斜壓不穩定

主要特徵

大氣長波的斜壓不穩定取決於風速垂直切變和波長。如下幾點是兩層模式中斜壓不穩定的主要特徵：

（1）風速垂直切變對不穩定期重要作用，切變越大，擾動發展就更快，不穩定波段的範圍越大。但若風速垂直切變小於某一數值，將不出現不穩定。

（2）β起穩定的作用。

（3）當波長小於臨界波長時，不管風速垂直切變多大，波動都是穩定的。這是所謂不穩定的短波截止現象。

（4）最不穩定的波段（圖1 的組虛線）隨波長變化不大。一般來說這個波段大約為4000 - 6000km，正是大氣中常見的長波波長。由此也可以證明，斜壓不穩定對於長波的發展是極其重要的。

斜壓不穩定的判斷依據：不穩定波的波長需要滿足大於臨界波長，臨界波長約為3700km。

不穩定增長率與基本氣流的垂直切變成正比；而與靜力穩定度成反比。最大增長率將對應著某一固定的波數（或某一固定波長）。

假定在與地面相貼的大氣中存在著——埃克曼邊界層。

圖2給出了不同拖曳係數下流函式振幅的變化。很顯然，摩擦的作用（拖曳係數不為零）將減少振幅的增長，即對不穩定發展有阻尼作用。

同時，摩擦增大，阻尼作用也越強，而且振幅增長最大的波（即最不穩定波）略向較短波長移動。

當有地形存在時，氣流會收到抬升作用而出現爬坡現象。有地形存在情況下，斜壓不穩定波在其北坡將加速東移，而在其南坡將減速東移。

由於地形的作用，在其北坡將使斜壓不穩定的增長率增加；而在其南坡，將使斜壓不穩定的增長率減小。

感熱輸送對大氣的非絕熱加熱作用使得中等波長和較短波長的波的不穩定性減少，同絕熱模式相比，最不穩定波略向較短的波長方向移動；但是，對於波長約大於8000km的超長波，感熱加熱卻會使不穩定性增加。感熱的影響在於它將改變大氣靜力穩定度，而穩定度的變化又進而影響大氣波動的動力穩定性。

感熱交換使天氣尺度坡的動力不穩定性減弱，可做如下物理解釋：在槽前，暖平流使空氣在較冷的地面上失去熱量；而在槽後的冷平流區域，空氣可以從較暖的下墊面得到熱量。這樣，總的作用是使溫度波向氣壓波的前面移動，至少當溫度波落後氣壓波時使其振幅減小，有效位能向擾動動能的轉換受到削弱，從而使斜壓波的增長率減小。