兰大《数值天气预报》14秋在线作业答案
兰大《数值天气预报》14秋在线作业1试卷总分：100 测试时间：--
一、多选题（共1道试题，共4分。）
1.准地转正压简单模式尚能描述中纬度大尺度运动（ ）的特征，能够反映大气运动的某些整体性质，及控制大范围环流演变的主要波动——Rossby波
A. 准水平
B. 准静力平衡
C. 准地转平衡
D. 准垂直平衡
满分：4分
二、判断题（共24道试题，共96分。）
1.实际风场只包含旋转部分，不包含辐散部分
A. 错误
B. 正确
满分：4分
2.若格点很大，用消去法或矩阵求逆等方法求其精确解，要花费很多的计算时间。在数值预报中常用张弛法，即用逐次遇近方法或称迭代方法来求解
A. 错误
B. 正确
满分：4分
3.A很小时，物理解的振幅近于解析解振幅A，计算解振幅则很小。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
4.静力方程的差分格式与气压梯度力的差分格式相协调才能最大限度地提高气压梯度力的计算精度。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
5.在数值的计算中，固有舍入误差，也会产生这种波动分量而导致计算不稳定。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
6.一般将保持能量守恒的差分方程称为能量守恒格式，保持能量和位涡拟能守恒的差分方程称能量和饱禺拟能守恒格式等等。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
7.从物理上考虑，有限区域模式的水平侧边界条件应该是不随时间变化的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
8.所谓变分初始化方法，是根据变分原理，使初姑资料在某种动力约束条件下进行调整，从而使各要素场之间达到协调一致。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
9.资料同化基本含义之一如何合理地利用各种精度不同的非常规资料，把它们与常规资料融合为一个有机的整体，为数值预报提供—个更好的初始场
A. 错误
B. 正确
满分：4分
10.辐散对降水的形成和系统的发展有着重要的作用，实测资料中的地转偏差一部分是由于观测误差和分析不正确造成的，但也有一部分反映了实际大气运动的非地转性质，因此采用严格的地转风或无辐散风作为初姑风场则是不恰当的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
11.早期的数值天气预报主要是利用来自全球各地气象观测站的常规气象资料，通过客观分析，将这些不规则分布的观测资料插值到规则网格点上，经过必要的协调处理后，为数值模式提供初值
A. 错误
B. 正确
满分：4分
12.大气中的水汽相变过程是影响大气运动的重要物理过程之一，尤其是水汽凝结所释放的潜热．不仅是低纬地区扰动发展的主要能源，而且对中高纬地区天气系统的演变发展也有重要影响
A. 错误
B. 正确
满分：4分
13.以气压p作为铅直坐标的坐标系称p坐标系
A. 错误
B. 正确
满分：4分
14.风场中考虑并引入合理的辐散部分是十分必要的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
15.等位温面的空间分布反映了大气的热力结构，因此，采用位温坐标系研究绝热运动是方便的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
16.数字滤波法是一种基于数字滤波原理的初始化方法
A. 错误
B. 正确
满分：4分
17.一方面小尺度运动的发生发展需要一定的大尺度环境条件，另一方而小尺度运动发生发展后又会引起大尺度环境场的变化，即对大尺度运动具有反馈作用
A. 错误
B. 正确
满分：4分
18.水平侧边界条件更不易正确给出，也容易出现虚假的水平散度，从而会激发出虚假的重力惯性波，这表明原始方程模式对初值特别敏感，若不加抑制，将导致计算失败
A. 错误
B. 正确
满分：4分
19.由于重力惯性外波是快波，这给时间积分也带来了新问题
A. 错误
B. 正确
满分：4分
20.正规模初始化方法并不是直接调整初始时刻的分析场，而是先将模式动力方程组线性化，决定出它的正规模，即线性化方程组中空间算符的特征函数，再将场变量按这些函数展开，可将原方程变换为关于展开系数的方程，最后按一定的初始化约束条件对快波的展开系数作适当的修正，即可使初始场中的快波被滤除或受到限制
A. 错误
B. 正确
满分：4分
21.动力迭代法的不足之处是这种方法所固有的阻尼作用只依赖于频率，不能区别大尺度的重力惯性波和较小尺度的Rossby波，而且花费的计算时间较多
A. 错误
B. 正确
满分：4分
22.平衡方程常用于确定原始方程模式的初值
A. 错误
B. 正确
满分：4分
