描述
位渦即位勢渦度,是絕對渦度與渦旋有效厚度的比值。位勢渦度是自由大氣的一個基本性質,具有多種表達式,它是氣象學的一個基本概念,在研究大氣動力學過程中具有廣泛套用。當大氣為正壓、絕熱且無摩擦的情況下,可證得位勢渦度為一個常數,不隨任何量變化。說明氣柱在等位溫面之間作乾絕熱運動時,位勢渦度保持不變。當不考慮空氣伸縮,位渦守恆可簡化為絕對渦度守恆 。
原理
位渦守恆的數學表達式為:
式中,ζ為渦度;f為地磚參數;h為氣柱高度。該式表明:在氣柱運動過程中,無論氣柱厚度和絕對渦度如何變化,它們的比值保持為常數;位渦是動力學量和熱力學量的結合,是描述氣柱動力學性質和熱力學性質的綜合量;位渦守恆反映的是大氣熱力結構對渦度變化的約束。
條件
不同種類的位渦守恆需要不同的條件,具體可分為如下四類 :
(1)總位渦守恆的條件:(旋轉)、絕熱、無摩擦。
(2)垂直位渦( p坐標系氣壓差形式)守恆的條件:絕熱、無摩擦、均質不可壓。
(3)對於淺水模式的大氣,位渦守恆的條件:靜力平衡、均質不可壓、絕熱、無摩擦。
(4)垂直位渦( z坐標系氣柱厚度形式)守恆的條件:絕熱、無摩擦、靜力平衡。
套用
位渦理論,常用於判斷大氣的對稱不穩定;用於解釋鋒面雨帶的生成,如江淮梅雨鋒暴雨、華南暴雨、颱風暴雨、西南渦暴雨等;分析利於形成對流不穩定的天氣形勢,如冷空氣南下過程中氣團變薄,受地形影響背風坡形成背風槽等,在天氣診斷分析和預報中套用廣泛。