数值天气预报考试题答案
数值天气预报试卷与答案
大气科学专业《数值天气预报》试卷（A ）1、 请写出σ坐标的定义？并给出水平气压梯度力在σ坐标下的形式？（8分） 答：（1）σ坐标的定义：（4分）（2）根据，气压梯度力在σ坐标下的形式：（2分）进一步利用状态方程有：（2分）2、 大气数值模式可以分为哪几类？（8分）答：大气模式的可以分为：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧斜压原始方程模式正压原始方程模式原始方程模式平衡模式线性平衡模式非地转模式准地转斜压模式准地转正压模式准地转模式过滤模式数值天气预报模式3、 已知地图投影直角坐标系中x 和y 方向的地图投影放大系数分别为m 和n ，请写出散度V•∇、标量平流A V ∇• 的表达式。
（8分）答：V •∇＝mn [⎪⎭⎫ ⎝⎛n U X ∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛m V Y∂∂] （4分）；A V ∇• ＝mU X A ∂∂+nV Y A ∂∂ （4分）4、 请写出A2∇答：22222yAx A A ∂∂+∂∂=∇，2,1,,122)(2Δs A A A x A ji j i j i -++-=∂∂；21,,1,22)(2Δs A A A y A j i j i j i -++-=∂∂最终有：2,,1,11,1,,2)(4)(Δs A A A A A A ji j i j i j i j i j i -+++=∇-+-+（8分）5、 对于一维平流方程：0=+x uc t u ∂∂∂∂（其中c 为常数），时间、空间均采用向前差分格式，写出对应的差分方程，并讨论其稳定性。
（15分）答：（1）差分方程：t u u n i n i ∆-+1＋c x u u ni n i ∆-+1=0；（5分）（2）稳定性讨论：设i Ikx n n i e A u =，将其代入差分方程，可以求得增幅因子G ：x k sin I x k cos G ∆β∆ββ--+=1()()()01111122≤+⇒≤+-+=ββ∆ββx k cos G当01≤-≤β时，该格式为稳定的。
2009年山东省天气预报业务技能考试试卷及答案(十九)
姓名：山东省天气预报业务技能考试试卷答案（天原、雷达理论知识与业务规范共80分）（2009年12月23日）一、填空题(每空0.5分，共24分)1. 现代气象业务体系与国家气象科技创新体系、气象人才体系共同构成气象现代化体系，是中国特色气象事业的主要组成部分。
2. 大气运动受质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律所支配。
3. 描述大气运动的基本方程有运动方程、（连续方程）、（热力学能量方程）及（状态方程）。
4、天气图底图常用的投影法有兰勃脱正形圆锥投影法、（麦卡托圆柱）投影法、（极射赤面）投影法三种。
5、天气预报是根据气象观(探)测资料，应用天气学、动力学、统计学的原理和方法，对某区域或某地点未来一定时段的天气状况作出（定性）或（定量）的预测。
6、气象卫星图像是通过辐射计测量太阳、（地球）和大气所发射的散布在空间的（电磁辐射）而得到的。
7、雷达与卫星探测的区别：雷达是（主动）遥感，本身发射电磁波；而卫星是（被动）遥感，本身不发射电磁波。
8、日本数值预报传真图FXFE782 JMH 180000Z APR 2009 表示这张图是以（ 2006年4月18日0时0分（世界时））资料为初始场制作的（远东地区（FE）700HPA和850HPA24（小时））的预报图。
9、新一代天气雷达系统的应用主要在于对灾害性天气，特别是与风害和冰雹相伴随的灾害性天气的监测和预警。
它还可以提供较大范围降水的定量估测，获取降水和降水云体的风场结构。
10、多普勒天气雷达基本产品中最有用的是反射率因子和径向速度产品，它们是利用雷达识别降水系统的核心数据。
11、GCOS（Global Climate Observing System）是指全球（气候）（观测）系统。
