2026年《气象学与气候学》气象观测方法习题及答案

2026年《气象学与气候学》气象观测方法习题及答案一、单项选择题（每小题只有一个正确答案，每小题1分，共15分）1.我国现行《地面气象观测规范》要求，国家基准气候站观测场距离孤立障碍物的最小距离应不小于该障碍物高度的（）A.3倍B.5倍C.8倍D.10倍2.气象观测中总云量的定义是（）A.观测视野内低云遮蔽天空的份数B.将水平天空划分为10份，所有云遮蔽天空的总份数C.将全天天空划分为8份，被云遮蔽的份数D.中高云遮挡太阳辐射的比例3.自动气象站气压传感器的安装基准高度应与（）保持一致A.观测场平均地面高度B.本站水银气压表的水准面高度C.百叶箱底部高度D.传感器安装底座高度4.我国常规业务化北斗探空系统的探测上限可达到（）气压层，满足日常天气预报和气候分析需求A.100hPaB.50hPaC.10hPaD.500hPa5.我国人工观测降水量使用的标准雨量器，开口直径为（）A.10cmB.15cmC.20cmD.25cm6.能见度自动观测设备中，目前业务化应用最广、准确度最高的前向散射能见度仪，其测量原理是通过测量（）反演大气消光系数进而得到能见度A.固定角度的大气散射光强度B.全角度的大气折射光强度C.平行光的透射衰减率D.后向散射光的传播时间7.太阳直接辐射观测中，要求仪器传感器感应面与太阳光线保持垂直，这类仪器称为（）A.总辐射表B.直接日射表C.散射辐射表D.净全辐射表8.气象卫星按轨道划分，极轨气象卫星和静止轨道气象卫星的核心差异是，极轨气象卫星（）A.始终定点在赤道上空某一经度B.轨道接近圆形，轨道平面经过南北两极C.对同一区域的观测频次高于静止气象卫星D.空间分辨率低于静止气象卫星9.GNSS（全球导航卫星系统）气象观测中，利用信号延迟反演得到的核心气象要素是（）A.近地面气温B.近地面大气压强C.大气可降水量D.近地面风速10.气候观测系统中，为了获取百年尺度的均一气候序列，要求国家基准气候站的观测场周边观测环境的改变最小，两次迁站的时间间隔不低于（）A.10年B.25年C.50年D.100年11.风的观测中，我国地面气象观测要求的风向风速传感器的安装高度为离地面（）A.8mB.10mC.12mD.15m12.激光测云雷达主要通过测量激光的（）反演云底高度、云的光学厚度A.后向散射信号的时间差和强度B.偏振方向改变量C.多普勒频移D.折射角差13.土壤湿度观测中，烘干法测量土壤湿度的最终计算结果是（）A.土壤容积含水量B.土壤重量含水量C.土壤相对湿度D.土壤田间持水量14.下列观测方法中，不属于主动式大气遥感观测的是（）A.测风激光雷达B.天气雷达C.卫星红外云图观测D.云雷达15.对降水观测误差影响最大的因素是（）A.雨量筒口径误差B.仪器安装倾斜误差C.湿润损失和蒸发损失D.风引起的溢溅和偏差二、多项选择题（每小题有两个及以上正确答案，多选、少选、错选均不得分，每小题2分，共20分）1.现代气象观测按照探测空间范围可划分为（）A.地面气象观测B.高空气象观测C.气候系统观测D.空间遥感观测2.地面气象观测记录的“三性”要求是指（）A.代表性B.准确性C.均一性D.比较性3.下列属于自动气象站相比人工观测的优势的有（）A.观测频次更高，时间分辨率更高B.避免人工观测的主观误差C.可在极端环境条件下稳定连续观测D.观测数据不需要校准即可使用4.我国业务化应用的高空探测系统主要包括（）A.气球探空系统B.飞机下投探空系统C.卫星遥感探空系统D.