2025年大学《物理学》专业题库—— 大气物理学中的气候变化.docxVIP

2025年大学《物理学》专业题库——大气物理学中的气候变化

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分。下列每小题均有多个正确选项，请将正确选项的字母填写在括号内）

1.下列哪些因素属于影响地球接收太阳辐射总能量的自然因素？（）

A.地球轨道偏心率

B.太阳活动周期

C.地球自转速度

D.大气透明度

E.云量

2.温室效应的物理基础是？（）

A.地球对太阳短波辐射的吸收能力强

B.地球大气对某些红外辐射具有选择性吸收特性

C.大气对太阳辐射有强烈的散射作用

D.地球表面温度远高于同高度大气的温度

E.温室气体分子具有振动和转动能级

3.大气环流的主要驱动力包括？（）

A.太阳辐射在地球表面的差异加热

B.地球自转产生的科里奥利力

C.大气内部温度和密度的垂直梯度

D.地球表面与大气之间的动量交换

E.大气中的水汽输送

4.下列哪些过程或机制能够正向放大全球变暖？（）

A.水汽反馈

B.冰雪反照率反馈

C.碳循环反馈（大气CO2浓度增加导致土壤碳释放加速）

D.气溶胶的间接冷却效应（第一间接效应，即反照率效应）

E.甲烷浓度的增加

5.全球气候模型（GCMs）通常需要包含哪些关键的物理过程参数化方案？（）

A.辐射传输过程

B.大气动力学过程（如湍流）

C.云物理过程（生成、演变、消散）

D.陆面过程（蒸散发、反照率、热量传导）

E.海洋环流模式

二、填空题（每空2分，共20分）

6.地球大气系统与外层空间之间的净长波辐射差额决定了地球的________，它是维持地球气候相对稳定的根本原因。

7.在红外光谱中，CO2分子主要通过其________和________振动模式吸收地球表面发出的红外辐射，从而导致温室效应。

8.哈德莱环流理论解释了热带地区近地面气压带________（气压带名称）的形成，以及信风带的存在。

9.气溶胶可以通过直接效应（影响________）和间接效应（通过改变云的________、________和________来影响辐射平衡）对气候产生影响。

10.为了量化气候变化，科学家通常监测全球平均地表温度（GAST）的变化，以及________、海冰范围等关键气候指标。

三、计算题（每题10分，共30分）

11.假设地球是一个理想黑体，其半径为R，与太阳的距离为d。太阳也可以视为一个黑体，其表面温度为T_s。请推导出地球接收到的太阳辐射强度S的表达式（用T_s、R、d表示），并说明其中涉及的关键物理定律。假设地球表面具有特定的吸收率α，请进一步推导地表平衡温度T_eq的表达式。

12.某个大气模型模拟结果显示，在温室气体浓度加倍的情况下，地球大气系统的辐射差额增加了2.3Wm?2。已知该系统的总能量大约为1.5x1022W。请计算由此引起的地球平均地表温度（假设地表对长波辐射的吸收率为1）的变化量（ΔT），并说明计算中隐含的关键假设。（提示：可以使用简化的能量平衡关系：Δ辐射差额≈4σΔT，其中σ是斯特藩-玻尔兹曼常数，约5.67x10??Wm?2K?）

13.假设在没有大气的情况下，地表温度为T_s0=255K。由于大气存在，其中CO2浓度导致额外的温室效应强度为Δε=3.7Wm?2K?1。请计算大气导致的温室效应使得地表温度升高了多少？如果大气中CO2浓度增加一倍，该额外的温室效应强度会增加多少？（假设温室效应与CO2浓度近似成线性关系）

四、简答题（每题5分，共15分）

14.简述水汽反馈机制是如何影响地球气候系统的。它与云反馈有何主要区别？

15.解释什么是“辐射差额”。为什么地球大气系统的辐射差额长期来看必须接近于零？

16.简述观测全球气候变化的主要挑战是什么？

五、论述题（15分）

17.选择温室气体CO2或N2O中的一种，详细论述其在大气中的主要来源和汇。分析人类活动对其浓度变化的影响，并讨论其作为一种温室气体的主要物理特性（如红外吸收光谱、在大气中的寿命）是如何影响其气候效应的。

试卷答案

一、选择题

1.ABDE

2.BE

3.AB

4.ACE

5.ABCD

二、填空题

6.平衡温度

7.线型，角型

8.赤道低气压带

9.反照率，光学厚度，微物理特性（或冰水含量、云覆