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2025年大学《气象技术与工程》专业题库——大学气象技术与工程专业实践报告

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、

简述地面气象观测中，自动气象站（AWS）相比传统手动观测在数据连续性、准确性、时空分辨率及人力成本方面的主要优势。

二、

在气象数据处理中，什么是时间序列的平稳性？请解释其判断意义，并简述对非平稳时间序列进行平稳化处理的常用方法。

三、

简述数值天气预报（NWP）的基本原理。在NWP模型运行过程中，数据同化（DataAssimilation）技术扮演着怎样的角色？请说明其作用。

四、

气象信息可视化在气象预报、灾害预警和科学研究中有何重要性？请列举至少三种常用的气象信息可视化方法，并简述其特点。

五、

以雷电活动为例，简述气象因素（如大气电场、湿度、温度、气流等）对雷电发生发展的影响。雷电防护工程中，接闪器（避雷针/避雷线）的基本工作原理是什么？

六、

结合你所了解的气象应用领域（如机场、能源、农业、水利等），选择一个具体应用场景，阐述气象因素对该场景可能产生的影响，并说明如何利用气象服务来提高该场景的安全性、经济性或效率。

七、

在气象工程实践报告中，数据来源的可靠性、分析方法的合理性以及结论的严谨性至关重要。请分别说明在报告中如何体现这三个方面的要求。

八、

简述气象大数据分析在气象技术与工程领域的主要应用方向，并举例说明其在提升预报精度、灾害预警能力或资源评估等方面的潜力。

九、

某气象工程实践项目要求评估某地区未来十年风能资源发展潜力。请简述在进行此项评估时，需要考虑的主要气象因素、可能采用的数据来源和分析方法。

试卷答案

一、

自动气象站（AWS）优势：

1.数据连续性：自动连续记录，无需人工干预，数据间隙小。

2.准确性：传感器精度高，自动读数减少人为误差。

3.时空分辨率：可根据需要设置更高频率的采样，空间布局更密，提供更精细的时空场信息。

4.人力成本：减少现场观测和维护的人力需求，长期运行成本相对较低。

二、

时间序列平稳性：

1.定义：时间序列的统计特性（均值、方差、自协方差等）不随时间变化而变化。

2.判断意义：许多经典的统计理论和时间序列分析方法（如ARIMA模型、谱分析）的前提是数据序列平稳。非平稳数据直接应用这些方法可能导致错误结论。

3.常用平稳化方法：

*差分法：对序列进行一阶、二阶或更高阶差分，消除趋势和季节性。

*对数变换：对序列取对数，可能有助于稳定方差。

*平滑法：使用移动平均或指数平滑法削弱短期波动，突出长期趋势。

*减去趋势项：先拟合序列的趋势成分（线性或非线性），再从原始序列中减去该趋势项。

三、

数值天气预报（NWP）原理与数据同化：

1.NWP原理：基于大气动力、热力学和流体力学基本方程组，通过高性能计算机进行数值积分，模拟大气运动状态演变，预测未来天气。

2.数据同化角色：NWP模型初始时刻的状态（初始场）存在误差。数据同化技术将观测到的真实大气状态信息（实测数据）有效地融入模型初始场或模型运行过程中，以修正模型误差，提高初始场质量和预报准确率。

四、

气象信息可视化重要性与方法：

1.重要性：将复杂的气象数据（特别是时空分布数据）以图形、图像等形式直观展示，便于理解气象规律、发现异常、辅助决策和有效沟通。

2.常用方法：

*等值线图：绘制数据值相等的点连接成的线，用于展示气压、温度、高度、降水量等场的分布。

*散点图：用于展示站点气象要素的时空分布或不同变量间的关系。

*填充雨量图/云图：用不同颜色或灰度填充表示不同强度的降水或云层覆盖，直观性强。

*3D图形/动画：用于展示大气流场、温度场、湿度场等的三维结构和动态演变。

五、

雷电影响因素与接闪器原理：

1.雷电影响因素：大气电场（主要是正负电荷分离和积累）、湿度（影响电荷分布和空气导电性）、温度（影响空气对流和电离）、气流（促进电荷分离和风暴发展）等。

2.接闪器原理：接闪器通过其高出被保护物的形态和良好的导电性，在雷云放电过程中，优先吸引雷电先导向其发展，使其与大地形成通路，将雷电流安全导入大地，从而保护附近的建筑物、设备免受雷击直接损坏。

六、

气象应用场景举例与分析：

1.场景选择（示例）：机场运行安全。

2.气象影响：低能见度（雾、霾）、雷暴（风、冰雹、雷击）、强降水、结冰、大风、低空风切变等天气现象直接影响飞机起降安全、地面运行效率及旅客舒适度。

3.气象服务应用：

*精准预报：提供高时空分辨率、高精度的短临预报（如分钟级能