中五地理练习卷：气候系统、极端天气与自然灾害（100 分）

2026-11-11

练习卷 · 中五地理 · 气候与灾害

中五地理练习卷，涵盖气压梯度与地转风、气温递减率与山地气候、相对湿度与露点计算、温室气体辐射强迫、洪水重现期与洪峰流量，以及地震波走时与矩震级，附完整答案及评分要点。全卷数值由程式计算并核对。全卷数值由程式计算并核对。全卷数值由程式计算并核对。

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卷面资料　年级：　｜　科目：地理　｜　时限：75 分钟　｜　总分：100 分　｜　题数：24

第一部分：气压梯度与地转风（16 分）

某日天文台录得甲站气压 1016 hPa、乙站气压 1012 hPa，两站相距 400 公里，两站同处北纬 22.5 度。已知空气密度为每立方米 1.2 公斤，地球自转角速度为 7.292 × 10^-5 弧度每秒。所有答案须列出步骤。

#	题目	答案与评分要点
1	求甲乙两站之间的气压梯度，以 hPa/100 km 及 Pa/m 表示。	答案：气压差 = 1016 – 1012 = 4 hPa；气压梯度 = 4 ÷ 400 × 100 = 1.0 hPa/100 km，即 400 Pa ÷ 400 000 m = 0.001 Pa/m。（评分要点：气压差 1 分，hPa/100 km 2 分，Pa/m 2 分）
2	求科氏参数 f 及地转风速，以 m/s 表示（取一位小数）。	答案：f = 2Ω sin φ = 2 × 7.292 × 10^-5 × sin 22.5° = 5.58 × 10^-5 s^-1；地转风速 V = (1/ρf)(dp/dn) = 0.001 ÷ (1.2 × 5.58 × 10^-5) = 14.9 m/s。（评分要点：f 2 分，公式 1 分，代入及答案 2 分）
3	把该地转风速换算为 km/h，并指出实际地面风速通常较低的一项原因。	答案：14.9 × 3.6 = 53.8 km/h；地面摩擦减弱气压梯度力的效应，令风速下降且风向与等压线成一交角。（评分要点：换算 2 分，原因 1 分）
4	说明气压梯度力与科氏力如何共同决定地转风的方向。	答案：气压梯度力由高压指向低压，科氏力在北半球垂直风向并指向右方；两力大小相等、方向相反时，风沿等压线吹，高压在右、低压在左（北半球），此即地转风。（评分要点：两力方向各 1 分，平衡条件 1 分）

第二部分：气温递减率与山地气候（16 分）

某热带沿海城市海平面气温为 28.0 °C，露点为 18.0 °C，环境气温递减率为每公里 6.5 °C。一道潮湿空气块由海平面被地形抬升，干绝热递减率为每公里 10 °C，凝结后湿绝热递减率为每公里 6 °C，抬升凝结高度按每 1 °C 露点差 125 米估算。

#	题目	答案与评分要点
5	求海拔 2 500 米处的环境气温。	答案：气温 = 28.0 – 6.5 × 2.5 = 28.0 – 16.25 = 11.75 °C。（评分要点：递减量 2 分，答案 2 分）
6	求 0 °C 等温线的高度，并说明该高度与雪线的关系。	答案：高度 = 28.0 ÷ 6.5 = 4.3077 km，即约 4308 米；在无其他因素影响下，雪线大致位于 0 °C 等温线附近，故本区雪线约在 4 300 米。（评分要点：计算 3 分，关系 1 分）
7	求空气块的抬升凝结高度及该处气温。	答案：抬升凝结高度 = (28.0 – 18.0) × 125 = 1250 米；该处气温 = 28.0 – 10 × 1.25 = 15.5 °C。（评分要点：高度 2 分，气温 2 分）
8	求山顶（2 500 米）空气块的气温，并与同高度环境气温比较。	答案：山顶气温 = 15.5 – 6 × 1.25 = 8.0 °C；较环境气温 11.75 °C 低 3.75 °C，故空气块比周围空气冷，属不稳定被抬升的一侧。（评分要点：计算 3 分，比较 1 分）

第三部分：相对湿度、露点与凝结（18 分）

某日室内气温 30.0 °C，饱和水汽压为 42.4 hPa，实测水汽压为 25.4 hPa。水汽压与绝对湿度的换算可用绝对湿度（g/m3）= 217 × e ÷ (T + 273.15)，其中 e 为水汽压（hPa）、T 为气温（°C）。20.0 °C 时饱和水汽压为 23.4 hPa。

#	题目	答案与评分要点
9	求相对湿度。	答案：相对湿度 = 25.4 ÷ 42.4 × 100 = 59.9%。水汽压未达饱和，故空气未饱和。（评分要点：公式 2 分，代入 2 分，答案 1 分）
10	以每 5% 相对湿度差对应 1 °C 露点差估算露点。	答案：相对湿度差 = 100 – 59.9 = 40.1%；露点 = 30.0 – 40.1 ÷ 5 = 30.0 – 8.02 = 21.98 °C，约 22.0 °C。（评分要点：湿度差 2 分，答案 2 分）
11	求每立方米空气的含水量（绝对湿度）。	答案：绝对湿度 = 217 × 25.4 ÷ 303.15 = 18.18 g/m3。（评分要点：公式 2 分，答案 2 分）
12	若空气在定压下冷却至 20.0 °C，判断是否出现凝结，并求每立方米凝结水量。	答案：20.0 °C 时饱和含水量 = 217 × 23.4 ÷ 293.15 = 17.32 g/m3；实际含水量 18.18 g/m3 高于此值，故出现凝结，凝结量 = 18.18 – 17.32 = 0.86 g/m3，形成雾或露。（评分要点：饱和值 2 分，判断 1 分，凝结量 2 分）