风廓线雷达探测系统5.气象卫星遥感观测可以获取的气象要素和产品包括（）A.云量、云状、云顶高度B.海表温度、植被覆盖度C.降水率、大气可降水量D.台风位置、强度和移动路径6.下列关于气温观测的说法，符合规范要求的有（）A.气温传感器需要安装在防辐射、通风良好的百叶箱内B.安装高度要求距离地面1.5mC.百叶箱要保持白色，减少辐射吸热D.冬季积雪时，需要将传感器架高到积雪以上进行观测7.下列属于新型气候观测方法的有（）A.冰芯气候代用观测B.树轮宽度气候代用观测C.珊瑚礁氧同位素气候观测D.GNSS掩星大气温湿廓线观测8.降水观测包括以下哪些内容的观测（）A.降水量B.降水强度C.降水类型D.降水起止时间9.下列因素中，会导致气温观测数据产生误差的有（）A.太阳辐射对传感器的直接加热B.百叶箱通风不良C.观测场位于水泥硬化地面上D.传感器安装高度距离地面1.5m10.大气边界层观测主要包括以下哪些要素的连续观测（）A.边界层温湿风廓线B.边界层气溶胶分布C.边界层二氧化碳等温室气体浓度D.地表通量（动量、热量、水汽通量）三、判断题（每小题1分，共10分，正确打√，错误打×）1.为了保证气象观测数据的代表性，观测场应选在能代表本地区大范围天气气候特征的位置，避免选择陡坡、洼地、低洼、近河岸、水库边等小地形特殊位置。（）2.相对湿度是空气中实际水汽压与同气压条件下饱和水汽压的比值，用百分数表示。（）3.静止气象卫星因为轨道高度高，所以可以实现对全球范围的观测，极轨气象卫星只能观测固定区域。（）4.人工观测风向风速时，要求观测时间在正点前10分钟进行，取2分钟的平均风向风速。（）5.激光雷达可以实现对大气气溶胶、边界层高度、云、大气温度廓线的连续观测。（）6.降水量观测中，固态降水需要将雪融化后量取体积换算成降水量，单位为mm，保留1位小数。（）7.气候观测的核心目标是监测气候系统长期变化，因此要求观测序列保持均一性，观测方法和环境的改变要做订正处理。（）8.天气雷达属于被动遥感设备，主要接收云雨滴对雷达波的散射信号。（）9.气压观测中，本站气压经过高度订正后得到海平面气压，用于天气图分析。（）10.总辐射表只能测量太阳向下的直接辐射，不能测量散射辐射。（）四、简答题（每小题6分，共30分）1.简述我国地面气象观测场选址的基本要求。2.简述自动气象站相较于传统人工观测的优势与局限性。3.简述北斗导航探空系统的工作原理及相对于传统GPS探空的优势。4.简述风廓线雷达在气象观测中的主要应用场景。5.简述气象观测数据均一性的含义，以及导致非均一性的主要原因。五、综合分析题（25分）某国家级基准气候站因城市发展需要计划迁站，新址初步选址位于城市新开发片区的预留绿地，经现场勘查获得以下信息：①观测场规划中心位置北侧180m处新建一栋15层居民楼，建筑高度为45m；②观测场东侧850m处建有一座高度为100m的运营商通讯塔；③新址距离原址的直线距离为3.2km，海拔高度较原址高12.5m；④观测场南侧500m处为城市快速路，日均车流量超过5万辆。请结合《地面气象观测规范》和基准气候站的观测要求，回答以下问题：（1）该新址选址是否满足国家基准气候站的观测环境要求？请逐一说明理由。（15分）（2）如果该选址是唯一可用地块，请针对不符合要求的问题提出可行的整改方案。（10分）参考答案及解析一、单项选择题答案及解析1.答案：D。