12、运用红外云图估计降水强度时，主要考察云的种类、（云顶亮温）、（云顶面积变化），不同对流单体的合并云的移速和环境场中的湿度条件。
13、超级单体风暴中，灾害性的地面大风通常发生在风暴后侧下沉气流区内，也是中气旋的出流区。
2013年金华预报知识竞赛理论试卷(答案)
2013年金华市气象行业天气预报职业技能大赛理论知识、业务规范试卷答题须知：1、本场考试时间为120分钟，满分100分。
2、本卷考试形式为笔试、闭卷考试。
3、答案一律写在试卷相应答题位置，超出装订线范围一律无效。
除首页填写个人信息外，卷面任何位置出现姓名及其他记号均视为无效卷处理。
一、单选题（共30小题，每题1分，计30分）1、我国雨带的季节性移动主要受哪个天气系统的支配？（D）。
A．台风 B．西风槽C．江淮气旋 D．西太平洋副热带高压2、南压高压是北半球夏季（A）层上最强大最稳定的控制性环流系统。
A．100百帕 B．200百帕 C．300百帕 D．500百帕3、阻塞高压与切断低压都是对流层中、上部大气长波的波幅不断增大后的产物，它们在( C )百帕上表现得最清楚。
A．700百帕 B．500百帕 C．300百帕 D．200百帕4、西太平洋副热带高压和青藏高压（A）。
A．分别是动力性高压和热力性高压 B．分别是热力性高压和动力性高压C．均是热力性高压 D．均是动力性高压5、台风主要发生在( C )N（S）的洋面上。
A．5－10° B．5－15° C．5－20° D．5－25°6、下列何处地方可以用地转风较好地代替实际风？（B）A．赤道地区 B．中纬度自由大气 C．南极 D．北极7、中小尺度天气系统具备以下特征。
（D）A．满足地转平衡，满足静力平衡 B．不满足地转平衡，满足静力平衡C．满足地转平衡，不满足静力平衡 D．不满足地转平衡，不满足静力平衡8、从日常天气图上定性判断大气的斜压性强弱可依据（B）。
A．等压面上等高线的密集程度 B．等压面上等温线的密集程度C．等压面上地转风的大小 D．等压面上等温线的数值大小9、在斜压扰动中涡度因子的主要作用是（B）。
A．使高层系统发展和移动 B．使低层系统发展，高层系统移动C．使低层系统发展和移动 D．使低层系统移动，高层系统发展10、对流性不稳定或位势不稳定层结的判据是（B）。
广东气象理论知识和业务规范参考答案
首届广东省气象行业天气预报技能竞赛理论知识和业务规范部分试卷（闭卷形式考试 2小时30分钟内独立完成）一、填空题（共34题，每空格0.5分，共28分。
请将答案填写在空格位置） 1.《气象灾害预警信号发布与传播办法》中预警信号由名称、图标、标准和防御指南组成，分为台风、暴雨、暴雪、寒潮、霾等共14类。
2.《天气预报等级用语业务规定（试行）》中明确指出，无论是预报、警报还是预警信号，都应明确预报名称、发布单位和发布时间；天气过程或系统影响区域、出现时段、强度、可能造成的影响及防御提示等。
3.根据《热带气旋等级》国家标准（GB/T 19201-2006），热带气旋强度指热带气旋 底层中心附近最大平均风速或最低海平面气压。
4.《精细化天气预报业务规范》中精细天气预报对气象及相关灾害预报而言，就是短期预报要明确灾害性天气落区，短时和临近预报要明确灾害性天气出现的具体时间、位置和强度。
5.发展新世纪新阶段的中国气象事业必须坚持以人为本、服务社会的宗旨，贯彻“强化观测基础，提高预测水平，趋利避害并举，科研业务创新”的战略方针。
6.现代遥感探测信息的综合应用水平和数值天气预报业务技术水平是当今世界用来衡量天气业务化程度和先进性的最重要的标志。
7.遵循气象事业根本特征及其发展规律，建设涵盖综合气象观测系统、单位： 姓名： 准考证号：气象预报预测系统、公共气象服务系统和科技支撑保障系统的现代气象业务体系是气象现代化体系的核心和主要内容。
8.公众气象服务贯彻“以人为本、无所不在、无微不至”的服务理念，丰富公众服务产品，提高精细化服务水平，确保及时准确发布。
9.“三站四网”建设要构建国家气候监测网、国家天气观测网、国家专业气象观测网和区域气象观测网。
10.多普勒雷达主要是由雷达数据采集子系统RDA、雷达产品生成子系统RPG、主用户处理器PUP三个部分构成。
