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《气象学基础综合》考试大纲

本《气象学基础综合》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，内容包括动力气象学、天气学和气候学三部分，考试内容各占三分之一。

第一部分 动力气象学

动力气象学是大气科学的重要分支，是许多学科专业的基础理论课程，它的主要内容包括大气运动的基本方程组及基本动力特征、涡旋运动与准地转模式、大气中的波动、大气不稳定理论、热带大气动力学以及大气环流及其数值模拟。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运动的基本方程及其变形，掌握大气中的主要波动类型和小扰动方法，掌握大气中存在的主要的不稳定现象及其产生的条件，掌握热带大气动力学的特征及其与中、高纬度的差异，熟悉大气环流的主要特征并了解大气环流的数值模拟，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）大气运动的基本方程组

1．地球和大气的基本特征

2．运动方程

3．连续性方程

4．状态方程、热力学方程和水汽方程

5．球坐标系中的大气运动方程组

6．局地直角坐标系中的大气运动方程组

7．β平面近似

8． 能量守恒定律

9． 尺度分析和基本方程组的简化

10．地转风与热成风

11．静力平衡

（二）涡旋运动与准地转模式

1．环流与环流定理

2．涡度方程、位涡度方程

3．浅水模型中的涡度方程

4．散度方程与平衡方程

5．准地转模式与准地转位涡度守衡定律

6．准地转位势倾向方程和ω方程

（三）大气中的波动

1．小扰动的波动方程式

2．声波

3．重力波

4．惯性内波与惯性振荡

5．重力惯性外波和重力惯性内波

6．罗斯贝波

7．群速度和上游效应

（四）不稳定理论

1．不稳定的概念

2．惯性不稳定

3．正压不稳定

4．斜压不稳定

5．开尔文-赫姆霍兹不稳定

（五）热带大气动力学

1．热带大气运动的主要特征及其尺度分析

2．混合罗斯贝-重力波和开尔文波

3．积云对流加热参数化

4．第二类条件不稳定（CISK）和台风的发展

（六）大气环流及其数值模拟

1．大气环流

2．角动量平衡和输送

3．热量和水分平衡

4．能量循环

5．大气环流的模拟

6．平流层大气环流

二、考试要求

（一）大气运动的基本方程组

1．熟悉并掌握地球自转角速度、地球的平均半径、标准大气压和标准大气密度的数值；

2．理解并掌握重力、气压梯度力、Coriolis力和β平面近似的概念，熟悉运动方程及其在球坐标下的形式，熟练掌握局地直角坐标系下的大气运动的基本方程组；

3．理解并掌握位温的概念，了解连续性方程、状态方程和热力学方程；

4．了解并掌握大气中主要的能量形式，熟悉能量守恒定律；

5．了解并掌握大气运动的分类及其特征量；理解地转风、热成风和静力平衡的概念，并熟练掌握其公式。

（二）涡旋运动与准地转模式

1．了解环流的物理意义和环流定理；深入理解并掌握涡度、位涡度的概念，能够熟练掌握浅水模型中的涡度方程和位涡度守恒的推导；

2．了解散度方程和平衡方程，掌握准地转模式和准地转位涡度守衡，了解准地转位势倾向方程和ω方程。

（三）大气中的波动

1．理解并熟练掌握小扰动方法，并能灵活运用于方程组的线性化；

2．了解并掌握大气波动的基本类型、特性及其形成的物理条件；

3．深入理解罗斯贝波的基本概念及其动力学性质，掌握经典的罗斯贝长波公式及其频散理论；

4．深入理解并区分波动的相速度和群速度，掌握上游效应的概念。

（四）不稳定理论

1．理解并掌握波动不稳定的概念；

2．了解并掌握大气波动不稳定的基本类型、成因及其不稳定的判据；

3．掌握正压不稳定判据的推导、机理及其与基本气流分布的关系；