解析：我国现行《地面气象观测规范》针对不同类型观测站的观测环境做出了明确要求，其中国家基准气候站要求孤立障碍物距离观测场边缘的距离不小于障碍物高度的10倍，国家基本气象站要求不小于8倍，一般气象站要求不小于3倍，因此本题正确选项为D。2.答案：B。解析：我国气象观测中将整个水平天空划分为10等份，总云量为所有云体遮蔽天空的总份数，低云量为低云族云遮蔽天空的份数，因此B选项表述正确。3.答案：B。解析：本站气压的测定是以水银气压表的水准面（水银槽液面）为基准高度，气压传感器安装时需要保持基准高度与水银气压表一致，保证气压观测数据的可比性，因此本题选B。4.答案：C。解析：我国业务化北斗探空系统的探测范围为地面至30km左右高空，对应气压约为10hPa，可以满足常规天气预报、气候分析对高空温压湿风观测的需求，因此本题选C。5.答案：C。解析：我国标准人工雨量器的开口直径为20cm，截面积为314cm²，符合我国气象观测规范的要求，因此本题选C。6.答案：A。解析：前向散射能见度仪的工作原理就是接收发射方向成固定角度的大气散射光强度，通过散射强度和消光系数的关系反演能见度；透射能见度仪测量平行光的透射衰减率，因此本题选A。7.答案：B。解析：直接日射表的设计要求就是感应面始终保持与太阳直接辐射垂直，用于测量太阳直接辐射强度；总辐射表可以同时测量直接辐射和散射辐射得到总辐射，因此本题选B。8.答案：B。解析：极轨气象卫星的轨道平面近似经过南北两极，轨道高度约800-1000km，会随着地球自转实现对全球区域的观测；静止气象卫星定点在赤道上空某一经度，对同一区域的观测频次更高，因此本题选B。9.答案：C。解析：地基GNSS气象观测的核心原理是导航卫星信号穿过对流层时发生延迟，延迟量与大气中水汽总量高度相关，因此可以反演得到大气可降水量，时间分辨率远高于传统探空，因此本题选C。10.答案：C。解析：国家基准气候站承担获取长期连续气候序列的任务，要求观测环境长期稳定，规范要求两次迁站间隔不低于50年，保证气候序列的完整性和均一性，因此本题选C。11.答案：B。解析：我国地面风观测规范要求，风向风速传感器安装高度为离地面10m，安装在开阔无遮挡的位置，保证风速观测代表近地面10m高度的平均风速，符合国际通用观测标准，因此本题选B。12.答案：A。解析：激光测云雷达发射激光脉冲后，通过接收不同高度处云粒子的后向散射信号，根据激光传播的时间差计算云的高度，根据信号强度反演云的光学厚度，因此本题选A。13.答案：B。解析：烘干法是将野外取得的原状土样称重后，在105℃条件下烘干至恒重，计算失去的水分重量占干土重量的比例，得到的是土壤重量含水量，因此本题选B。14.答案：C。解析：主动式遥感是设备主动发射电磁波，接收目标物的散射回波，被动式遥感是接收目标物自身发射或者反射的自然界电磁波；卫星红外云图是接收大气和云发射的红外辐射，属于被动遥感，因此本题选C。15.答案：D。解析：风对降水观测的影响是误差的最大来源，风会导致雨量筒周边流场变形，减少进入雨量筒的降水量，同时产生溢溅偏差，湿润损失和蒸发损失带来的误差远小于风引起的系统性偏差，因此本题选D。二、多项选择题答案及解析1.答案：ABD。解析：现代气象观测按照探测空间范围划分为地面气象观测（近地面层）、高空气象观测（对流层平流层）、空间遥感观测（卫星等空基探测），气候系统观测是按照观测目标划分的类型，因此本题选ABD。2.答案：ABD。解析：地面气象观测记录的基本要求是代表性（代表观测区域大范围大气状况）、准确性（观测值与真实值的偏差符合精度要求）、比较性（不同站点、不同时间的观测数据可以横向纵向比较），均一性是长期气候序列的核心要求，不属于基础观测的“三性”要求，因此本题选ABD。