11.根据对流云强度回波的结构特征，风暴分为单体风暴、多单体风暴和超级单体风暴。
气象预报员试题——天气学试题三
气象预报员试题——天气学试题三判断题高空等压面图能清楚地反应出天气和地面天气系统的分布，综合使用各标准等压面图还可以对天气系统的空间结构作进一步的分析研究。
（）错误（天气和地面天气系统→高空气压系统）天气图分析的主要内容是等值线分析。
（）正确每一种等值线都统一地规定了应分析的数值。
如海平面等压线，规定了以10hPa为基准线、间隔1.5hPa分析一条等压线；高空等压面图上的等温线，规定了以0℃为基准线，间隔8℃分析一条等温线。
（）错误（ 1.5 8 →2.54）大气是连续介质，气象要素的变化是逐步过渡的，是连续的，所以等值线应该是均匀平滑的。
（）正确分析等压线要注意与风场配合，等压线要与大范围有代表性的风向基本垂直。
（）错误（垂直→平行）在近地面层，由于摩擦作用，风向与等压线有交角。
一般在海上为15 度左右，在陆地上的平原地区为30度左右。
交角的大小视摩擦力而定。
（）正确等压线通过锋线时应有折角或气旋性弯曲突增现象，折角的尖端应指向低压一侧。
（）错误低压→高压地形等压线通常应分析在山脉的暖空气堆积一侧，并与山脉平行，不能横穿山脉或背风坡一侧。
（）错误（暖→冷）在高空图上，等高线要大体与风向平行，等高线的梯度与风速成反比。
（）×（反比→正比）地面天气图上所填的降水量是以mm为单位的。
字母“T”表示微量。
（）正确地面天气图上风向以矢杆表示，矢杆方向指向站圈，表示风的来向；风速以矢羽表示，矢羽一长划表示8米/秒，矢羽一短划表示4米/秒。
（）错误（8 4→4 2 ）天气分析中，使用的垂直剖面图有两种，即时间垂直剖面图和空间垂直剖面图。
（）正确时间垂直剖面图表示的是某一测站上空大气状态随时间变化的情况。
（）正确在垂直方向上，冷性低压随高度增高而加强，暖性低压随高度增高而减弱；冷性高压随高度增高而减弱，暖性高压随高度增高而加强。
（）正确从垂直方向看，低压中心随高度向暖区倾斜，高压中心随高度向冷区倾斜。
数值分析在气象学中的应用例题和知识点总结
数值分析在气象学中的应用例题和知识点总结气象学作为一门研究大气现象和过程的科学，其发展离不开数学方法和工具的支持。
数值分析作为数学的一个重要分支，在气象学中发挥着至关重要的作用。
它为解决气象学中的复杂问题提供了有效的手段，帮助气象学家更好地理解和预测天气变化。
接下来，我们将通过一些具体的例题来展示数值分析在气象学中的应用，并总结相关的知识点。
一、数值分析在气象学中的应用例题例题 1：天气预报中的数值天气预报数值天气预报是气象学中应用数值分析最广泛的领域之一。
通过建立大气运动的数学模型，利用数值方法求解这些方程，可以预测未来一段时间内的天气状况。
假设我们要预测某地区未来 24 小时的气温变化。
首先，我们需要建立描述大气热传递过程的偏微分方程，例如热传导方程和对流扩散方程。
然后，将该地区的初始气温、地形、风速等数据作为初始条件和边界条件。
接下来，使用有限差分法或有限元法等数值方法将连续的偏微分方程离散化为代数方程组。
最后，通过计算机求解这些代数方程组，得到未来不同时刻该地区的气温分布。
例题 2：气候模型中的数值模拟气候模型用于研究长期的气候变化趋势。
在气候模型中，数值分析同样不可或缺。
例如，考虑全球气候模型中的海洋环流模拟。
海洋环流对全球气候有着重要影响。
我们可以建立描述海洋中水流运动的纳维斯托克斯方程，并结合热力学方程来模拟海洋的温度和盐度分布。
通过使用数值方法，如谱方法或混合有限元有限差分法，对这些方程进行求解，可以了解海洋环流的变化及其对气候的影响。
例题 3：大气污染物扩散的数值模拟在研究大气污染物的扩散过程时，数值分析也能发挥作用。
假设一个工厂向大气中排放污染物，我们要预测这些污染物在一定时间内的扩散范围和浓度分布。
可以建立描述污染物扩散的对流扩散方程，同时考虑大气的风速、湍流等因素。
使用数值方法求解该方程，能够为环境保护和决策提供依据。
二、数值分析在气象学中的知识点总结1、数值方法的选择在气象学应用中，需要根据问题的特点选择合适的数值方法。
第二届绍兴市天气预报技能竞赛理论卷参考答案(打印版0724)
