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2025年大学《应用气象学》专业题库——气象灾害对文化遗产的影响研究考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、简述洪涝灾害对历史建筑可能造成的哪些主要类型的损害，并说明其作用机制。二、什么是文化遗产的气候脆弱性？影响古代壁画气候脆弱性的主要因素有哪些？三、论述高温干旱天气对室外金属文物可能产生的腐蚀过程及其影响因素。四、简述利用遥感技术监测古建筑群区域小气候特征的基本思路，并列举至少两种可用于该目的的遥感指标。五、某地区预计未来24小时内将遭遇强台风袭击，针对该地区某座具有历史价值的木结构古塔，请提出一个基于气象预警信息的风险管理初步方案，需说明主要考虑因素和应对措施。六、文化遗产气象风险评估通常包含哪些主要环节？试以“冻雨对砖石古墙的影响”为例，说明进行此类风险评估时需要考虑的关键参数。七、比较分析雷暴天气对露天大型石质雕塑和室内纸质古籍文献的潜在威胁有何不同，并说明应对这两种威胁时应采取的不同预防原则。八、在应用气象学知识为文化遗产保护提供支持时，除了传统的气象监测站网，还可以利用哪些现代技术手段？并举例说明其在特定文化遗产保护场景下的应用潜力。九、试述气候变化背景下，极端气象事件对文化遗产保护带来的新挑战，并提出至少三点应对策略。试卷答案一、损害类型：1.物理性损害：墙体浸水、结构变形或破坏、地基冲刷、瓦件松动或脱落、屋顶塌陷、酥碱剥落、风化加剧等。2.化学性损害：材料与水、水中的溶解物发生化学反应，如金属腐蚀加速、碱骨料反应激发、涂层剥落等。3.生物性损害：霉菌、藻类、苔藓等微生物滋生，导致表面污损、材质劣化。4.次生灾害：如长时间浸泡导致的进一步结构破坏、地基不均匀沉降、火灾（若线路短路等）。作用机制：水的渗透、冲刷、冻融循环、溶解、以及水携带的悬浮物和化学物质的侵蚀作用，直接破坏材料的物理结构，或引发/加速化学反应和生物活动，导致文物材质劣化和形态损毁。二、气候脆弱性定义：指文化遗产（及其组成部分）在特定气候条件（包括气象灾害）作用下，发生损害的敏感程度和易损程度。它反映了遗产本身对气候环境变化的反应特性。影响因素：1.材料性质：如岩石类型（孔隙率、吸水性、化学成分）、壁画底层材料、颜料种类等。2.结构特征：如古建筑的材质搭配、构造方式、防水设计等。3.环境位置：如海拔高度、坡向、周边植被覆盖、小气候效应等。4.人类活动：如保护措施（涂层、覆盖）、环境整治、游客活动等。三、腐蚀过程：1.吸收水分：金属文物在高温干旱条件下表面吸附的水分减少，但在后续接触潮湿空气或降水时迅速吸水。2.氧化反应：水作为介质，促进氧气与金属发生电化学氧化反应，生成氧化物（如铁锈）。3.电解作用：如果存在电解质（如水中的盐分），会加速电化学腐蚀过程，形成腐蚀电池。4.应力腐蚀：温度升高可能降低金属的耐腐蚀性能，同时湿热环境可能引起金属内外应力差异，导致应力腐蚀开裂。5.碳酸盐等沉积物影响：干旱期积累的盐分在湿润期溶解，可能堵塞缝隙，或作为催化剂加速腐蚀。影响因素：1.金属材质：不同金属（如铁、铜、铅）的化学活性不同，耐热耐湿性不同。2.环境湿度：湿度越高，腐蚀速率通常越快。3.温度：高温加速化学反应速率，可能降低金属的钝化能力。4.大气成分：氧含量、二氧化碳浓度、二氧化硫、氯离子等污染物会显著影响腐蚀类型和速率。5.材料保护层：是否存在及其完好性。四、基本思路：1.数据获取：利用卫星遥感、航空遥感或地面高光谱相机获取古建筑群及其周边环境的影像数据。2.预处理：对遥感数据进行辐射定标、几何校正、大气校正等处理。3.特征提取：提取地表温度、植被指数、地表反照率、粗糙度等地表参数。4.小气候分析：利用提取的地表参数结合气象数据（如温度、湿度、风速），通过模型分析古建筑群内部及不同区域（如屋顶、墙面、庭院）的温度、湿度等小气候差异。5.结果可视化与解释：将分析结果以图像或图表形式展示，并结合古建筑特点解释小气候特征及其潜在影响。遥感指标：1.表面温度（LandSurfaceTemperature,LST）：反映地表能量平衡和热量状况。2.植被指数（如NDVI,EVI）：指示植被覆盖度和健康状况，影响区域湿度和小气候。3.地表反照率：影响地表吸收太阳辐射的多少。4.地表粗糙度：影响近地风速和污染物扩散。5.热红外图像：直接可视化地表温度分布差异。五、风险管理方案：1.信息获取与预警确认：密切关注气象部门发布的台风路径、强度、风雨等级预警信息。2.