23.量研究结果表明，边界层厚度并非是定常的，不仅由边界层内的湍流传性所决定，而且与边界层顶的垂直运动以及自由大气中积云活动所引起的夹卷作用有关
A. 错误
B. 正确
满分：4分
24.能量守恒是指一系统中能量变化完全是由于通过这个系统边界能量净输送所引起的。
A. 错误
B. 正确
《数值天气预报》14秋在线作业2
试卷总分：100 测试时间：--
一、多选题（共1道试题，共4分。）
1.模式大气的一些整体性质是平流过程中全球大气（ ）和不计地球自转作用，无辐散大气涡度拟能守恒和水平尺度守恒(平均波数守恒)。
A. 动量守恒
B. 质量守恒
C. 全球大气总能量守恒
D. 全球大气位涡相位涡拟能守恒
满分：4分
二、判断题（共24道试题，共96分。）
1.中高纬度大尺度运动近似满足地转平衡，但这种平衡是相对的平衡，运动中的平衡，即中纬度大尺度运动—方面近似地满足地转平衡，另一方面这种平衡又不断遭到破坏，破坏了的地转平衡正是通过重力惯性波对非地转能量的频散才又重新建立起新的平衡的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
2.控制模式大气运动的方程组称为“大气模式”或“预报模式”，它自然是严谨方程组的简化形式。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
3.风场中考虑并引入合理的辐散部分是十分必要的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
4.能量守恒是指一系统中能量变化完全是由于通过这个系统边界能量净输送所引起的。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
5.一个合理的有限差分格式，应当使差分方程保持微分方程的基本物理特性
A. 错误
B. 正确
满分：4分
6.动力迭代法的最大好处是利用了原始方程模式的动力特征使风压场自动进行调整，有效地去除重力惯性波的高频部分
A. 错误
B. 正确
满分：4分
7.原始模式中湿物理过程对初始水汽场也十分敏感，模式积分起始阶段的虚假降水不会激发出高频振荡
A. 错误
B. 正确
满分：4分
8.在数值的计算中，固有舍入误差，也会产生这种波动分量而导致计算不稳定。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
9.早期的数值天气预报主要是利用来自全球各地气象观测站的常规气象资料，通过客观分析，将这些不规则分布的观测资料插值到规则网格点上，经过必要的协调处理后，为数值模式提供初值
A. 错误
B. 正确
满分：4分
10.动力初始化方法的优点是综合利用了观测资料中的风压场信息，所得到的初值与模式也具有较好的动力协调性
A. 错误
B. 正确
满分：4分
11.大气中的凝结过程就其产生的原因来说，可分为大尺度上升运动造成的凝结和积云对流过程中产生的凝结，这两种不同性质的凝结过程分别造成大范围稳定降水和局地强对流降水。研究结果表明，很多灾害性暴雨天气常常是这两种过程共同造成的结果
A. 错误
B. 正确
满分：4分
12.以气压p作为铅直坐标的坐标系称p坐标系
A. 错误
B. 正确
满分：4分
13.量研究结果表明，边界层厚度并非是定常的，不仅由边界层内的湍流传性所决定，而且与边界层顶的垂直运动以及自由大气中积云活动所引起的夹卷作用有关
A. 错误
B. 正确
满分：4分
14.地心引力与惯性离心力，只是空气微团的坐标函数，可将两力合并在—起称为重力
A. 错误
B. 正确
满分：4分
15.在数值模式中合理引入这两种凝结过程，一方面可预报云和降水等重要天气现象，另一方面也可以描写凝结潜热释放对大气运动过程的反馈作用
A. 错误
B. 正确
满分：4分
16.半隐式格式是我国气象学家在1961年首先提出来的，后来经过许多人发展、完善，规已在数值天气预报中被广泛应用
A. 错误
B. 正确
满分：4分
17.原始方程模式同时描写了大气运动的准地转演变过程和地转适应过程，这是与过滤模式最基本的区别
A. 错误
B. 正确
满分：4分
18.用差分方法求解时，因截断误差、舍入误差．也会出现小尺度扰动，这些小尺度扰动还会因线性计算不稳定和非线性计算不稳定虚假地增长起来，致使计算失败
A. 错误
B. 正确
满分：4分
19.气压梯度力项的差分格式除满足垂直积分约束条件外，还应与静力平衡方程的差分格式相协调。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
20.资料同化基本含义之一如何合理地利用各种精度不同的非常规资料，把它们与常规资料融合为一个有机的整体，为数值预报提供—个更好的初始场
A. 错误
B. 正确
满分：4分
21.数字滤波方法在原理和方法上都很简洁，可适用于各种不同的模式，在调整风压场的同时，也对温度场和水汽场进行调整，对初始风压场不平衡和湿物理过程所激发出的重力惯注波有很好的过滤作用，能得到与模式物理过程相协调的初值