4．了解斜压不稳定的Eady模式和两层模式，掌握斜压不稳定的机理。

（五）大气环流及其数值模拟

1．掌握大气环流的基本概念和北半球大气环流的主要观测事实，了解大气环流演变过程中角动量、热量和水分的平衡和输送以及能量的循环；

2．了解大气环流的数值模式和数值模拟；

3．了解平流层和中间层大气运动的基本特征，了解平流层大气运动中准两年振荡和爆发性增温现象；

三、主要参考书目

1  小仓义光著，黄荣辉译. 大气动力学原理．北京：科学出版社，1981

2  叶笃正，李崇银，王必魁．动力气象学．北京：科学出版社，1988

3  刘式适，刘式达．大气动力学．北京：北京大学出版社，1999

第二部分 天气学

天气学是现代气象的重要内容，是许多学科专业的基础理论课程，它的主要内容包括气象天气学的基本概念，如气团、锋面、气旋与反气旋、低槽、切变、高压等，天气基本过程，如寒潮天气过程、降水天气过程、对流性天气过程等，大尺度环流特征，如大气平均环流、低纬度和高原环流系统、东亚季风环流等。要求考生对其基本概念有较深入的了解，能够准确地掌握基本概念，深入理解天气过程，总体了解大气环流特征，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）基本概念

1．气团、锋面

2．气旋与反气旋

3．高低空急流

4．切变线与低涡

5．阻塞高压与副热带高压

6．赤道辐合带与东风波

7．南压高压

8．台风与对流复合体

9．高空槽与高压脊

10．极涡

11．Walker 环流

12．Hadley 环流

13．ENSO事件

（二）天气系统和过程

1．中高纬天气系统

2．低纬天气系统

3．寒潮天气过程

1） 寒潮爆发路径

2） 不同路径对我国天气的影响

3）寒潮预报

4．大型降水天气过程

1） 大范围降水的环流特征

2） 降水的天气尺度天气系统

3） 暴雨的中尺度系统

4） 不同高度急流对暴雨的作用

5）降水的形成与诊断

5．对流性天气过程

1） 雷暴的结构及雷暴天气的成因

2） 中小尺度天气系统

3） 对流性天气预报的物理基础

4）对流性天气的预报方法

6．江淮梅雨天气过程

1） 形成江淮梅雨的东亚大气环流形势

2） 江淮梅雨对流层中低层的天气系统特征

3）江淮梅雨锋的基本特征

（三）环流特征

1．大气环流特征

1） 大气平均环流特征与季节转换

2） 控制大气环流的基本因子与大气环流的基本模型

3） 极地环流概况

4） 热带环流概况

5） 西风带大型扰动

6） 急流

7）东亚环流基本特征

2．低纬度和高原环流特征

1） 低纬度环流的基本特征

2）高原上空环流的基本特征

3．季风环流特征

1） 冬、夏东亚季风环流特征

2）东亚季风的形成

4．东亚季风与低频振荡

（四）大气运动的基本特征

1．大尺度系统的控制方程

1） 影响大气运动的作用力

2） 控制大气运动的基本定律及方程

3） “p”坐标系中的基本方程组

4） 涡度方程、位势倾向方程与方程

5）风场和气压场的关系

2．低纬度大气运动特征

1） 低纬度大气运动的基本特征

2）云团、台风、热带波动和热带气旋运动的基本特征

二、考试要求

（一）准确地掌握基本概念；

（二）了解并掌握东亚天气过程和大气环流演变特征；

（三）深入理解和掌握大气运动的基本特征和控制方程；

（四）具有综合运用所学知识及分析问题和解决问题的能力。

三、主要参考书目

1．朱乾根等编著．天气学原理与方法．第3版．北京：气象出版社，2000

2．伍荣升主编．现代天气学原理．北京：高等教育出版社，2000

第三部分 气候学

气候学是大气科学的一个主要分支，属于全球变化科学研究的范畴，它包括气候系统的基本概念、气候变化的基本特征及表征、气候变化的成因、人类活动对气候变化的影响等一系列基本概念及理论。考生需深入理解和掌握大纲所要求的基本概念和原理，熟悉其研究方法，并具备运用所学知识进行分析和解决问题的能力。