3.答案：ABC。解析：自动气象站的优势包括观测频次高、无人工主观误差、可适应极端环境连续观测，拓展了观测覆盖范围，但是自动气象站的传感器会随使用时间产生系统性漂移，需要定期校准维护，否则会出现偏差，因此D选项错误，本题选ABC。4.答案：ABCD。解析：目前我国业务化高空探测系统包括传统气球探空、飞机下投探空（多用于野外科学试验和台风观测）、卫星掩星探空（全球覆盖）、风廓线雷达连续探测四个主要类型，因此本题选ABCD。5.答案：ABCD。解析：气象卫星可以获取云参数（云量、云状、云顶高度）、下垫面参数（海温、植被覆盖度）、降水率、大气可降水量，还可以连续监测台风、暴雨等灾害性天气系统的位置、强度和移动路径，四个选项表述均正确，因此本题选ABCD。6.答案：ABC。解析：气温观测规范要求，冬季积雪深度超过传感器安装高度时，传感器应当保持原安装高度观测，不需要架高到积雪以上，避免改变观测的下垫面代表性，因此D选项错误，ABC正确。7.答案：ABCD。解析：气候观测包括现代器测观测和古气候代用观测，冰芯、树轮、珊瑚氧同位素都属于古气候代用观测方法，可以重建过去千年甚至万年的气候序列，GNSS掩星属于现代新型器测气候观测方法，可获取全球高空温湿数据，因此四个选项都正确。8.答案：ABCD。解析：完整的降水观测包括降水量、降水强度、降水类型（雨、雪、冰雹、冻雨等）、降水起止时间四个核心内容，四个选项表述均正确，因此本题选ABCD。9.答案：ABC。解析：我国气温观测规范要求传感器安装高度为距离地面1.5m，属于标准要求，不会产生误差；太阳辐射对传感器的直接加热、百叶箱通风不良、观测场位于水泥硬化地面都会改变近地面气温的真实值，导致观测误差，因此本题选ABC。10.答案：ABCD。解析：大气边界层观测围绕边界层的物理过程展开，核心内容包括温湿风廓线、气溶胶分布、二氧化碳等温室气体浓度、地表通量（动量、热量、水汽通量），四个选项表述均正确，因此本题选ABCD。三、判断题答案及解析1.答案：√。解析：小地形特殊位置会产生局地小气候，导致观测数据不具备区域代表性，因此选址需要避开，表述正确。2.答案：×。解析：相对湿度是实际水汽压与同温度下饱和水汽压的比值，饱和水汽压仅与温度有关，与气压无关，表述错误。3.答案：×。解析：极轨气象卫星随地球自转可以实现对全球所有区域的观测，静止气象卫星定点在赤道上空，只能观测固定范围区域，表述错误。4.答案：√。解析：我国人工观测风向风速的规范要求就是正点前10分钟观测，取2分钟的平均风向风速，表述正确。5.答案：√。解析：激光雷达凭借高时空分辨率，可以连续观测气溶胶消光系数、边界层高度、云参数、大气温度廓线等，表述正确。6.答案：√。解析：固态降水观测的标准方法就是收集后融化量取体积，换算成单位面积降水量，单位为毫米，保留1位小数，表述正确。7.答案：√。解析：气候观测关注气候的长期变化，均一性是气候序列的核心要求，观测方法和环境改变会导致系统性偏差，需要做订正处理，表述正确。8.答案：×。解析：天气雷达主动发射电磁波，接收云雨滴的散射回波，属于主动遥感设备，表述错误。9.答案：√。解析：本站气压是测站基准高度的气压，经过高度订正到海平面高度后得到海平面气压，是天气图分析的基础，表述正确。10.答案：×。解析：总辐射表感应面水平放置，可以同时接收太阳直接辐射和天空散射辐射，测量得到到达水平地面的太阳总辐射，表述错误。