1. 什么是位势涡度
位势涡度与涡旋有效厚度有关。
位涡即位势涡度，是绝对涡度与涡旋有效厚度的比值。位势涡度是自由大气的一个基本性质，具有多种表达式，它是气象学的一个基本概念，在研究大气动力学过程中具有广泛应用。当大气为正压、绝热且无摩擦的情况下，可证得位势涡度为一个常数，不随任何量变化。说明气柱在等位温面之间作干绝热运动时，位势涡度保持不变。当不考虑空气伸缩，位涡守恒可简化为绝对涡度守恒 。
2. 位势涡度方程推导
西南低涡是在青藏高原特殊地形和一定环流条件下，发生于我国西南地区700或750hPa等压面上的气旋性环流或有闭合等高线的低涡，是一个尺度约为300-500km的中尺度系统，属中尺度涡旋。
基本信息
中文名
西南低涡
外文名
Southwest Vortex
地区
西南地区
定义
西南低涡是在青藏高原特殊地形和一定环流条件下，发生于我国西南地区700或750hPa等压面上的气旋性环流或有闭合等高线的低涡，是一个尺度约为300-500km的中尺度系统，属中尺度涡旋。西南低涡是影响我国降水的重要天气系统之一。最初对于西南低涡的研究可以追溯到20世纪40年代前后。
西南低涡呈近圆形而非对称特性，西南低涡在不同发展阶段其结构是不同的。初生阶段的西南低涡是一个暖性浅薄天气系统；成熟阶段的强烈发展的西南低涡正涡度可伸展到100hPa以上，是一个深厚的暖湿低压系统，涡区内动量、层结、垂直运动等呈非对称分布；减弱阶段的西南低涡是一个斜压浅薄系统，对流层低层低涡为冷性结构。
主要特征
（1）西南低涡的发生具有明显的年、季、月和日变化，其中夏季出现最多，以4—9月居多，春秋季次之，冬季出现最少；7月出现最多，2月出现最少；低涡在夜间生成的几率比白天高一倍多。
（2）西南低涡主要集中出现在九龙、巴塘、德钦、康定、昌都一带，其次为四川盆地。
（3）半数以上的西南低涡生命史低于36h,但个别低涡在夏季可维持6～7天。长生命史低涡主要出现在春夏季节,这可能与大气层结和水汽供应有关。
（4）西南低涡生成后,仅有三分之一(38%)左右的低涡位势高度降低,12h平均降幅为-3.1gpdm;大多数低涡在源地减弱消亡。
（5）移动类西南低涡仅占低涡总数的20.5%,且主要取偏东路径(70.7%),沿长江流域东移入海;东北路径(21.2%)与东南路径(8.1%)不足三分之一。
（6）低涡生成后有的在源地减弱消失，有的能够移出源地，移出源地的西南低涡以5—8月的几率最大。
（7）移出涡源的涡以偏东路径居多，即由源地沿长江流域东移入海。
（8）尺度约为300-500km的中尺度系统，属中尺度涡旋。
（9）西南低涡呈近圆形而非对称特性，西南低涡在不同发展阶段其结构是不同的。
形成机制
西南低涡形成的大尺度环流背景
低涡的生成与发展有两个重要条件，其一是高原东侧要有旺盛的偏南气流，使等压面高度因增温降压而不断降低，
3. 位势涡度的物理意义
第一次飞跃，器测发明和理论发展13世纪末到16世纪，气象观测仪器相继被发明出来，标准的观测仪器、统一的度量单位、明确的记录格式的出现，改变了人类几千年来对自然现象只做定性描述的状况，使得用“量”的范畴来描述自然现象成为现实。从17世纪开始，实现了近代气象科学的第一次飞跃。
第二次飞跃
地面天气图和挪威学派
19世纪中叶开始，地面气象观测网逐步建立，天气图诞生，无线电报的发明使绘制当日天气图成为可能，V.皮叶克尼斯创立了锋面学说，提出了著名的斜压概念和环流理论从此天气学和动力气象学形成并得到发展。
第三次飞跃
高空天气图和芝加哥学派
伴随着高空探测技术的发展，人们获得了更多的高空气象资料，对大气的垂直结构有了真正的了解。芝加哥学派的创始人罗斯贝于 1939年提出了长波动力学，创立了长波理论，在中纬度西风急流、位势涡度守恒等多个领域的研究上取得了开拓性和具有影响力的成就。
第四次飞跃
现代大气动力学基础上的气象学
随着以遥感和计算机技术为代表的新技术的出现，使得大气科学获得了迅速发展。人们逐渐认识到大气运动的复杂性，它包含小到湍流微团大到横跨整个半球的超长波等各种尺度的大气运动。
4. 位势涡度定义
存在。
温跃层（Thermocline）是位于海面以下100—200 米左右的位置。温跃层的存在为潜艇提供了很好的掩护，尤其是对漂浮在水面的声纳浮标造成不利影响。
温跃层的形成有两种理论：通风理论和内边界层理论。两者都有自己的优势与问题。通风理论因为只考虑平流所以有许多很好的性质，但只有在表面速度向下的区域才符合的很好。
内边界层理论对表面速度要求不高，但许多特征都依赖于垂直扩散系数的大小，而且要使温跃层深度与实际接近，垂直扩散系数要比观测大得多。
通风理论的核心想法是，海水在表面获得密度、位势涡度等性质，然后通过平流过程流到更深层。这一理论只考虑平流，不考虑扩散过程，密度更高的水流到密度低的水的下面就形成了温跃层。
