圆形涡旋中心非对称扰动的斜压不稳定研究

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1、圆形涡旋中心非对称扰动的斜压不稳定研究陶建军1余越昕2李朝奎11.湖南科技大学地理系，湘潭市，4112012.湘潭大学数学系,湘潭市，411105摘要涡旋中的非对称扰动又是一种较为常见的流体运动现象，如不成熟飓风中出现的中尺度深厚对流云区（又称圆形抽气云CEC），热带风暴发展时的不对称性以及环流中心往往位于浓密云区的边缘等，都是涡旋中存在不对称扰动的表现形式。然而对于涡旋中非对称扰动的稳定性问题的研究，目前还比较少。文中从柱坐标下的斜压模式出发，研究了热带气旋等一类涡旋中心的非对称扰动的不稳定问题，结果表明：（1）与平直的基

2、本流相比，涡旋中更容易出现斜压不稳定，扰动更容易发展；（2）不稳定可以使涡旋中的能量由基本场向扰动场转换，涡旋变得不对称。扰动是一种重力内波，其传播速度远小于基本流角速度，有些甚至逆基本流缓慢倒转；（3）在通常的稳定度参数条件下，发展扰动主要集中在高层，从结构上看，扰动的倾斜度大。当稳定度参数很小时，扰动可扩展到整个对流层，倾斜度较小；（4）高层反气旋也可以激发出不稳定内波，这种扰动在低层表现明显。当稳定度参数较小时，扰动发展较快，并且也以很小的速度倒转。关键词圆形涡旋，不稳定波，非对称扰动，重力波资助课题：国家自然科学基金项

3、目（40671153）。作者简介：陶建军，主要从事动力气象的研究。Email:tao043@163.com2007-01-31收稿,2007-04-06改回.中图法分类号P40ThebaroclineinstabilityofwaveinthecenterofthecircularvortexTAOJianjun1YUYuexin2LIChaokui11.GeographyDepartment,HunanUniversityofScienceandTechnology,Xiangtan411201,China2.Mat

4、hematicsDepartment,XiangtanUniversity,Xiangtan411105,ChinaAbstractTheasymmetricalperturbationisanordinaryformofmotioninvortices,suchasthemesoscaledeepconvectioncloudareainatropicalstorm,thedissymmetryofatropicalstormwhenitdevelops,thefactthatthecirculationcenterofat

5、ropicalstormisoftenlocatedattheedgeofathick/densecloudsystemandsoon.Theresearchesonasymmetricalperturbations,especiallyonthedevelopmentmechanismofperturbation,atpresentarealsoquitefew.Thisarticlestudiestheasymmetricunstablewavesatthecenterofacircularvortexinthecylin

6、dricalcoordinates，andthefollowingresultsareobtained:(1)Thebaroclinicinstabilityappearsmoreeasilyinthecircularcirculationofavortexthanitdoesinastraightbasicflow.(2)Theinstabilitycausestheenergyconversionfromthebasicflowtotheperturbationflow,andatthesametime,thevortex

7、becomesasymmetric.Theperturbationintheconversionprocessisonekindofinternalgravitywaves,whosepropagationvelocityisfarsmallerthantheangularvelocityofthebasicflow,suchthatsomepropagatereverselyandslowlyagainstthebasicflow.(3)Undertheusualstabilityparametercondition,the

8、growingperturbationmainlyconcentratesinuppertroposphere,anditstiltingangleislarge.Whenthestabilityparameterisverysmall,theperturbationmaye