2022年南京信息工程大學F05云降水物理學考研大綱

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南京信息工程大學碩士研究生招生入學考試考試大綱

科目代碼：F05

科目名稱：云降水物理學

第一部分 課程目標與基本要求

云、霧、降水物理過程是大氣水循環的核心組成部分，是地球大氣的熱量、水份和動量平衡的關鍵因素，它不僅影響到局地的和短期的天氣過程，也影響到大氣環流和全球氣候的變化。此外，云和降水還會影響大氣污染、大氣雷電和電磁輻射的傳播。

本課程以大氣熱力學和大氣動力學為基礎，研究大氣中水分在各階段所經歷的物理過程，即研究云、霧和降水和形成、發展和消散的物理規律，是大氣科學中最為重要的分支學科之一，是雷達氣象學、天氣導變、強風暴等物理氣象學的核心，與《云動力學》、《云降水物理實驗》等課程相配合，共同構筑專業知識結構的核心框架。

課程教學目標是使學生掌握云降水形成的基本原理，培養學生從微物理角度分析和解決大氣科學問題的能力。

第二部分 課程內容與考核目標

1.緒論

(1)掌握云降水物理學的學科性質和研究意義;

(2)熟悉研究方法體系;

(3)理解學科發展與社會經濟進步的關系;

(4)了解主要研究對象;

(5)了解學科發展歷史;

2.云降水宏觀特征

(1)掌握濕空氣達到飽和的主要途徑

(2)掌握云內濕度和含水量的一般特征、積狀云和層狀云的宏觀特征、熱泡理論、氣團雷暴的結構與生命史;

(3)熟悉鋒面氣旋中的雨帶結構;

(4)了解大氣水循環過程、霧的形成過程與結構特征、卷云的宏觀特征、熱帶氣旋的云系結構特征;

(5)初步了解全球云、霧、降水分布和云的日、季變化;

3.云降水微觀特征

(1)掌握云降水粒子相態和尺度譜分布、云的膠體穩定性;

(2)熟悉云降水粒子譜分布數據處理方法及微物理特征量的計算;

(3)理解不同云降水粒子的尺度譜分布差異;

4.云的形成—核化理論

(1)了解水汽、液水、冰的結構及其與空氣之間的界面特性

(2)掌握核化的概念、可溶性核上的凝結核化過程、柯拉方程及其意義;

(2)熟悉云凝結核和大氣冰核的性質和特點、冰核起核化作用的條件;

(3)理解同質核化的基本性質、同質凍結核化和異質凍結核化的差異;

(4)了解離子和不可溶粒子表面凝結核化的基本特點;

(5)初步了解由化學勢概念導出開爾文公式;

5.云霧粒子的擴散增長

(1)掌握Maxwell方程的推導、擴散系數、導熱系數、擴散增長基本規律、貝吉龍理論及基本規律;

(2)熟悉云滴群凝結增長過程基本規律;

(3)理解冰晶凝華增長處理方法;

(4)了解單滴凝結增長方程的推導過思路、冰晶的形狀與溫度和濕度的關系;

(5)初步了解云滴的起伏凝結增長理論;額

6.暖云降水理論

(1)掌握微滴下落末速度規律、碰撞效率概念及規律、雨滴繁生機制;

(2)熟悉Stokes末速定律推導、連續碰并增長方程的推導及應用;

(3)理解凝結增長與碰并增長的共同作用過程;

(4)了解隨機碰并增長模型、凝結增長過渡到碰并增長的可能機制;

7.冷云降水理論

(1)掌握冷云降水的主要機制、冰質粒繁生機制、“播種云—供應云”降水機制;

(2)熟悉連續碰并增長方程對冰相粒子碰并增長過程的應用;

(3)理解成云致雨的物理總過程;

(4)初步了解大氣冰相粒子的運動特性;

8.冰雹物理基礎

(1)掌握冷雹分層結構的形成機制、干增長和濕增長概念;

(2)熟悉冰雹云結構與冰雹形成過程的關系;

(3)理解干增長和濕增長判據;

(4)了解雹胚與云體溫度的關系;

9.人工影響天氣原理

(1)掌握暖云和冷云增雨、人工抑雹、人工消霧的基本原理;

(2)熟悉人工影響天氣主要催化劑的性質;

第三部分 有關說明與實施要求

1、命題說明(可包含題型設計)：

本課程對各考核點的能力要求一般分為三個層次用相關詞語描述：

較低要求—了解：基礎知識和基本概念;

一般要求—理解：基本原理和物理規律;

較高要求—掌握：理論分析與定量計算。

(1)本課程的命題考試是根據本大綱規定的考試內容來確定的，根據本大綱規定的各種比例(每種比例規定可有5分以內的浮動幅度，來組配試卷，適當掌握試題的內容、覆蓋面、能力層次和難易度)。各章考題所占分數大致如下：

第1-2章： 10%

第3-4章： 20%

第5-6章： 30%

第7-8章： 30%

第 9 章： 10%

(2)其難易度分為易、較易、較難、難四級，每份試卷中四種難易度，試題分數比例一般為2：3：3：2。

(3)試卷中對不同能力層次要求的試題所占的比例大致是：“了解”占10%，理解”占20%，“掌握”占70%。

(4)試題可出現的題型有選擇題、名詞解釋、簡答題、分析論述題、計算題等多種類型。題型舉例

●名詞解釋：冰晶效應

●簡答題：平水面和平冰面飽和水汽壓差的最大值位于什么溫度?這是冰晶效應進行最有效的環境溫度嗎?簡述其理由。

●分析論述題：試述云滴群凝結增長的規律。

2、參考書目:

《云降水物理學》, 楊軍等編著, 氣象出版社, 2011

3、其他規定：考試方式為閉卷筆試，總分150 分(分值在考試科目列表內查詢)，考試時間為180分鐘。

4、本科目考試不得使用計算器。