利用位涡守恒与Sverdrup关系等，我们最后可以发现，在中纬度下沉的海水需要向西运动才能在次表层回流到赤道，而在东部则有一个几乎不动的“阴影区”,下沉的水流不到这里。
这里的水也流不出去。“阴影区”的形成主要是因为流体的厚度既影响位势涡度有影响压强梯度，因此在边界可能存在边界条件与位涡守恒不能同时满足的情况。
由于中纬度下沉的水很大一部分会在赤道向上抽吸，因此阴影区的存在极大地影响了冷水上翻的位置，对ENSO有着重要的影响。
5. 位涡和涡度
涡矢量
在流体动力学中，涡矢量是流体中的一个区域，区域内的流体围绕轴线旋转，轴线可以是直的或弯曲的。涡流的复数形式是旋涡或漩涡。涡流在搅动的流体中形成，并且可以在诸如烟环，船尾的漩涡或围绕龙卷风或灰尘的风等现象中观察到。
涡流是紊流的主要组成部分。速度，涡度（流速的卷曲）的分布以及循环的概念用于表征涡度。在大多数涡流中，流体流速在其轴线附近是最大的，并且与从轴线的距离成反比地减小。
在没有外力的情况下，流体内的粘性摩擦倾向于将流体组织成非旋转旋涡的集合，可能叠加到较大规模的流动，包括较大尺度的涡流。一旦形成，涡流可以以复杂的方式移动，拉伸，扭曲和交互。移动的涡流带有一定角度和线性的动量，能量和质量。
6. 什么是位势高度
因为亚洲地区位势高度场呈现“北高南低”的分布特征，西伯利亚高压阶段性偏强，有利于来自高纬的冷空气频繁南下影响中国，导致中国南方大范围气温偏低。
同时，低纬地区高原高度场明显偏低，南支槽活跃，来自孟加拉湾和南海的西南暖湿水汽明显偏强，并与高纬活跃的冷空气频繁在中国南方地区交汇，导致西南、江南、华南大部地区降水明显偏多。
7. 位涡的定义
位温
位温：气体从原有的压强与温度出发，绝热膨胀或压缩到标准压强时的温度。可用来比较不同气压下的气体热状态。
名词定义
中文名称：位温
英文名称：potential temperature
定义1：空气微团沿干绝热线变化到气压为p0=1 000 hPa处的温度。
应用学科：大气科学（一级学科）；动力气象学（二级学科）
定义2：海洋中某一等压面(深度)处的海水微团绝热上升到海面时所具有的温度。
应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋科学（二级学科）；物理海洋学（三级学科）
简介
位温
位温：气体从原有的压强与温度出发，绝热膨胀或压缩到标准压强时的温度。可用来比较不同气压下的气体热状态。(气象方面上的定义)
一种压力传感器零位温漂的补偿方法。
详细
把某一水样从任一深度以绝热方式提升到海面时所具有的温度，叫做位温。常以θ表示，即位温θ=θM-△θ，θM为水样的现场水温，△θ为因绝热冷却而降低的温度，△θ随温度、盐度和压力的改变而变化。比如现场水温θM=5℃，把它从6000米深处绝热提升到海面时的△θ=0.80℃，故海水位温θ=5℃-0.80℃=4.20℃。位温可根据绝热温度梯度计算，由于海水具有压缩性，当水块上升时，因压力减小而体积膨胀，内能减小，温度降低；当水块下降时，因压力加大而使其体积缩小，内能增加，温度升高。位温不是深度的函数，它是海水热性质的一种指标，可用来研究水团运动的途径。
广义位温
广义相当位温是一个包含水汽和液态水在内的新的大气热力学参量。通过简明推导和论证，进一步讨论其物理意义和扩展应用；结合耗散结构理论，提出了排熵指数的概念；根据广义相当位温自身的特点，设计了大气液态水含量指数和大气水物质含量指数等预报判据；这些参数在强对流天气和区域性暴雨分析预报中，应用效果较好.[1]
物理基础
从热力学第一定律出发证明了广义位温的物理基础及其守恒性，完善了Gao等在2004年提出的非均匀饱和大气动力学的理论基础。探讨了广义湿位涡理论及其倾向方程在地面气旋追踪、雾区预报等方面的可应用性，为湿空气动力学的理论研究和业务应用提供了新思路。结果表明，非均匀饱和大气中的广义位温和位温、相当位温一样，具有守恒性；但由于其体现了实际大气的非均匀饱和特性，比位温、相当位温具有更广泛的应用前景。[2]
8. 位势高度的定义
Z坐标和P坐标的区别是Z坐标中的海拔高度Z转化成了P坐标中的位势高度Φ，由于使用Φ可以将原来的1/ρ省略，所以有其优越性，因为实际应用中我们不去测量大气中的密度；在正压大气的研究中将密度设为常数；通常看的天气图上都是以位势米为单位，所以用P坐标系比Z坐标系方便。还有Z坐标系的上升运动速度为w>0，P坐标系中上升速度为ω<0
9. 位势与位势高度
100百帕平均海拔高度约为16000米
气压和海拔高度的转换关系如下：
P=P0×（1-H/44300)^5.256
计算高度公式为
H=44300*(1- (P/P0)^(1/5.256) )
式中：H——海拔高度，P0=大气压（0℃，101.325kPa）
气压—高度公式简称压-高公式，是反映大气压力和高度关系的普遍公式。它由静力平衡条件和气体状态方程导出。实际工作中往往是根据测得的温度和压强垂直分布去计算位势高度，因几何高度难以直接测量。