一、考试内容

（一）气候系统

1．传统气候学的定义、研究内容和发展历史

2．当代气候学和经典气候学的差异及其各自的研究方法

3．气候系统的概念、研究内容及所包含的主要过程

4．气候系统各组成部分（大气圈、岩石圈、水圈、冰雪圈和生物圈）

5．气候系统的基本特性（反馈性和敏感性）和可预报性

6．基本气候统计变量的计算及表征

（二）气候系统的能量平衡

1．太阳短波辐射所包括的内容，太阳常数、总辐射、直接辐射、散射辐射、反射率和反射辐射等基本概念

2．地面长波辐射、大气逆辐射和地面有效辐射

3．大气中的辐射传输过程和大气透明系数

4．大气对辐射吸收的主要特点

5．地面辐射平衡方程、大气辐射平衡方程和地气系统辐射平衡方程

6．地－气系统的热量平衡

7．全球能量平衡示意图

（三）气候系统的水分循环

1．气候系统水循环的主要过程

2．地表水分收支方程

3．地气系统的水分平衡

4．全球水循环的示意图

（四）大气环流

1．大气环流形成的物理机制

2．大气环流的基本特征

3．季风的基本概念和形成原因

4．东亚季风的基本特征

（五）地-气相互作用

1．陆地表面过程对气候的作用

2．海洋对气候变化的作用

3．地形对气候变化的作用

4．青藏高原对气候变化的作用

5．冰雪对气候变化的作用

（六）气候变化和模拟

1．气候变化的定义与时期的划分

2．气候变化的原因及与时间尺度的关系

3．气候研究的方法

4．当前气候数值模拟的现状和发展趋势

（七）人类活动和气候变化

1．人类活动对气候变化影响的途径

2．当前主要的温室气体

3．人类活动对气候变化的影响

4．气候变化对人类活动的影响

二、考试要求

（一）气候系统

1．熟练掌握传统气候学的定义、研究内容和发展历史；

2．了解当代气候学和经典气候学的差异及其各自的研究方法；

3．熟悉气候系统的概念、研究内容及所包含的主要过程；

4．理解气候系统各组成部分（大气圈、岩石圈、水圈、冰雪圈和生物圈）的基本特性和各圈层之间的相互作用；

5．了解和掌握气候系统的基本特性（反馈性和敏感性）和可预报性；

6．熟悉和掌握基本气候统计变量的计算及表征的意义。

（二）气候系统的能量平衡

1．准确理解和掌握总辐射、直接辐射、散射辐射、反射率和反射辐射的基本概念；

2．理解和掌握地面长波辐射、大气逆辐射和地面有效辐射；能熟练应用和计算地面有效辐射；

3．了解大气中的辐射传输过程，理解大气透明系数的基本概念；

4．了解大气对辐射的吸收主要特点、温室效应的基本原理；

5．熟知地面辐射平衡方程、大气辐射平衡方程和地气系统辐射平衡方程及各分支过程的物理意义；

6．熟练掌握地表热量平衡方程、大气热量平衡方程和地气系统热量平衡方程；

7．了解全球能量平衡示意图。

（三）气候系统的水分循环

1．掌握气候系统水循环的主要过程，了解当前蒸发计算的几种方法；

2．了解和掌握地表、大气水分收支方程及其各分支过程；

3．熟悉地气系统的水分平衡；

4．了解全球水循环的示意图中的各主要过程。

（四）大气环流

1．理解和掌握大气环流形成的物理因子；

2．清楚的了解大气环流的基本特征；

3．掌握季风的基本概念和形成原因；

4．了解东亚季风的概念、基本特征和形成原因。

（五）陆地、海洋对气候变化的作用

1．掌握陆地表面所包括的主要物理过程，理解和掌握陆地表面过程对气候的作用主要途径，了解陆面影响气候变化的主要因子；

2．地形对气候变化的作用：了解地形对辐射、温度、气流和降水的影响；

3．理解并掌握青藏高原大地形对气候的动力和热力作用；

4．了解冰雪对气候变化影响的主要物理过程，特别是冰雪异常与气候变化相互作用的反馈机制。

（六）气候变化和模拟

1．气候变化的定义与时期的划分：掌握气候变化、气候趋势、气候变动、气候振动、气候波动、气候的周期性、气候不连续性、气候变迁等基本概念，了解气候时间尺度的划分；

2．了解气候变化的原因及与时间尺度的关系；

3．简单了解气候研究的方法，包括地质时期气候变化的研究方法、历史时期气候变化的研究方法、近代气候变化的研究方法、现代气候研究方法；

4．简单了解当前气候数值模拟的现状和发展趋势。

（七）人类活动和气候变化

1．人类活动对气候变化的影响

1）深入理解下垫面变化对气候变化的影响，包括植被状况的改变、城市化的发展等对气候变化的影响；

2）熟悉当前温室气体的种类，了解大气成分的改变对气候变化的影响，特别是工业排放对气候变化的影响，掌握温室效应、全球增暖等基本概念。

2．气候变化对人类活动的影响，主要了解气候与能源、水资源和粮食生产的关系，土地沙漠化与气候的关系等。

三、主要参考书目

1．高国栋，陆渝蓉编著．气候学．北京：气象出版社，1988

2．缪启龙，刘雅芳，周锁铨编著．气候学．北京：气象出版社，1995