研究生: 洪忠和 Hung,Chung-Ho
    論文名稱: 正壓不穩定之數值探討
  Numerical Study of Barotropic Instability
     關鍵字: 羅士培波 Rossby wave
  反向傳播波 counter-propagating wave
位渦偏離 PV anomaly
[摘要]
ITCZ中,對流雲系的對流潛熱釋放對大氣加熱,使得高層位渦減少,而低層位渦增加。低層位渦的增加的結果造成原本只是向北的位渦梯度有了變號的區域,如此符合了正壓斜壓不穩定發生的必要條件。因ITCZ 的寬度窄小約200 - 500公里,小於羅士培變形半徑,所以其以正壓不穩定為主。在我們的數值模擬並未將摩擦效應考慮進來,以一波譜非輻散正壓模式,探討有限振幅的正壓不穩定過程。我們以類似ITCZ及東風噴流之風場,對模式進行初始值問題 (initial value problem)之數值積分。在正壓不穩定過程中,我們見到反向傳播羅士培波之交互作用,渦度帶之破碎,渦度之局部集中,以及渦旋之合併。以f平面及beta平面長期積分而言,在beta平面之渦旋渦度較不易集中,而散佈成一西北東南方向的不規則小渦度區。以渦旋之強度、位置、演變而言,不論fbeta平面皆對初始小擾動(1/100)十分敏感,換言之,也就是無任何可預報度可言,其最主要之波數型態,仍可由線性特徵值分析而得,且成長率最大之波數在渦旋合併過程,仍明顯可見。在我們積分中,我們亦發現正壓不穩定過程可以呈現渾沌現象(chaos)。我們發現渦度合併過程只能增大渦旋範圍,但不能增強渦旋渦度極大值,但正壓不穩定則可以有效的集中放大渦度於一小區域,此放大過程在東風噴流風場中尤為明顯。我們相信這些結果會和ITCZ破碎、颱風、 MCS 之形成等天氣現象有相當關係。