绍兴市第二届天气预报技能竞赛试卷（理论知识和业务规范）参考答案说明：1、本卷考试时间为90分钟，满分100分。
2、本卷包括天气学原理与方法、多普勒天气雷达与业务应用、天气预报业务技术规范。
3、本卷考试形式为笔试、闭卷考试。
4、答案一律写在答题卷相应位置（空格或空白处）上，在试卷上作答无效。
一、填空题（共30小题60个空，每空0.5分，计30分）1. 预报西太平洋台风的移动路径，主要着眼于（太平洋副热带高压）和（西风带槽脊）的位置及其强度变化。
2. 锋面移动速度取决于锋面两侧风速垂直于锋面的分量大小及（风向），当无垂直于锋面的风速时，锋面呈（准静止状态）。
3. 在分析各层饱和程度时，在各层等压面上分析等T-Td线，通常（T-Td）≤（ 4～5℃）作为湿区，（T-Td）≤（ 2℃）为饱和区。
4. 影响我国降水的主要行星尺度系统有西风带长波槽、阻塞高压、（副热带高压）、（热带环流）。
5. 中尺度雨团是由10km左右的降水单体所组成的，与中尺度雨团相配合的中尺度系统有中尺度低压、中尺度辐合中心、（中尺度辐合线）和（中尺度切变线）等。
6. 当大气处于弱的层结稳定状态时，在垂直方向上不能有上升气流的强烈发展，但在一定条件下可以发展（斜升）气流，这种机制成为（对称不稳定）。
7. 一般将平均风速达到（ 6 ）级以上的风成为大风。
我国常见的大风有冷锋后偏北、（高压后部偏南大风）、低压大风以及台风大风。
8. 我国侯大雨带的南北位移与东亚环流的季节变化关系密切。
一般大雨带位于500hPa（副热带高压脊线）北侧8-10纬度，100hPa（青藏高压）的北侧，副热带西风急流的南侧。
9. 在0℃层附近，反射率因子回波突然（增加），会形成零度层亮带。
零度层亮带通常在（高于2.4°）的仰角比较明显。
P4910. 多普天气雷达使用低脉冲重复频率PRF测（反射率因子）,用高脉冲重复频率PRF测（速度）。
（43）11. 产生对流风暴的环境条件包括（大气热力层结）、垂直风切变、水汽分布和（触发机制）。
2023年预报员竞赛真题
2023年预报员竞赛真题第一部分：天气数据分析1.1 问题描述请根据以下给定的天气数据，进行分析并回答以下问题：天气数据（单位：摄氏度）：•2023年1月1日：-2°C•2023年1月2日：0°C•2023年1月3日：3°C•2023年1月4日：-1°C•2023年1月5日：2°C请回答以下问题：问题1： 1月份的平均温度是多少摄氏度？问题2：在这5天中，最低温度和最高温度分别是多少？1.2 解决方法问题1：为了求得1月份的平均温度，我们需要先计算出这5天的总温度，然后除以5。
计算过程如下：总温度 = -2 + 0 + 3 + (-1) + 2 = 2°C平均温度 = 总温度 / 5 = 2 / 5 = 0.4°C因此，1月份的平均温度是0.4°C。
问题2：为了求得最低温度和最高温度，我们需要对给定的天气数据进行比较。
计算过程如下：最低温度 = -2°C最高温度 = 3°C因此，在这5天中，最低温度是-2°C，最高温度是3°C。
第二部分：天气预报分析2.1 问题描述请根据以下给定的天气预报数据，进行分析并回答以下问题：天气预报数据（单位：摄氏度）：•2023年1月6日预报：0°C•2023年1月7日预报：4°C•2023年1月8日预报：2°C•2023年1月9日预报：-1°C•2023年1月10日预报：3°C请回答以下问题：问题1：根据天气预报数据，哪一天的预报温度最高？问题2：根据天气预报数据，哪一天的预报温度最低？2.2 解决方法问题1：为了找到预报温度最高的一天，我们需要比较给定的天气预报数据。
计算过程如下：最高预报温度 = 4°C因此，根据天气预报数据，预报温度最高的一天是2023年1月7日。
问题2：为了找到预报温度最低的一天，我们需要比较给定的天气预报数据。
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克服的办法:
(1)进行空间和时间平滑,滤去短波分量
(2)在方程中加入人工扩散项
(3)构造具有隐式平滑或者某种选择性衰减作用的差分格式
(4)构造守恒的差分格式.