A. 错误
B. 正确
满分：4分
22.虚假的计算波的出现，完全是出于时间微商取中央差分，差分方程对时间而言是二阶的缘故
A. 错误
B. 正确
满分：4分
23.对于任意足够小的时间步长小于一确定的时间内，差分方程的数值解是初值一致有界函数，则称差分格式是稳定的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
24.地形对大气运动的动力强迫作用是通过上边界来实现的
A. 错误
B. 正确
《数值天气预报》14秋在线作业3
试卷总分：100 测试时间：--
一、多选题（共1道试题，共4分。）
1.常用的动力初值化方法包括（ ）
A. 动力迭代法
B. 数字滤波法
C. 正规模法
满分：4分
二、判断题（共24道试题，共96分。）
1.离散形式的数值模式在能量关系上与连续大气保持一致，可以避免引进虚假的能量来源，更为合理地模拟大气中的物理过程，同时也是抑制计算不稳定的一项有效措
A. 错误
B. 正确
满分：4分
2.取静力平衡近似可以滤去声波，所以p坐标系中基本方程组是不含声波的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
3.假设大气维持静力平衡，扰动垂直气压梯度力被重力所平衡，就不可能产生沿垂直方向传播的声波
A. 错误
B. 正确
满分：4分
4.声速是慢波
A. 错误
B. 正确
满分：4分
5.虚假的计算波的出现，完全是出于时间微商取中央差分，差分方程对时间而言是二阶的缘故
A. 错误
B. 正确
满分：4分
6.在山区容易造成风压场之间的不协调，并激发出虚假的惯性重力波，甚至造成计算不稳定。在考虑地形时，更应注意静力方程和水平气压梯度力差分格式的精度
A. 错误
B. 正确
满分：4分
7.水平侧边界条件更不易正确给出，也容易出现虚假的水平散度，从而会激发出虚假的重力惯性波，这表明原始方程模式对初值特别敏感，若不加抑制，将导致计算失败
A. 错误
B. 正确
满分：4分
8.波动能量在空间的频散性质是地转适应的—个根本问题。数值模式模拟地转适应过程的能力，决定于对高频重力惯性波的模拟能力，即决定于对重力惯性波额散关系的模拟能力
A. 错误
B. 正确
满分：4分
9.原始模式中湿物理过程对初始水汽场也十分敏感，模式积分起始阶段的虚假降水不会激发出高频振荡
A. 错误
B. 正确
满分：4分
10.刚体边界条件假定法向速度为零，不存在穿越边界的流进流出，即边界处没有质量和动量交换，所以可保证计算区域内的总质量和总通量守恒
A. 错误
B. 正确
满分：4分
11.原始方程模式的物理性能比过滤模式更完善，所能描述的大气动力过程更接近实际过程。但将原始方程模式用于实际的数值预报中去，将会遇到一些特殊问题，需要研究解决。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
12.动力初始化方法的优点是综合利用了观测资料中的风压场信息，所得到的初值与模式也具有较好的动力协调性
A. 错误
B. 正确
满分：4分
13.数值模式的初始条件是指初始时刻各气象要素场在规则网格点上的值，简称初始场或初值
A. 错误
B. 正确
满分：4分
14.泰勒级数展开可用来建立微商的有限差分近似
A. 错误
B. 正确
满分：4分
15.一方面小尺度运动的发生发展需要一定的大尺度环境条件，另一方而小尺度运动发生发展后又会引起大尺度环境场的变化，即对大尺度运动具有反馈作用
A. 错误
B. 正确
满分：4分
16.虽然对大尺度运动而言，辐散分量远小于旋转分量，但前者的天气学意义和动力学意义却是不容忽视的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
17.当非线性项中包含有非绝热过程的参数化方案时，很容易导致迭代格式发散，必须采用一些特殊的处理方法
A. 错误
B. 正确
满分：4分
18.在x-t平面上空间网格距(或简称格距)和时间步长来表示运动方程
A. 错误
B. 正确
满分：4分
19.如果对于一确定的时间，在给定的积分区域内，当空间和时间步长趋于零时，差分方程的解逼近微分方程的解（即解得截断误差趋于零），则称差分方程是收敛的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
20.研究大尺度运动时，基本方程组中可取静力平衡近似，即在第三运动方程采用静力平衡方程。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
21.若格点很大，用消去法或矩阵求逆等方法求其精确解，要花费很多的计算时间。在数值预报中常用张弛法，即用逐次遇近方法或称迭代方法来求解
A. 错误
B. 正确
满分：4分
22.静力初始化，就是利用风压场之间的某种平衡关系，由其中的一个场求解出另一个场
A. 错误
B. 正确
满分：4分