第四部分：温室气体与辐射强迫（16 分）

大气二氧化碳浓度由 1750 年的 280 ppm 上升至 2020 年的 420 ppm。辐射强迫可用 ΔF = 5.35 × ln(C/C0) 估算（单位 W/m2）。假设每 1 ppm 二氧化碳相当于 7.81 Gt 二氧化碳排放量，近年浓度每年上升约 2.5 ppm。

#	题目	答案与评分要点
13	求 1750 年至 2020 年二氧化碳浓度的增加量及增幅百分率。	答案：增加量 = 420 – 280 = 140 ppm；增幅 = 140 ÷ 280 × 100 = 50%。（评分要点：增加量 2 分，百分率 2 分）
14	求由 1750 年至 2020 年二氧化碳造成的辐射强迫。	答案：ΔF = 5.35 × ln(420 ÷ 280) = 5.35 × ln 1.5 = 5.35 × 0.4055 = 2.17 W/m2，正值表示能量被截留于气候系统内。（评分要点：公式 2 分，代入及答案 2 分）
15	若浓度每年上升 2.5 ppm，求由 420 ppm 增至 560 ppm 所需年数。	答案：所需年数 = (560 – 420) ÷ 2.5 = 140 ÷ 2.5 = 56 年。（评分要点：浓度差 2 分，答案 2 分）
16	求 1750 年至 2020 年期间与该浓度增加相对应的累积二氧化碳排放量。	答案：累积排放 = 140 × 7.81 = 1093 Gt 二氧化碳，但实际留在空气中的只是排放的一部分，其余由海洋及陆地吸收。（评分要点：计算 3 分，说明 1 分）

第五部分：洪水重现期与洪峰流量（18 分）

某低洼乡村位于集水区出口，设计洪水重现期为 50 年。集水区面积 2.5 平方公里，暴雨强度 120 毫米每小时，未城市化时径流系数为 0.65。推理公式为 Q = 0.278 × C × i × A（Q 单位 m3/s，i 单位毫米每小时，A 单位平方公里）。下游河道断面阔 30 米、水深 2.0 米时平均流速 1.8 米每秒。

#	题目	答案与评分要点
17	求该设计洪水的年超越概率。	答案：年超越概率 = 1 ÷ 50 = 0.02，即每年 2%。（评分要点：公式 2 分，百分率 2 分）
18	求未来 30 年内至少发生一次该级洪水的概率。	答案：P = 1 – (1 – 0.02)^30 = 1 – 0.98^30 = 1 – 0.5455 = 0.45，即约 45.45%，接近一半。（评分要点：公式 2 分，计算 2 分，解释 1 分）
19	求未城市化情况下的设计洪峰流量。	答案：Q = 0.278 × 0.65 × 120 × 2.5 = 54.21 m3/s。（评分要点：公式 2 分，代入 2 分，答案 1 分）
20	求河道断面在上述水深下的过水能力，并判断集水区城市化令径流系数升至 0.85 后河道是否足以应付。	答案：过水能力 = 30 × 2.0 × 1.8 = 108 m3/s；城市化后 Q = 0.278 × 0.85 × 120 × 2.5 = 70.89 m3/s，仍小于 108 m3/s，河道足以应付，但安全裕度由 2.0 倍降至 1.5 倍。（评分要点：过水能力 2 分，城市化后流量 1 分，判断 1 分）

第六部分：地震波走时与矩震级（16 分）

某地震台录得 P 波与 S 波到达时间相差 40 秒，该区地壳 P 波速度为 6.5 公里每秒、S 波速度为 3.7 公里每秒。该地震的断层破裂面长 20 公里、阔 15 公里，平均滑移量 2.5 米，区内剪切模量为 3.0 × 10^10 Pa。矩震级可用 Mw = (2/3) × (log10 M0 – 9.1) 计算，M0 单位为 N·m。

#	题目	答案与评分要点
21	求震央距离。	答案：设距离 d，d ÷ 3.7 – d ÷ 6.5 = 40，即 d(0.27027 – 0.15385) = 40，d × 0.11642 = 40，d = 343.6 公里。（评分要点：方程 2 分，计算 2 分）
22	求 P 波及 S 波由震源到台站的走时。	答案：S 波走时 = 343.6 ÷ 3.7 = 92.9 秒；P 波走时 = 343.6 ÷ 6.5 = 52.9 秒；相差 92.9 – 52.9 = 40 秒，与纪录相符。（评分要点：两个走时各 2 分）
23	求断层破裂面的面积及地震矩 M0。	答案：面积 = 20 × 15 = 300 平方公里 = 3.0 × 10^8 m2；M0 = 3.0 × 10^10 × 3.0 × 10^8 × 2.5 = 2.25e+19 N·m。（评分要点：面积换算 2 分，M0 2 分）
24	求矩震级 Mw，并说明为何大地震多以矩震级而非里氏表示。	答案：Mw = (2/3) × (log10 2.25e+19 – 9.1) = (2/3) × (19.35 – 9.1) = (2/3) × 10.25 = 6.83；里氏在规模约 7 以上会饱和，无法区分更大能量，矩震级直接量度破裂能量，故适用于大地震。（评分要点：Mw 2 分，解释 2 分）

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