中国科学院西北生态环境资源研究院硕士研究生入学考试

《大气物理学与大气环境基础综合》考试大纲

本《大气物理学与大气环境基础综合》考试大纲适用于中国科学院西北生态环境资源研究院大气科学学科有关专业的硕士研究生入学考试。大气物理学、大气环境学和大气化学是大气科学的重要分支，是许多专业学科的基础理论课程。本考试大纲由3个部分组成：《大气物理学》考试大纲、《大气化学》考试大纲和《大气环境学》考试大纲，考试内容各占三分之一。

第一部分 《大气物理学》考试大纲

大气物理学考试内容主要包括大气组成与物理特性及其垂直结构、大气探测与遥感的方法和技术、大气辐射学、云雾和降水物理学等几大部分。要求考生对这几部分的基本概念有较深入的了解，掌握描述大气状态和变化的基本原理和公式及其应用，了解现代大气物理学的一些前沿问题及与其他学科交叉的发展动向，具有一定的综合运用大气物理学知识分析和解决问题的能力。

一、考试内容

（一）大气的组成与垂直结构

1．地球大气的主要组成成分与来源

2．描述大气状态及其变化的主要物理量

3．天气、气候和环境变化中起重要作用的大气微量成分

4． 气的垂直结构（分层）及其形成的主要原因

5．大气静力学及压-高公式的应用

6．太阳及其他行星大气的组成与特征

（二）大气探测和遥感的方法与技术

1．气象要素（温度、湿度、气压、风和降水）的常规测量方法和技术

2．气象雷达（常规和Doppler雷达）探测的基本原理和探测内容（对象）

3．气象卫星遥感探测大气的基本原理

4．激光雷达探测大气的基本原理（非重点）

5．全球大气监测网的组成与作用

（三）大气辐射学

1．大气分子吸收（谱）

2．大气粒子对辐射的散射理论

3．大气辐射传输理论

4．大气辐射加热或冷却率的计算

5．大气辐射学在大气化学中的基本应用 （非重点）

6．大气辐射学在气候变化中的基本应用

（四）云雾和降水物理学

1．云、雾和降水的分类及其主要特征

2．云和雾形成的主要物理机制

3．降水形成的微物理机制

4．闪电形成的机制

5．人工增雨和消雹的基本原理及其物理基础

6．强风暴的简单模型 （非重点）

二、考试要求

（一）大气的组成与垂直结构

1．认识大气的主要组成成分及其来源；

2．理解和掌握描述大气状态及其变化的主要物理量；

3．认识一些微量但在天气、气候和环境变化中起重要作用的成分；

4．了解大气的垂直结构（分层）及其形成的主要原因；

5．理解并掌握大气静力学的概念，掌握压力-高度公式的推导和应用；

6．了解现代大气物理学研究中的一些问题。

（二）大气探测和遥感的方法与技术

1．了解气象要素（温度、湿度、气压、风和降水）的常规测量方法和技术；

2．理解并掌握气象雷达（常规和Doppler雷达）探测的基本原理和探测内容（对象），掌握雷达气象方程；

3．理解并掌握气象卫星遥感探测大气的基本原理，重点掌握垂直温度廓线卫星遥感探测的原理；

4．理解并掌握激光雷达探测大气的基本原理；

5．认识和理解全球大气监测（网）的作用。

（三）大气辐射学

1．理解并掌握大气分子吸收（谱）；

2．了解太阳和地气系统辐射（谱）的基本特征；

3．理解并掌握大气粒子对辐射的散射理论；

4．理解并掌握大气辐射传输理论和求解过程；

5．理解大气辐射加热或冷却率的概念，掌握其计算公式；

6．一般性地了解大气辐射学在大气化学中的基本应用；

7．了解大气辐射学在气候变化中的基本应用，理解并掌握辐射强迫的概念及其一般性表达式。

（四）云雾和降水物理学

1．认识并掌握云、雾和降水的主要类型及其特征；

2．了解云凝结核、冻结核的作用及水汽凝结和过饱和的概念；

3．熟悉并掌握云和雾形成的主要条件和物理机制；

4．熟悉并掌握降水、降雹形成的微物理机制及微物理过程与动力过程的相互作用；

5．熟悉并掌握贝吉隆（Bergeron）过程；

6．理解并掌握人工增雨和消雹的基本原理及其理论基础。

三、主要参考书目

1. 周秀骥等编著. 高等大气物理学. 北京：气象出版社，1991

2. 邹进上等编著. 大气物理基础. 北京：气象出版社，1982

3. Murry L. Salby, Fundamentals of Atmospheric Physics, Academic Press, 1996

第二部分 《大气化学》考试大纲

大气化学考试内容主要包括大气化学的基本概念；控制大气成分浓度的物理、化学、生物过程；大气微量成分的循环过程；大气气溶胶；大气臭氧；云雾降水化学；大气化学成分变化及其气候环境效应。要求考生对其基本概念有较深入的了解，能够系统地掌握大气化学的基本知识，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。

