对流风暴大气不稳定机制研究的若干问题

摘要

大气不稳定是强对流天气发生的必要条件之一，具有复杂性。首先简要回顾了气块假设，给出了该假设的应用局限性，比如气块在对流风暴中的强上升运动必然会导致环境大气气压和涡度的变化等；然后梳理了大气的静力不稳定、对称不稳定以及其他多种类型不稳定的概念，重点总结了条件不稳定、湿绝对不稳定和条件对称不稳定的判据及其与对流风暴发生发展的关系，同时澄清了一些错误认识。判别条件不稳定最有效的方法是对气块作有限虚拟位移、使用对流有效位能(CAPE)来判别。CAPE和对流抑制能量的计算对抬升气块的温湿状况较为敏感，并需要进行虚温订正；最优CAPE值较地表CAPE具有更好的代表性。在强垂直风切变、低CAPE环境中，由于旋转导致的动力扰动气压梯度的加速作用对强对流风暴的发展至关重要；对流不稳定不一定对应于条件不稳定。条件对称不稳定的方便判别方法是使用饱和湿地转位势涡度，文中进一步总结了该不稳定所致的中尺度雨带特征。

关键词

对流风暴 / 不稳定 / 气块 / 风切变 / 条件不稳定 / 对流有效位能 / 对称不稳定

基金资助

国家自然科学基金项目(U2342204,42175017);; 国家重点研发专项(2022YFC3004104);; 中国气象局重点创新团队(CMA2022ZD07)