二維對稱性不穩度的數值研究

許武榮 謝銘恩 侯昭平

國立台灣大學大氣科學系

(中華民國九十四年二月三日收稿；中華民國九十四年六月八日定稿)

摘要

　　Solberg、Fjørtoft、Kuo和Eliassen等學者自1930年代起就開始發展對稱性不穩度的理論，然而直到1970、80年代，大家才開始逐漸瞭解對稱性不穩定度在深對流中扮演關鍵角色，而像是鋒生、旋生、颮線甚至層狀降水中，對稱性不穩度受水氣影響，有利對流更進一步發展。雖然對稱性不穩度的理論已相當清楚，但真實大氣環流複雜多變，潛熱和非線性效應使我們無法求得真正的數學解，因此必須使用數值模擬的方式來幫助我們瞭解此問題。
　　本文使用台大－普度二維非靜力模式(NTU-Purdue 2D nonhydrostatic model)研究對稱性不穩定系統(symmetrically unstable system)。此模式採用顯式的向前向後時間積分格式(explicit forward-backward time integration scheme)，計算高頻波動及內重力波。由於此計算方式極爲穩定，故此模式適合較長時間積分，這對於模擬像傾斜對流這種成長率相當小的個案而言是非常重要的。本次數值計算的結果與傾斜對流的解析解相當吻合，而在模式成功地加入濕動力過程後，考慮潛熱的實驗顯示水氣在調整成長率及對流運動均扮演重要角色。

關鍵詞：對稱性不穩度，非靜力數值模式，有效靜力穩定度