风险评估与隐患排查：评估古塔在预期风力等级下的结构安全风险，检查是否有松动的瓦片、掉落的装饰物、地基冲刷隐患等。3.预防性加固措施：对结构薄弱部位进行临时加固（如加设支撑、固定松散部件）。清理塔基周围可能被风吹倒的树木、杂物。4.人员撤离与疏散：如预警级别高，组织古塔周边人员（包括看护人员）撤离至安全地带。5.临时保护措施：对于特别脆弱的表面装饰（如彩画），在条件允许且安全的情况下，可考虑覆盖保护罩（注意覆盖方式需安全且不损伤文物）。6.应急值守与记录：在台风期间安排人员值守，密切监视古塔状态，记录风雨情况及任何异常现象。7.灾后检查与评估：台风过后，在确保安全的前提下，及时检查古塔受损情况，评估风险，为后续修复提供依据。六、主要环节：1.信息收集：收集遗产的材质、结构、历史环境、现状保存状况等基础信息，以及当地的气候数据（常规气象记录、极端事件历史、小气候特征）。2.脆弱性评估：分析遗产对特定气象灾害（如冻雨）的敏感程度和易损性，确定关键影响因素。3.风险评估：结合气象灾害发生的可能性（基于历史数据、气候模型预测）和遗产的脆弱性，评估损害风险等级和潜在影响范围。4.风险管控策略制定：根据风险评估结果，制定预防措施（如改善环境、加装防护装置）和应急响应计划。5.监测与评估：对实施的风险管控措施进行监测，定期评估遗产状态和风险变化。关键参数（冻雨为例）：1.冻雨发生频率与强度：历史发生次数、持续时间、冰层厚度等。2.温度阈值：低于0℃的持续时间、冰冻层的形成与融化温度。3.降雨强度与持续时间：影响冰层积累速度。4.风速：可能导致冰层脱落或对结构造成风荷载叠加。5.遗产材质特性：如砖石的抗冻融性、吸水率、密度，以及连接部位的耐冰载能力。6.地形与微气候：遮蔽情况影响积雪和结冰。7.灾害后环境：融化速率、冰水压力、潜在的次生灾害（如融雪侵蚀）。七、潜在威胁与预防原则：对露天大型石质雕塑：*威胁：强雷电直接击中或附近击中引发火灾；雷电流通过雕塑表面或缝隙导入地下导致石质材料（特别是含水量高时）的电解损伤、酥裂；伴随雷暴的强风导致雕塑移位或部件损坏。*预防原则：安全第一，避免直接雷击和雷电流危害。可安装避雷针或避雷带（设计需专业，避免损坏雕塑本身）。对室内纸质古籍文献：*威胁：雷暴带来的强降雨导致室内积水、湿度急剧升高；雷击引发的火灾造成直接焚毁；雷电流或过电压通过电源、线路引入导致电气设备损坏并殃及文献（静电吸引尘埃、水汽腐蚀）。*预防原则：防止水患和火灾是关键。加强室内防水措施，安装可靠的避雷和防雷接地系统，使用UPS等防浪涌设备保护电路，保持适当的温湿度。不同点总结：露天石雕主要受雷击的直接物理损伤和次生电化学损伤、风荷载影响；室内古籍主要受雷击引发的次生灾害（水、火、电气）以及间接的湿度影响。八、现代技术手段：1.遥感技术（RS）：利用卫星或无人机获取高分辨率影像，监测大范围文化遗产地的地表变化、植被生长状况、微小裂缝、风化迹斑等，进行大尺度风险评估和监测。2.地理信息系统（GIS）：整合遥感影像、地形数据、气象数据、遗产信息等多源空间数据，进行空间分析，如计算遗产地小气候、评估灾害风险分布、规划保护区域。3.物联网（IoT）与传感器网络：布设无线传感器节点，实时监测遗产本体及周边环境的微气候参数（温湿度、光照、风速风向、降雨、土壤含水率等），为风险预警提供即时数据。4.无人机（UAV）：进行高精度测绘、三维建模、倾斜摄影、红外热成像检测、无人机搭载传感器进行局部环境监测或应急侦察。5.大数据与人工智能（AI）：利用历史气象数据、灾害记录、遗产监测数据，通过AI算法预测极端天气事件的发生概率，识别高风险时段，进行智能化的风险评估和预警。应用潜力举例：*无人机热成像：检测古建筑墙壁的内部潮湿或结构异常（如空鼓）。*IoT传感器网络：实时监测石窟内部温湿度变化，及时预警霉菌滋生风险。*GIS与遥感：评估大型遗址公园在暴雨期间的积水风险，规划排水设施。九、新挑战：1.极端事件频率增加与强度增大：更频繁、更强的暴雨、高温、干旱、寒潮、台风等，导致遗产损害事件增多、程度加重。2.气候变化引发次生环境风险：如海平面上升加剧沿海遗址淹没和盐碱侵蚀风险；冻融边界变化导致高寒地区遗址环境恶化。3.气候变化与污染复合影响：气候变化可能加剧大气污染，如酸雨、臭氧浓度升高对材质的加速腐蚀。4.预测难度增加：未来气候变化趋势复杂，极端事件预测精度有待提高，给长期风险管理带来不确定性。应对策略：1.加强监测预警能力建设：结合气候变化背景，提升对极端气象事件及其对文化遗产影响过程的监测、预测和预警水平，发展适应性的风险管
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