南京信息工程大学博士研究生招生入学考试大气物理学科基础考试大纲

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南京信息工程大学博士研究生招生入学考试大气物理学科基础考试大纲

科目名称：大气物理学科基础

第一部分 目标与基本要求  

一、考试目标

考察学生对大气物理学与大气探测学的基本概念、物理原理、实际应用的掌握情况。

主要内容包含大气组成、结构与状态基础、大气热力学原理、大气辐射学等大气物理学相关知识，以及地面气象观测、高空气象观测、气象雷达、气象卫星观测等大气探测学相关知识点，并涉及这些知识点的扩展应用。

二、基本要求

要求学生掌握有关内容的基本概念、数理推导方法、综合分析应用，能够追踪领域前沿发展，具备现代大气物理与大气探测领域所需的扎实的理论功底与实践能力。

第二部分 具体内容

一、大气探测学部分

1.  掌握大气探测的目的、意义；了解大气探测的发展概况；掌握探测仪器的性能指标概念；掌握大气探测的分类、观测的基本原理和要求；了解大气探测的组织实施；掌握大气探测的三性要求。

2.  掌握云的定义、云状的分类；理解云高的器测原理和方法，理解云量的器测原理和方法。

3.  掌握能见度的定义、量化标准及影响因素；掌握能见度器测原理和分类；理解天气现象的分类和常见天气现象的特征。

4.  掌握温度、湿度、大气压强、矢量风的基本概念、探测方法、传感器原理，了解在气象服务中的应用。

5.  掌握辐射的基本概念、探测方法、传感器原理，了解在气象服务中的应用。

6.  掌握积雪、冻土、电线积冰的基本概念、探测方法、传感器原理，了解其在气象服务中的应用。

7.  掌握蒸发量和降水的基本概念、探测方法、传感器原理，了解其在气象服务中的应用。

8.  掌握现代自动气象观测系统的定义、基本组成、主要功能和工作原理，了解其观测数据的特征及其在气象与环境领域的应用。

9.  掌握高空温度、大气压强、湿度的无线电探空仪探测原理，常用高空风的探测方法、原理，了解观测数据特征及其应用。

10. 掌握天气雷达分类，理解雷达可观测的主要参数及其基本原理，了解雷达观测数据的特征及其在气象与环境领域的应用。

11. 掌握激光雷达、微波辐射计与大气成分探测的大气参数及其基本原理，了解其在气象与环境领域的应用。

12. 掌握气象卫星轨道和对应观测平台的特点，理解可见光云图、红外云图上及水汽图上色调的含义，了解数据特征及在气象领域的应用。

二、大气物理学部分

1.  掌握大气主要成分的体积混合比、源汇过程及其基本作用，理解温室气体浓度变化对辐射平衡影响的基本原理；掌握大气气溶胶的定义、主要来源、谱分布基本特征及其在云物理和辐射强迫中的关键作用。

2.  掌握大气垂直分层方法及各层的核心特征；理解对流层顶、平流层臭氧层等关键界面/区域的成因及其在动力、化学过程中的意义。

3.  掌握温度、气压、风矢量等基本要素的定义，比湿、混合比、相对湿度、露点温度等多种湿度参量的定义及相互换算；掌握饱和水气压的概念和计算方法；理解干空气状态方程、湿空气状态方程及虚温概念，能熟练用于计算空气密度、气压等。

4.  掌握大气静力学方程；掌握等温大气、多元大气、均质大气的压高公式及其推；掌握重力位势与位势高度的定义、物理意义及其与几何高度的关系；理解主要气压系统的空间形态特征。

5.  掌握热力学第一定律在大气中的表述；理解气块模型的基本假设、合理性及其在真实大气应用中的局限性。

6.  掌握干绝热递减率，阐明其常数特性的物理原因；理解位温的定义、推导其保守性的条件，并了解应用于大气过程分析

7.  掌握湿绝热过程与干绝热过程的本质区别（潜热释放的影响）；理解相当位温的定义及其近似保守性。

8.  掌握抬升凝结高度、对流凝结高度的概念与图解/计算方法；掌握常用热力学图解的基本结构与设计原理；理解热力学图解或公式，分析对流性不稳定的形成条件；了解定性分析对流天气的触发、发展和能量来源。

9.  掌握辐射强度、辐射通量密度、亮度温度等基本辐射量的定义；掌握普朗克定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律、维恩位移定律，理解其物理内涵；运用朗伯-布格定律计算辐射在介质中的衰减。

10. 掌握分子吸收光谱形成的量子物理学机理；掌握水汽、二氧化碳、臭氧、氧气等主要大气成分在红外和可见光波段的关键吸收带，理解“大气窗口”的分布与应用意义。

11. 掌握瑞利散射和米散射的物理机制、散射强度与波长的依赖关系。

12. 掌握太阳常数、太阳光谱的分布特征；理解日地距离与太阳高度角对到达大气上界太阳辐照度的影响；掌握大气质量数、光学厚度的概念，建立和求解太阳直接辐射传输的简单模型；理解地球和大气长波辐射的源、光谱特征及辐射传输方程的基本框架。

13. 掌握零维全球辐射平衡模型，推导行星有效温度；掌握建立和求解“单层灰体大气模型”，理解定量阐述温室效应的基本原理，并能分析关键参数变化对地表温度的影响；理解辐射强迫的概念及其与全球能量收支变化的关系。

第三部分 有关说明

1、命题说明（可包含题型设计）：

1）考试目标的能力层次的表述

对各考核点的能力要求一般分为三个层次用相关词语描述：

较低要求——了解；

一般要求——理解、熟悉、会；

较高要求——掌握、应用。

一般来说，对概念、原理、理论知识等，可用“了解”、“理解”、“掌握”等词表述；对计算方法、应用方面，可用“会”、“应用”、“掌握”等词。

2）本课程的命题考试是根据本大纲规定的考试内容来确定的、组配试卷，适当掌握试题的内容、覆盖面、能力层次和难易度。

3）试卷中对不同能力层次要求的试题所占的比例大致是：“了解(知识”占15%，“理解(熟悉、能、会)”占40%，“掌握(应用)”占45%。

4）试题主要测验考生对本学科的基础理论、基本知识和基本技能掌握的程度，以及运用所学理论分析、解决问题的能力。

2、参考书目: 《新编大气探测学》，王振会等，气象出版社，2020.

《大气物理学》，银燕等，气象出版社，2019.

3、其他规定：考试方式为闭卷笔试，总分100分，考试时间为120分钟。

4、本科目考试不得使用计算器。

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