又称“对流不稳定（convective instability）”。整层空气上升达到饱和后，原有的稳定层结转化为不稳定层结。

原来处于稳定状态的未饱和空气层整层抬升时，由于水汽的垂直分布不同，气层内不同高度的空气可能先后达到饱和，水汽凝结释放的潜热改变了气层内的垂直减温率，从而改变了气层的稳定状态。

大气中的水汽主要源于地表水的蒸发，底层大气的水汽含量大于高层大气的水汽含量。大气在整层抬升的过程中，下层往往先达到饱和。这种原来稳定的未饱和气层，由于被抬升到一定高度以上而变为不稳定的气层，称为位势不稳定或对流性不稳定。

位势不稳定的建立主要取决于高、低层水汽和温度平流的差异，即高层冷平流或干平流，低层是暖平流和中低层比上层增暖或增湿更明显。位势不稳定的建立过程中，低空急流可以迅速带来暖湿空气，并在其前方有强水汽辐合，在气层中造成明显的增温增湿作用。另外，当热带湿空气迅速从低层向北推进时，在近地面层的空气中水汽的含量越来越多，与上层空的是湿度差越来越大，从而能迅速建立起不稳定层结。

位势不稳定是一种潜在不稳定，它的实现需要整层大气的抬升运动，即需要天气系统或大地形的作用，造成的对流性天气往往比较强烈，范围也大。

下图为大气整层抬升过程的示意图，a为对流性不稳定，b为对流性稳定。虚线直线表示干绝热线，符号；虚线曲线表示假绝热线，符号。温度层结曲线由经过抬升后变为。

假设气层上界和下界的气压差在抬升过程中保持不变：

（1）在图1（a）中，整层大气先沿干绝热线抬升，由于气层下部湿度大，先达到饱和后沿假绝热线继续抬升，而上层空气继续沿干绝热线抬升达到饱和后沿假绝热线抬升，此时原有气层的温度层结曲线发生改变，垂直温度递减率变得大于，气层变为不稳定气层。

（2）在图1（b）中，气层是上部湿度大，抬升过程中上部先达到饱和，气层的垂直减温率将变小甚至小于零（逆温），气层变得更加稳定。

图1

上述分别是位势不稳定和位势稳定两种情况。气层对流性不稳定时，气层下部假相当位温大于上部，对流性稳定时则相反。因此未饱和气层内假相当位温随高度的变化也是位势不稳定的判据：

：假相当位温 z：高度，设向上为正方向 ：假相当位温随高度的变化情况

同样，假湿球位温也可以作为位势不稳定的判据。