一、考试内容

（一）大气化学的基本概念

1.地球系统和大气运动的基本特征

2.地球大气的形成和演化过程

3.大气成分及其物理化学性质

4.大气化学的研究意义

5.大气辐射过程、能量过程、动力过程对大气成分的分布和转化的影响

（二）控制大气成分浓度的物理、化学、生物过程

1.源及其分类

2.地表源的特点

3.生物源的物理化学过程

4.非生物源的物理化学过程

5.地表源排放的测量技术

6.微量成分的长距离输送

7.均相和非均相化学过程

8.清除与沉降过程

（三）大气微量成分的循环过程

1.水循环

2.氢循环

3.碳循环

4.氮循环

5.硫循环

（四）大气气溶胶

1.大气气溶胶的基本概念

2.气溶胶粒子的寿命

3.粒子尺度

4.尺度范围及性质

5.粒子浓度

6.粒度谱分布

7.谱分布经验函数

8.气溶胶粒子的产生过程

9.大气气溶胶的化学组成及元素浓度谱分布

10.气溶胶的来源的判定与分析

11.气溶胶的观测实验方法

（五）大气臭氧

1.大气光化学理论

2.氮-氧大气的Chapman光化学平衡理论

3.对流层臭氧

4.平流层臭氧

5.南极臭氧洞问题

6.臭氧的环境效应

7.臭氧观测仪器及技术手段

（六）云雾降水化学

1．云化学

2．雾化学

3．降水化学

4．酸雨问题

5. 酸雨的环境效应

6. 酸雨的观测

（七）大气化学成分变化及其气候环境效应

1．大气化学成分的变化及其成因

2．大气化学成分变化的证据

3．大气化学成分变化的势态

4．大气成分在气候环境系统中的作用及其引起的气候环境效应

5．温室气体与温室效应

6．气溶胶的阳伞效应

二、考试要求

（一）大气化学的基本概念

（1）了解地球系统和大气的基本运动特征和地球大气的形成演化过程。熟悉地球大气的结构。掌握大气组成成分的物理化学性质，特别是微量气体的物理化学性质。能够运用这些知识解释基本的大气化学现象；

（2）了解大气化学的研究内容、研究方法以及研究意义；

（3）掌握大气辐射过程、能量过程和动力过程对大气成分的分布和转化的影响。

（二）控制大气成分浓度的物理、化学、生物过程

（1）了解大气成分的源及其分类。认识地表源的特点。熟悉并掌握生物源和非生物源的物理化学过程；

（2）熟悉地表源排放的测量方法，掌握箱方法和微气象学方法，并会使用这些方法求解排放通量；

（3）了解大气微量成分的长距离输送模式，了解欧拉方法、拉格朗日方法、半欧拉半拉格朗日方法；

（4）理解并掌握均相非均相的化学过程；

（5）熟悉大气化学物质的清除与沉降过程。掌握沉降速率、干沉降过程的阻力模式（空气动力阻力、准薄层阻力、冠层表面阻力及三者关系）、云中清除与云下清除等概念。掌握湿清除过程的实验研究和干沉降的测量。

