值及距平百分率。(2)请计算2022年7月降水量的距平值及距平百分率。(3)根据计算结果，定性描述该站2023年7月及2022年7月降水的气候异常特征。2.现有某地区5个气象站（A-E）1971-2000年标准气候期内年平均气温资料，以及它们在2011-2020年的平均值，如下表所示：站号1971-2000年平均气温(℃)2011-2020年平均气温(℃)A12.513.2B10.811.6C9.310.1D13.113.7E11.011.9(1)请计算每个站点2011-2020年平均气温相对于1971-2000年气候标准值的距平（变化量）。(2)计算该地区5个站点1971-2000年及2011-2020年区域平均气温（将5个站点的平均值视为区域平均）。(3)计算该地区2011-2020年区域平均气温相对于1971-2000年气候标准期的变化量。(4)基于计算结果，对该地区近十年（2011-2020）年平均气温的气候变化特征进行简要分析。3.分析案例：2015/2016年发生了一次超强厄尔尼诺事件。假设你是一名气候监测业务人员，请阐述在此事件发展鼎盛期（例如2015年冬季），你通常会从哪几个方面（至少四个方面）开展监测和诊断分析？并说明每个方面可能使用的关键指标或数据。答案与解析一、单项选择题1.D解析：气候系统由大气圈、水圈（海洋、河流、湖泊等）、冰冻圈（雪、冰、冰川等）、岩石圈（陆地表面、地壳）和生物圈（动植物及人类）五大圈层组成。电磁圈不属于气候系统的组成部分。2.C解析：世界气象组织建议使用最近连续30年的资料来计算气候标准值，如1991-2020年，并建议每10年更新一次。30年时段被认为足以过滤掉年际变率，反映长期气候特征。3.C解析：一元线性回归是计算气候要素时间序列长期趋势线性倾向率的常用且直观的统计方法，其回归系数即表示要素随时间的变化率（如℃/10年）。4.D解析：Nino3.4区（赤道太平洋5°S-5°N，170°W-120°W）的海表温度异常是定义厄尔尼诺（暖事件）和拉尼娜（冷事件）的关键指标。南方涛动指数是大气指标。5.A解析：根据中国气象业务规范，国家级地面气象观测站每日进行02、08、14、20时（北京时）四次定时气候观测，这些时次的观测资料是构成日、月、年气候统计值的基础。6.D解析：气候可行性论证是指对与气候条件密切相关的规划和建设项目进行气候适宜性、风险性以及可能对局地气候产生影响的分析、评估活动。气候区划是宏观划分，气候评价是事后评估，气候诊断是过程分析。7.B解析：气候资料序列的均一性是指资料序列中变化仅由天气和气候原因引起。台站迁移、仪器换型、观测方法改变等非气候因素会破坏均一性，必须通过均一性检验识别断点并进行订正，才能用于可靠的气候变化分析。8.C解析：卫星测量的红外窗区通道（约10-12微米）的射出长波辐射与下垫面温度及云顶高度密切相关。长时间序列的OLR资料可用于监测热带对流、云量变化及热带气旋活动。9.A解析：距平百分率是常用的相对变化指标，计算公式为（当年值-气候平均值）/气候平均值×100%，能直观反映异常幅度相对于平均水平的比例。10.B解析：重现期是基于概率论和数理统计中的频率分析得出的，表示某特定强度的事件平均多少年出现一次，常用于洪涝、干旱、极端气温等气候极值风险评估。二、多项选择题1.ABC解析：气候监测业务的核心是对气候系统状态进行持续跟踪观测与分析，包括关键圈层（大气、海洋、冰冻圈等）状态、极端事件发生情况以及能量、水循环等关键物理过程。气候预测（D）属于预测业务，影响评估（E）属于应用服务，它们以监测为基础，但并非监测本身的核心内容。