位涡守恒
在绝热、无摩擦、旋转大气中位势涡度不随时间变化的现象
在绝热、无摩擦、旋转大气中,位势涡度不随时间变化的现象。
描述
位涡即位势涡度,是绝对涡度与涡旋有效厚度的比值。位势涡度是自由大气的一个基本性质,具有多种表达式,它是气象学的一个基本概念,在研究大气动力学过程中具有广泛应用。当大气为正压、绝热且无摩擦的情况下,可证得位势涡度为一个常数,不随任何量变化。说明气柱在等位温面之间作干绝热运动时,位势涡度保持不变。当不考虑空气伸缩,位涡守恒可简化为绝对涡度守恒。
原理
位涡守恒的数学表达式为:
式中,ζ为涡度;f为地转参数;h为气柱高度。该式表明:在气柱运动过程中,无论气柱厚度和绝对涡度如何变化,它们的比值保持为常数;位涡是动力学量和热力学量的结合,是描述气柱动力学性质和热力学性质的综合量;位涡守恒反映的是大气热力结构对涡度变化的约束。
条件
不同种类的位涡守恒需要不同的条件,具体可分为如下四类:
(1)总位涡守恒的条件:(旋转)、绝热、无摩擦。
(2)垂直位涡(p坐标系气压差形式)守恒的条件:绝热、无摩擦、均质不可压。
(3)对于浅水模式的大气,位涡守恒的条件:静力平衡、均质不可压、绝热、无摩擦。
(4)垂直位涡(z坐标系气柱厚度形式)守恒的条件:绝热、无摩擦、静力平衡。
应用
位涡理论,常用于判断大气的对称不稳定;用于解释锋面雨带的生成,如江淮梅雨锋暴雨、华南暴雨、台风暴雨、西南涡暴雨等;分析利于形成对流不稳定的天气形势,如冷空气南下过程中气团变薄,受地形影响背风坡形成背风槽等,在天气诊断分析和预报中应用广泛。
参考资料
最新修订时间:2024-06-10 21:20
目录
概述
描述
原理
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