位渦守恆

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應用。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。説明氣柱在等位温面之間作幹絕熱運動時，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 ^[1]  。

位渦守恆的數學表達式為：

式中，ζ為渦度；f為地轉參數；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。

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 ^[2]  ：

（1）總位渦守恆的條件：（旋轉）、絕熱、無摩擦。

（2）垂直位渦（p座標系氣壓差形式）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座標系氣柱厚度形式）守恆的條件：絕熱、無摩擦、靜力平衡。

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應用廣泛。