2.ABC解析：A是中国业务中常用的高温日数指标；B是综合表征持续高温过程的指数；C（TX90p，日最高气温高于第90百分位阈值的日数）是WMO等推荐的极端温度核心指数之一，用于监测极端高温。D是监测极端低温的指数，E与降水分布有关，与高温无直接关系。3.ABCD解析：A、B、C、D都是导致观测资料序列产生非气候学跳跃（断点）的常见人为或环境因素。E年际气候自然变率是气候系统固有的变化，是均一性序列的一部分，不是需要被剔除的“中断”原因。4.ACD解析：A、C、D是“气候态”的正确描述。B错误，气候态应定期更新以反映最近的气候特征。E错误，完整的气候态描述应包括平均值、标准差、极值概率等多种统计量。5.ABCDE解析：所有选项均是构建全球或区域平均温度序列时面临的实际挑战。A、B涉及资料空间代表性；C涉及资料“污染”；D涉及多源资料整合；E涉及序列长度和起始时间一致性。三、判断题1.错误解析：气候监测是对整个气候系统（五大圈层）及其相互作用的多要素、多尺度、长时间序列的观测与分析，远不止气温和降水。2.正确解析：这是厄尔尼诺事件的基本定义特征，即赤道中东太平洋海表温度持续异常偏暖达到一定标准和持续时间。3.错误解析：再分析资料融合了观测与模式，但其质量受同化系统、模式物理、观测资料时空分布变化等影响，在不同时期、不同区域存在不确定性。用于气候监测时，需对其一致性、偏差进行评估，并常与独立观测资料对比验证。4.正确解析：气候异常即指某个气候变量值（如月平均气温）偏离其长期平均值（气候态）的情况。距平就是衡量这种异常程度的量。5.正确解析：这些自然档案记录了受气候影响的环境信息，通过定年技术和气候代用指标定量转换，可以重建过去数百年至数十万年的高分辨率气候序列，是扩展气候监测时间尺度的关键手段。四、填空题1.持续；协调；高质量解析：这是GCOS的核心目标，确保观测数据的长期性、一致性和可靠性。2.11解析：中国根据热量、水分等条件划分为11个一级气候区，如东北、华北、华中、华南等。3.5；3解析：这是中国气象业务中关于月平均值计算对日值缺测情况的常见规定，在允许范围内可通过算术平均估算，超出范围则按缺测处理，以保证统计值的代表性。4.Mann-Kendall（或MK）解析：Mann-Kendall非参数检验是气候时间序列趋势显著性检验的常用方法，不要求数据服从特定分布，且不受少数异常值干扰。5.二氧化碳（CO₂）解析：虽然甲烷等温室气体的单分子增温潜势更高，但二氧化碳因其在大气中含量最高、人为排放量最大、存留时间很长，是对总辐射强迫贡献最大的人为温室气体。五、简答题1.解析：主要区别在于：目标与对象：天气监测关注瞬时或短期的天气现象和要素变化，以预报未来几天天气为目的；气候监测关注气候系统各分量长时间序列的统计特征（均值、变率、极值、趋势等），以诊断气候状态、异常和变化为目的。时空尺度：天气监测时空分辨率高（小时、公里级），侧重实时性；气候监测更注重长期性、均一性和一致性（月、季、年及以上，区域至全球尺度）。内容重点：天气监测核心是气压、风、温度、湿度、降水、云、能见度等直接影响天气的要素；气候监测除上述要素的统计量外，还涵盖海洋热含量、海冰范围、冰川物质平衡、温室气体浓度等气候系统关键指标。产品形式：天气监测产品主要是天气图、雷达卫星图像、实况通报等；气候监测产品主要是气候监测公报、诊断报告、指数时间序列、趋势图等。2.解析：标准化降水指数（SPI）：仅基于降水资料，通过概率分布函数将降水量标准化，适用于不同时间尺度的干旱监测（如SPI-3反映季尺度，SPI-12反映年尺度）。