关于大气动力不稳定性介绍

[拼音]：daqi dongli buwendingxing

[外文]：dynamic instability of atmosphere

大气的各种运动状态，可以看成是基本气流和各种不同尺度的扰动（波动）叠加的结果。叠加在纬向的带状基本气流(ū )上的扰动，有三种可能的变化：

（1）随时间而增强（发展），按气象界的习惯，称为不稳定；

（2）基本上保持原有的强度，即所谓稳定或中性；

（3）随时间而衰减，即所谓阻尼。通常，称波的不稳定性为动力不稳定。扰动发展，必须供给能量，根据能源的不同，可将动力不稳定区分为正压不稳定和斜压不稳定两种。

若视大气为正压大气，则基本气流只能有水平切变。假定基本气流(ū )主要在南北方向有切变，即ū =ū (у)，在一定的条件下，这样具有南北切变的纬向气流中扰动可能是不稳定的。因为正压大气不能释放全势能，所以，引起扰动不稳定发展的能量，只能来自其平均动能（见大气能量）。具有这一特征的扰动的不稳定发展，称为正压不稳定。郭晓岚(1949)最早研究了行星波（即长波）的正压不稳定，得到了正压不稳定的必要条件：在流场内至少有一点满足

其中β为罗斯比参数(见大气波动)。这一条件表明，只有在基本气流的流场中绝对涡度（见大气动力方程）有极大值或极小值时，扰动才有可能发展。

在斜压大气中，引起动力不稳定的能量，主要来自基本气流的全势能，在扰动发展过程中全势能将转换成扰动的动能。这种扰动的不稳定发展，称为斜压不稳定。最早注意到斜压大气中行星波的动力不稳定的，是中国气象学家赵九章。后来美国科学家J.G.查尼和气象学家E.T.伊迪对斜压不稳定进行了深入的研究，提出了比较符合实际大气情况的斜压不稳定理论。他们的理论结果表明，当行星波的波长大于临界波长时，波动将是不稳定的，而临界波长随着静力稳定程度（见大气静力稳定度）的增加而增加，在中纬度对流层的典型条件下，临界波长约为3000公里。此外，波动的增长率和大气的斜压性有关，斜压性愈强波动增强得愈快。

行星波的斜压不稳定对于了解天气系统的发展有很重要的意义，是近代动力气象学中的一个重大发现。