4．3．2 西风带槽脊的垂直结构

以上讨论的长波理论具有重要意义，它指出了U，L，β对槽脊移动的影响，但是上述分析是在水平无辐散假定下作出的，也没有考虑西风气流随高度的变化，因此只能适合于讨论对流层中层槽脊的移动，不能用来解释槽脊系统的发展。

在第三章大气环流中已经指出，由于太阳辐射对地球加热随纬度的变化，使大气在中纬度地区产生了南北方向的温度梯度。热成风关系要求中纬度地区西风随高度增加，在对流层顶西风气流达到几十个m/s的速度，因此中纬度地区对流层上层常常存在西风急流，而西风急流常常是斜压不稳定的，也就是说扰动会从斜压气流中抽取能量而使自身振幅增加，这种不稳定称为斜压不稳定。由于它主要依赖于气流的垂直切变，因此斜压不稳定主要集中在锋区附近。中纬度地区的大部分天气系统是通过斜压不稳定机制发展而来的。

作为极锋斜压不稳定发展的典型斜压气旋，在不同发展阶段其高空图上的表现如图4.35所示。

在气旋发展的初始阶段，地面槽的西部存在强的冷平流，地面槽的东部则存在弱的暖平流，这种冷暖平流的分布是500hPa槽落后于地面槽的直接后果。这时500～1000hPa的平均地转风穿越500～1000hPa的等厚度线，在地面槽以西指向厚度较大区域，在地面槽以东则指向厚度较小区域。发展斜压波的槽脊位相随高度的变化如图4.36所示。

在整个对流层中，发展斜压波的槽轴与脊轴随高度向西倾斜，而冷轴和暖轴则随高度向东倾斜，这种配置是斜压波转换南北温度梯度所存储位能到波动动能的必要条件，也就是槽脊发展的必要条件，当槽脊轴线随高度变为垂直或向东倾斜时，冷暖平流和能量转换将变得非常微弱，这时槽脊将开始减弱。