四、简答题答案1.答：我国地面气象观测场选址的基本要求包括以下四点：一是代表性要求，选址应当能够代表观测站所在区域的大范围天气气候特征，避开陡坡、洼地、河岸、水库周边等局地地形特殊区域，城市站避开城市热岛中心等局地特殊环境；二是环境距离要求，满足观测场与周边障碍物、污染源、公路、建筑等的距离要求，不同等级站满足不同的距离标准，保证观测数据不受局地下垫面和障碍物的影响；三是长期稳定性要求，尤其是基准气候站，要求观测环境长期保持稳定，避免短期内城市开发等导致观测环境改变，满足获取长期连续观测序列的要求；四是基础设施要求，满足供电、通讯、交通等基本保障条件，方便日常维护和观测运行。2.答：自动气象站相较于传统人工观测的优势：一是时间分辨率更高，可实现分钟级甚至秒级连续观测，人工观测一般一天仅4次或8次观测，无法捕捉气象要素的快速变化，尤其无法捕捉强对流过程的要素变化；二是消除了人工观测的主观误差，观测数据的客观性更强；三是可以在无人区、极端环境（高原、海洋、沙漠）实现长期连续自动观测，拓展了气象观测的覆盖范围；四是大大降低了长期运行的人力成本。局限性：一是自动气象站的传感器容易受环境影响产生系统性漂移，需要定期校准维护，否则会出现持续偏差；二是部分主观性较强的气象要素（如云状、复杂天气下的云量、低能见度）的自动观测准确度，在复杂天气条件下仍然低于有经验的人工观测；三是对供电通讯的依赖度更高，断电断网情况下无法连续获取数据。3.答：北斗导航探空系统的工作原理：探空气球携带北斗接收机和温压湿传感器升空，过程中传感器采集不同高度的温度、气压、湿度数据，北斗接收机接收北斗卫星导航信号，通过定位算法解算探空气球的实时位置，结合位置随时间的变化计算得到不同高度的风向风速，最后将所有观测数据通过传输模块传回地面接收站。相较于传统GPS探空的优势：一是北斗是我国自主研发的全球导航系统，不存在技术依赖风险，数据安全性更高，不受国外导航系统的信号变动、服务调整影响；二是北斗系统全球组网完成后，在我国及周边区域的信号密度和定位精度优于GPS，探空数据的准确性更高；三是北斗系统集成了短报文通信功能，可以直接传输观测数据，不需要额外配置独立的通信模块，降低了系统成本，提升了复杂地形、偏远地区数据传输的可靠性。4.答：风廓线雷达可以连续获得从近地面到高空的风廓线数据，主要应用场景包括：一是作为常规高空气象观测的补充，实现对流层风廓线的连续观测，弥补常规气球探空一天只有2次观测的时间分辨率不足，捕捉风场的快速变化；二是灾害性短临天气预报，对强对流、台风等灾害性天气系统的三维风场结构进行连续监测，提升短临预报的准确性和预警提前量；三是大气边界层物理研究，连续监测边界层高度、边界层风场的日变化，研究城市边界层、山区边界层的物理过程；四是航空气象保障，提供机场周边不同高度的实时风场数据，为起飞降落提供气象保障，提升飞行安全性；五是气候变化监测，长期连续观测风廓线变化，为全球气候变化背景下的高空风变化研究提供数据支撑。5.答：气象观测数据均一性的含义：均一性是指气候时间序列中只包含气候本身的自然波动和长期趋势变化，不存在观测方法改变、仪器更换、迁站、观测环境改变等人为因素导致的系统性偏差。导致非均一性的主要原因包括：一是迁站导致的观测位置、环境和海拔高度改变，产生系统性偏差；二是仪器更换、观测方法调整，不同仪器的系统误差不同，导致序列出现明显断点；三是观测场周边环境变化，比如城市扩张导致周边建筑物增加，产生局地热岛效应，导致气温序列出现系统性