阻塞研究—第二部份：瞬變渦流與魔子穩定度之數值模擬

洪志誠 林和

國立台灣大學大氣科學系

(中華民國八十五年八月二十六日收稿；中華民國八十六年三月二十一日定稿)

摘要

　　本文是阻塞研究之第二部分，在無外力及摩擦的假設下，我們以系統積分保守量探討初始動之能譜（即，非均向性）與魔子穩定度的關係。並且以數值實驗模擬瞬變渦流（transient eddy）在魔子的初期演變。
　　若控制初始擾動之平均尺度，線性實驗得到：當初始擾動之非均向性（在此，非均向性定義為：波譜平面上，初始擾動能譜在1方向的能譜重心與k方向的能譜重心之比值）大於1為不穩定，小於1為漸近穩定，等於1為中性穩定。
　　根據資料計算得到瞬變渦流（週期2-10天）的非均向性約0.4，按上面理論應屬於穩定類型的擾動。而實驗結果與理論預期完全一致，瞬變渦流在魔子的初期演化屬於漸近穩定。在穩定的條件下，魔子分流場提供一個有效的變形環境，可以快速吸收瞬變渦流的能量，維持阻塞。
　　非線性實驗得到，擾動的振幅會影響擾動與基本場間的能量交換速率。當瞬變渦流之振幅與魔子之振幅相當時，擾動能量輸往魔子的速率最大。此外，擾動能量收支顯示：積分初期，擾動能量趨近線性遞減率減弱，當擾動進入分流後，擾動與基本場間的能量交換速率有加速的現象，約以時間更高次方（大於二次方）減弱。

關鍵詞：積分守恆量、非均向性、魔子、瞬變渦流、漸近穩定