把（2）代入（1）则有： （3）
利用（3）把P坐标系中的连续方程 展开有：
（4）
又 （理后则有：
（7）
（7）即是 坐标系中的连续方程。
5．原始方程模式与过滤模式有哪些不同之处？(10分)
答: (1)原始方程模式可以描写风场和质量场之间的适应过程，这一过程是通过惯性重力波对能量的频散实现的；在过滤模式中，也会产生不适应，一旦出现则通过地转近似或者其他风压场的诊断关系加以调整，这种调整不是通过大气中的物理过程来实现的，而是强加的，这是两者最本质的区别。
（启动时步采用时间前差格式，东西向边界取周期条件，南北向边界取固定边界条件）。
要求:程序中要有明确的变量说明，所写程序符合Fortran语言基本标准。(20分)
答：微分方程的差分格式为:
启动时刻的差分格式为:
程序略.
3．试分析如下差分形式的地转适应方程的解的频散性质。（20分）
其中
解：设方程有如下形式的波动解
(5)原始方程模式对初值和计算稳定性非常敏感，对于一定的网格，在保证计算稳定的条件下，其所取的时间步长约比过滤模式小一个量级。
6．什么是非线性计算不稳定和混淆误差?非线性计算不稳定有何特点?你知道有那些方法
可以克服非线性不稳定? (10分)
答:非线性计算不稳定是指由于非线性作用产生的不稳定现象.
混淆误差是指: 用有限网格上的函数值只能分解有限的波数,其最短波长为2 ,如果非线性作用产生波长小于2 的分量,则网格系统不能正确的分辨,而把它错误的表示成某一种波长大于2 的波,造成了这种波的误差,这样产生的误差就是混淆误差.
(2)过滤模式受到的限制较多，引入了静力近似，还引入了其他的地转近似或者无辐散近似，而原始方程模式采用的近似条件较少，因而精度高，适用性强。
(3) 原始方程模式可以描述天气发展的快过程，也可以描述天气发展的慢过程，而过滤模式只能描述天气发展的慢过程。
(4) 原始方程模式，不论是正压得还是斜压的，在不考虑地形和摩擦作用的情况下，大气总的绝对角动量守恒，但过滤模式只有个别情形可以保证大气总的绝对角动量守恒。
利用冯-纽曼方法,设 , ,代入上式,化简可以得到增幅因子表达式为:
由于
所以格式绝对稳定.
利用泰勒展开可以得到:
所以 ,时间截断误差为
类似的方法把 , , , 在空间域展开,可以得到截断误差为
2．对线性平流方程：
其中c=2.5, d=0.2,
初始条件为：
请写出时间中央差、空间中央差分的差分格式，并用Fortran语言写出计算程序。
将此解代入差分方程组，并进行消元得
进行消元得频率方程
相应的群速度公式为
由此可知当kd=π/2时，群速度为0，波能量不能频散。当kd=π时，重力惯性波变为纯惯性振荡。
4．已知P坐标系中的连续方程为： ，其中 ，请推导出 坐标系中的连续方程。(20分)
解：对任意变量 有：
(1)
其中 表示 ， ，或者
又 (2)
兰州大学大气科学学院大气科学/应用气象 专业（班）年级课程 数值天气预报
200—200学年第2学期（A）卷期末考试题（120分钟）
考试时间姓 名 学 号
题号
得分
分数
主考教师：隆霄阅卷教师：
1．对线性平流方程：
Crank-Nicolson的差分格式为：
分析其稳定性条件和截断误差。(20分)
解:令 ,则差分格式可以展开为: