2025年大学《气象技术与工程》专业题库—— 大气分析模型与方法.docxVIP

2025年大学《气象技术与工程》专业题库——大气分析模型与方法

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、名词解释（每题3分，共15分）

1.梯度风

2.绝对涡度

3.客观分析

4.集合预报

5.经验正交函数（EOF）

二、填空题（每题2分，共20分）

1.大气静力稳定度是指大气垂直方向上______随高度变化的状况。

2.地转风是指在不考虑摩擦力的情况下，大气运动受______和______共同作用达到平衡时的水平风。

3.气象图分析中，绘制等值线的基本要求包括______、______和______。

4.客观分析的主要目标是消除分析场中的______，并使分析场在空间上更加______。

5.气旋是指中心气压比周围气压______的天气系统，反气旋则相反。

6.散度场反映大气运动的______性质，正散度表示空气有______的趋势。

7.数值天气预报（NWP）的初始场主要依赖于______资料和______分析。

8.大气分析中的滤波技术主要用于______或______某些尺度的波动。

9.绝对涡度是______涡度和______涡度的矢量和。

10.集合预报通过运行多个______不同的模型或使用______方法产生多个预报成员。

三、简答题（每题5分，共25分）

1.简述地转平衡的假设条件。

2.比较绝热过程（干绝热和湿绝热）与非绝热过程的区别。

3.简述使用探空资料进行大气层结稳定度分析的方法。

4.简述客观分析模型中，松弛法的基本思想。

5.解释什么是气块的绝对涡度和相对涡度，并说明它们的关系。

四、计算题（每题10分，共30分）

1.已知某地高空测站观测到的高度为85公斤力/平方厘米，气压为500百帕。假设地心引力加速度为9.8米/秒2，平均空气密度为0.364千克/立方米，计算该测站所在位置的近似地转风速（水平气压梯度力近似等于地转偏向力）。

2.一气块从500百帕等压面上的A点（温度为-20°C）绝热上升至300百帕等压面上的B点。假设干绝热递减率为9.8°C/千米，计算B点的温度。如果B点实际温度为0°C，说明此时发生了什么过程？

3.某区域客观分析模型使用泰勒级数展开法，其关于分析场扰动量X的二阶近似方程为：ΔX=-H?2X+R，其中H为正定矩阵，?2为拉普拉斯算子，R为观测扰动量。简述该方程的含义，并解释其中H矩阵和R项的作用。

五、论述题（15分）

结合天气图实例（可用文字描述天气系统特征），论述地面天气图分析的主要内容和步骤，并说明分析结果（如气压场、风场、温压场）在天气预报中的应用意义。

试卷答案

一、名词解释

1.梯度风：在水平方向上气压梯度力、地转偏向力和摩擦力达到平衡时，气块做曲线运动的风。它比地转风更接近真实风，用于高空稀薄气层或小尺度系统分析。

**解析思路*：考查对基本风的概念及其平衡条件的理解。梯度风是考虑了地转偏向力和摩擦力的平衡风，适用于高空或小尺度，区别于仅考虑地转偏向力的地转风。

2.绝对涡度：气块的总涡度，是相对涡度（气块绕其自身中心旋转的角速度）和地转涡度（由于地球自转和气块随环境风运动产生的涡度）的矢量和。它描述了气块整体旋转的强弱和方向。

**解析思路*：考查对涡度分类及其物理意义的理解。需要区分相对涡度（内部旋转）和地转涡度（系统整体旋转分量），并理解绝对涡度是两者的合成。

3.客观分析：利用数学或统计方法，自动地将散布的观测资料插值到规则的网格点上，并使分析场满足某种物理或数学约束条件（如平滑性、连续性、满足动力学方程等）的分析技术。

**解析思路*：考查对客观分析基本定义和目的的理解。关键在于其“自动插值”和“满足约束条件”（如平滑）的特点，区别于主观分析凭经验绘制。

4.集合预报：通过运行多个初值略有不同（或使用不同模型）的数值模式，或对同一模式使用不同物理方案，产生多个可能的预报成员，从而提供预报不确定性信息的预报方法。

**解析思路*：考查对集合预报核心思想和方法的掌握。关键在于“多个成员”和“提供不确定性”，这是其区别于传统确定性预报的本质。

5.经验正交函数（EOF）：一种从多变量时间序列数据（如气象场）中提取主要变异特征（主成分）和相应空间模式（EOF向量）的统计方法。EOF向量代表场的主要空间结构，主成分代表该结构随时间的强弱变化。

**解析思路*：考查对EOF方法的基本概念理解。需要掌握其“降维”、“时空耦合”的特点，即将时空变化分解为主要空间模式（EOF）和对应的时间系数（主成分）。

二、填空题

1.垂直