帕默尔干旱指数（PDSI）：基于水分平衡模型，考虑降水、温度、土壤可用持水量等，能反映长期土壤干旱情况，但对资料要求较高。标准化降水蒸散指数（SPEI）：在SPI基础上引入潜在蒸散量（PET），同时考虑降水和温度（代表蒸散需求）的影响，更适用于评估变暖背景下的干旱。（其他如土壤湿度百分位、植被状态指数VCI等也可）（其他如土壤湿度百分位、植被状态指数VCI等也可）3.解析：含义：城市热岛效应是指由于城市下垫面改变（水泥、沥青等）、人为热释放、空气污染等因素，导致城市地区气温明显高于周边乡村地区的现象。为何考虑：在分析大范围气温长期趋势时，位于城市内的气象站其增温趋势中包含了城市化带来的局地增暖贡献。如果不加以区分，会高估大尺度气候变暖的幅度。如何考虑：常用方法包括：①选用受城市化影响小的乡村站或参考站序列；②利用城乡站对比法或夜间灯光数据等量化城市热岛贡献并从趋势中剔除；③使用经过城市热岛效应订正的气候数据集；④在分析中明确说明站点环境，或进行不确定性评估。4.解析：降水资料质量控制通常包括：格式与极值检查：检查数据格式是否正确，数值是否在合理物理范围内（如非负，小时雨量小于气候极值）。内部一致性检查：例如，日降水量应等于各时次降水量之和（允许微小误差）；有降水现象时，降水量记录不应为零。时间一致性检查：检查相邻时次或日之间的变化是否合理，是否存在不连续的突变（仪器故障可能产生异常高值）。空间一致性检查：利用周围站点资料，通过空间插值或对比，检查目标站点的降水值在空间分布上是否合理，识别可能的孤立异常值。气候学界限值检查：根据该站历史气候统计值，设置各月可能的最大降水量阈值，超过阈值的记录需重点核实。人工复核：对自动质量控制标记出的可疑记录，结合天气现象、雷达卫星资料等进行人工判断和确认。5.解析：含义：“北极放大”是指全球变暖背景下，北极地区近地表气温的升温速率显著高于全球平均水平的现象，其幅度可达全球平均的2-4倍。主要监测表现指标：1.地表气温：北极地区（如60°N以上）年平均、季节平均气温的长期趋势及与全球平均趋势的比值。2.海冰范围与厚度：9月海冰最小范围、3月海冰最大范围的长期减少趋势；海冰厚度的变薄。3.积雪覆盖：北半球春季积雪范围与持续时间的减少。4.反照率反馈：通过卫星观测的冰雪表面反照率变化。5.近地面气温垂直结构：低空增温强于高空，导致大气稳定度变化。六、计算与案例分析题1.解析：(1)2023年7月：距平值=210.0mm150.0mm=60.0mm距平百分率=(60.0/150.0)×100%=40.0%(2)2022年7月：距平值=90.0mm150.0mm=-60.0mm距平百分率=(-60.0/150.0)×100%=-40.0%(3)描述：2023年7月降水量显著偏多，距平达60毫米，偏多40%，属于明显的降水正异常（多雨）。2022年7月降水量显著偏少，距平为-60毫米，偏少40%，属于明显的降水负异常（少雨）。两者异常幅度相等，但方向相反。2.解析：(1)各站点距平（变化量）计算：A站：13.212.5=0.7℃B站：11.610.8=0.8℃C站：10.19.3=0.8℃D站：13.713.1=0.6℃E站：11.911.0=0.9℃(2)区域平均气温计算：1971-2000年区域平均=(12.5+10.8+9.3+13.1+11.0)/5=56.7/5=11.34℃2011-2020年区域平均=(13.2+11.6+10.1+13.7+11.9)/5=60.5/5=12.10℃(3)区域平均变化量=12.10℃11.34℃=0.76℃(4