圆形涡旋中的惯性重力内波不稳定和对称不稳定.pdf

第2O卷 第l期 大 气 科 学 Vol20．No．1 l996年 1月 SCIENTIA ATM oSPHERICA SINICA Jan． 1996 (／ 一 b 1 圆形涡旋 中的惯性重力 内波 不稳定和对称不稳定 ． 费建芳 陆汉城 — — — — — — 一 — — — — — — — — 一 腔 军气象学院，南京 21】JOD 摘 要 用 Boussincsq近似下的轴对称径向二维柱坐标系中的线性扰动方程组 ，讨论了 圆形大气涡旋系统 中扰动的惯性重力不稳定和对称不稳定 在环境 为正压情形时，惯性重 力 内波不稳定的条件 为 ／R。)N + ／／2F 0：当环境 为斜压时 ，具有平行 型扰动特征 的惯性重力波发展的条件为R ’】一[(3／2)+删r ，此时表现为对称不稳定。可见，惯 引言 观测表 明，锋面云和降水经常 以中尺度带状 型式 出现 ，并与锋和热成 风相 平 行l】 。Bennetts和 Hoskinsp及张可苏l4等从理论上用对称不稳定的概念对此进行了 合理 的解释 。同时观测也发现，气旋风暴 中非锋面的暖区雨带也常有类似的特征 】。 例如 ，台风、气旋一类圆形大气涡旋中存在着一条或数条螺旋云雨带。对 台风而言， 它们是 由小块对流云逐渐演变而成的，并且云雨带大体沿径 向方 向传播，说 明大气涡 旋运动中伴随有中尺度扰动的发展和传播 。刘式适、杨大升 指出惯性重力渡是 台风 螺旋结构形成的主要机制 。1966年，Ooyama 首先研究 了斜压涡旋 中的发展 型扰 动，后来这种机制 主要用于解释锋面雨带和飑线的启动 ’ 本文在柱坐标 中讨论 了 环境为正压情形下圆形大气涡旋中的惯性重力不稳定，以及斜压涡旋的对称不稳定问 题。 2 基本方程组 在 Boussinesq近似下，考虑台风之类 的近似圆形系统具有轴对称性 ／以=O) 则径 向平面(二维)柱坐标系中线性化后的方程组为 993 6—29收到， 9【94—08—22收到再改稿 + 国家 自然科学基垒资助项 目 1期 费建芳等：圆形揭旋中的惯性重力内波不稳定和对称不稳定 55 掣百一／一 言斋掣 ：： 鲁+f2u+百Oflrw， aw 10D 0 + 一g百 。 + 。广掌“’广 ，．。 掣 +掣 ：o． ， r 式 中_厂】=2n+ = +raQ／ ， =n(r，：)·r，n为环境场涡旋运动的旋转角 速度，_厂为地转参数。圆形涡旋系统的环境场分别满足静力平衡、梯度风平衡和热成风 平衡，即 1a 一 高 ’ 吼 ∞ 孚 =雾， (2) cn+力警=雾． _，2= +力(加+_，+r)， 一 警=雾、 ，