（三）大气微量成分的循环过程

（1）了解大气水的源汇，水汽的输送与分布以及水汽在大气中的化学变化；

（2）掌握大气中氢的源和汇，浓度分布及化学转化；

（3）掌握大气二氧化碳的循环、大气甲烷的循环、大气一氧化碳的循环、大气中非甲烷碳氢和颗粒有机碳的循环；

（4）掌握大气氧化亚氮的循环、大气氮氧化物NOx的循环、氮化物的化学转化过程；

（5）掌握大气硫化氢的循环、大气氧硫化碳的循环、大气二硫化碳的循环、大气二甲基硫的循环、大气二氧化硫的循环、大气硫酸盐粒子的循环。

（四）大气气溶胶

（1）了解大气气溶胶的基本概念，掌握光学等效直径、空气动力学等效直径和体积等效直径等概念。认识粒子的尺度范围和性质。了解粒子浓度的描述方法；

（2）掌握粒子尺度谱分布的概念，了解浓度谱、质量谱、体积谱和表面积谱的概念；

（3）掌握粒度谱分布的经验描述，熟悉谱分布经验函数：积聚态粒子的负指数谱分布、粗粒子的伍德科克谱分布、伽马谱分布、对数正态分布、对数二次曲线分布；

（4）掌握气溶胶粒子的产生过程：破碎过程、气粒转化过程、光化学烟雾过程；

（5）掌握大气气溶胶的化学成分组成以及元素浓度谱分布规律以及富积因子的概念和作用；

（6）了解气溶胶的有关观测实验方法以及相关的观测仪器。

（五）大气臭氧

（1）了解光化学反应、选择性吸收、量子效应、感光反应等大气光化学的基本理论，理解光化学平衡的概念；

（2）掌握氮-氧的大气光化学平衡理论，了解氧分子对太阳辐射的吸收、臭氧的产生与破坏、氮-氧大气中的臭氧光化学平衡；

（3）对于对流层，掌握臭氧前体物对臭氧的生消作用、臭氧的全球分布与季节变化分布规律；对于平流层臭氧，掌握其生消机制、物理化学特性、时空变化规律；

（4）认识南极臭氧洞问题，掌握其产生机制、环境气候效应，了解臭氧的环境效应、臭氧的观测仪器及技术手段。

（六）云雾降水化学

（1）了解云化学、雾化学、降水化学的基本知识；

（2）充分认识酸雨问题，了解酸雨判别标准、空间分布特征、主要化学过程；

（3）掌握酸雨的环境效应；

（4）了解酸雨的观测。

（七）大气化学成分变化及其气候环境效应

（1）了解大气化学成分的变化及其成因，掌握大气化学成分变化的证据及大气化学成分变化的势态；

（2）系统掌握大气成分在气候环境系统中的作用及其引起的气候环境效应；

（3）掌握温室气体与温室效应；

（4）掌握气溶胶的阳伞效应；

三、要参考书目

王明星，大气化学（第二版），北京：气象出版社，1999

第三部分《大气环境学》考试大纲

大气环境学考试内容主要包括大气环境学概述；大气环境污染；大气污染的气象过程；大气环境评价、预测及管理；酸雨及大气环境酸化；沙尘暴等。要求考生对其基本概念有较深入的了解，能够系统地掌握大气环境学的基本知识，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。

一、考试内容

（一）大气环境学概述

1.大气环境学研究对象和内容
2.大气环境学与其他学科的关系
3.大气环境学展望

（二）大气环境污染
1.大气环境的自然状态
2.大气环境污染的种类和来源
3.大气污染概况
4.大气污染的影响和危害

（三）大气污染的气象过程
1.大气边界层的特征
2.大气湍流扩散的理论处理
3.大气污染物浓度分布的模式计算
4.复杂地形上的大气污染
5.城市和区域大气扩散

（四）大气环境评价、预测及管理
1. 大气环境评价
2. 大气污染预报
3. 大气环境质量管理

（五）酸雨及大气环境酸化
1.酸雨概况
2.酸雨的形成和来源
3.酸雨的数值模拟
4.酸雨对生态环境的影响和危害
5.酸雨的防治对策

（六）沙尘暴
1.沙尘暴概况
2.沙粒的特征及其运动
3.沙尘暴的形成与天气特征
4.沙尘的远距离输送

二、考试要求

（一）大气环境学概述

1.认识大气环境学的主要研究对象和内容；

2.了解大气环境学与其他学科的关系；

3.熟悉现代大气环境学的一些研究方向。

（二）大气环境污染

1.认识并掌握大气的结构、组成、温度及水汽分布；

2.了解大气环境污染物的种类和来源；

3.了解历史上重大的大气污染事件，了解国际及国内大气污染经历的阶段，熟悉中国大气污染形成的主要原因；

4.了解大气污染对人体健康、植物、建筑物、天气及气候的影响。

（三）大气污染的气象过程

1．认识大气边界层分层；

2．熟悉并掌握大气边界层温度、稳定度、风以及大气湍流的特征；

3．了解大气湍流扩散的理论，理解湍流扩散的梯度输送理论、统计理论、相似理论；

4．熟悉并掌握泰勒公式和高斯扩散公式；

5．了解复杂地形上的大气污染特征，包括局地建筑物，山地地形以及水陆交界下垫面对扩散的影响；

6．熟悉城市和区域大气扩散特征，以及中尺度大气扩散模式的分类。

（四）大气环境评价、预测及管理

1．了解大气环境评价的意义和内容；

2．认识大气污染源调查和评价；

3．熟悉大气环境影响评价；

4．熟悉大气污染预报的方法；

5．了解大气环境质量管理的法规政策和制度。

（五）酸雨及大气环境酸化

1．认识酸雨及大气酸沉降；

2．了解酸雨的形成，来源及基本化学过程；

3．了解酸雨的数值模拟研究，包括大气氧化制影响过程，对流云中形成酸雨的数值模拟，云下雨水酸化过程的数值模拟以及酸性物的长距离输送；

4．了解酸雨对生态环境的影响和危害。包括酸雨对农作物的影响和危害，酸雨对森林的影响和危害酸雨对土壤的影响和危害，酸雨对水生生态系统的影响和危害酸雨对建筑物和材料的影响和危害，酸雨对人体健康的影响和危害；

5．了解酸雨的防治对策。

（六）沙尘暴

1.了解沙尘暴危害、沙尘暴天气主要特征、以及沙尘暴强度划分标准；

2.了解世界主要沙尘暴源区，深入了解并掌握中国沙尘暴的时空分布特征、沙尘暴入侵路径；

3.了解沙粒的物理和化学特性；

4.掌握沙粒起动的机理、起动风速以及各类沙粒运动形式5．掌握风流沙结构的基本特征，和输沙率的计算方法；

6．熟悉沙尘暴形成的气候背景、大气环流形势、中小尺度气象特征；

7．熟悉沙尘的远距离输送现象及其数值模拟情况。

三、参考书目

1.黄美元、徐华英、王庚辰编著，大气环境学，气象出版社，2005年10月

2.唐孝炎、张远航、邵敏主编，大气环境化学，高等教育出版社，2006年5第2版