23.辐散对降水的形成和系统的发展有着重要的作用，实测资料中的地转偏差一部分是由于观测误差和分析不正确造成的，但也有一部分反映了实际大气运动的非地转性质，因此采用严格的地转风或无辐散风作为初姑风场则是不恰当的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
24.一些新的初值处理方法，则更加强调初值与模式物理过程之间的协调洼，提出门干绝热初始化或物理初始化的概念
A. 错误
B. 正确
《数值天气预报》14秋在线作业4
试卷总分：100 测试时间：--
一、多选题（共1道试题，共4分。）
1.处理初值的具体方法很多，相应的初值大致可分为四种类型，即：（ ）
A. 静力初值
B. 动力初值
C. 正规模初值
D. 变分初值
满分：4分
二、判断题（共24道试题，共96分。）
1.研究大尺度运动时，基本方程组中可取静力平衡近似，即在第三运动方程采用静力平衡方程。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
2.当非线性项中包含有非绝热过程的参数化方案时，很容易导致迭代格式发散，必须采用一些特殊的处理方法
A. 错误
B. 正确
满分：4分
3.求得差分方程的分析解是极困难的，因此依赖分析解寻找计算稳定性条件局限性很小
A. 错误
B. 正确
满分：4分
4.虽然对大尺度运动而言，辐散分量远小于旋转分量，但前者的天气学意义和动力学意义却是不容忽视的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
5.正规模初始化方法并不是直接调整初始时刻的分析场，而是先将模式动力方程组线性化，决定出它的正规模，即线性化方程组中空间算符的特征函数，再将场变量按这些函数展开，可将原方程变换为关于展开系数的方程，最后按一定的初始化约束条件对快波的展开系数作适当的修正，即可使初始场中的快波被滤除或受到限制
A. 错误
B. 正确
满分：4分
6.实际风场只包含旋转部分，不包含辐散部分
A. 错误
B. 正确
满分：4分
7.虚假的计算波的出现，完全是出于时间微商取中央差分，差分方程对时间而言是二阶的缘故
A. 错误
B. 正确
满分：4分
8.风场中考虑并引入合理的辐散部分是十分必要的
A. 错误
B. 正确
满分：4分
9.声速是慢波
A. 错误
B. 正确
满分：4分
10.动力法缺陷是不能对大量非模式变量的资料(如卫星探测辐射率，雷达回波，降水量资料等)直接进行同化
A. 错误
B. 正确
满分：4分
11.静力初始化，就是利用风压场之间的某种平衡关系，由其中的一个场求解出另一个场
A. 错误
B. 正确
满分：4分
12.静力初始化方法最为简单，在早期的过滤模式中被普通采用，不足之处是不能充分利用观测资料中的有效信息
A. 错误
B. 正确
满分：4分
13.动力迭代法的最大好处是利用了原始方程模式的动力特征使风压场自动进行调整，有效地去除重力惯性波的高频部分
A. 错误
B. 正确
满分：4分
14.用于数值模式中的边界层参数化理论，主要有基于半经验半理论的混合长理论，基于因次分析的相似理论，以及Deardorff提出的非定常边界层参数化理论
A. 错误
B. 正确
满分：4分
15.行波解是处理平流方程的一般方法
A. 错误
B. 正确
满分：4分
16.连续空间点就由离散网格点代替了，我们不再求连续空间中任一点的解，只求离散网格点上的解。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
17.研究和试验结果表明，初始条件和边界条件的处理方法对数值天气预报的质量有直接影响
A. 错误
B. 正确
满分：4分
18.A很小时，物理解的振幅近于解析解振幅A，计算解振幅则很小。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
19.大气运动不论在空间上还是时间上具有广阔的尺度谱，存在性质不同的各种波动
A. 错误
B. 正确
满分：4分
20.重力惯性波是由地转偏差(或水平速度散度)激发出来的，初始风场给定的不正确，在初始时刻就含有虚假的水平散度
A. 错误
B. 正确
满分：4分
21.所谓正规模，是指正交规范化(即标准化)的波解
A. 错误
B. 正确
满分：4分
22.差分方程和微分方程的差别大小与步长的某一次方同阶，当空间和时间步长等趋于零时，差分方程无限逼近微分方程，满足这一要求的差分格式，称为与相应的微分方程相容的（或一致的）差分格式。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
23.资料同化基本含义之一如何合理地利用各种精度不同的非常规资料，把它们与常规资料融合为一个有机的整体，为数值预报提供—个更好的初始场
A. 错误
B. 正确
满分：4分
24.对于大气大尺度运动的短时间的数值预报，早期常把实际大气视为绝热的、无新生的干燥大气。
A. 错误
B. 正确
满分：4分
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