7．4．2 对称不稳定
所谓对称不稳定，从物理上看，就是在垂直方向上为对流稳定和在水平方向上为惯性稳定的环境中，空气作倾斜上升运动时可能出现的一种不稳定。因此，对称不稳定也可看成是斜升不稳定或倾斜对流不稳定。
<> 对称不稳定理论的提出不是偶然的，是为寻求对某些天气事实的理论解释而提出来的。这些天气事实在上一节已经提到：在温带锋面气旋中的有些中尺度雨带，可能有几条同时并存，它们之间是相互平行的；雨带的天气性质可能是不稳定的对流性天气，而大尺度环境不一定是不稳定的，即可能在水平方向上为惯性稳定(绝对涡度η＞0)，在垂直
经典的锋面天气模式解释，也不能用已知的对流理论说明。对称不稳定就是在这种情形下提出来的。用以解释某些中尺度雨带形成的动力机制。
如同讨论对流不稳定和惯性不稳定一样，用气块法可简明有效地说明对称不稳定的概念。如图7.25中，x轴指向东，y轴指向北(即指向纸内)，且与基本气流V同向，基本气流满足热成风关系，z轴指向上方，M=V+fx(f为地转参数)。
即垂直方向为对流稳定和水平方向为惯性稳定。显然，在这样的环境中，如果气块受强迫作纯水平位移(如A)，或作纯垂直位移(如B)，都不会有不稳定发展。但是，如果气块受强迫作倾斜位移，就可能出现不稳定发展。如图中气块C受强迫在等M面和等θ面之间作倾斜向上位移，则在新位置上它的位温比环境的高(超θ)，而它的绝对动量比环境的低(亏M)，因而会受到向上的浮力和向西的气压梯度力，气块将加速倾斜向上运动，不会回归到初抬位置，于是出现不稳定发展。这就是对称不稳定。可见对称不稳定和对流不稳定不同，它是在斜压大气环境中，即使存在水平惯性稳定和垂直对流稳定的情形下，受强迫作倾斜运动时出现的一种不稳定。由于倾斜运动型式和锋附近的气流特征类似，因而对称不稳定被视为锋附近某些中尺度雨带形成的可能机制对称不稳定的判断依据可通过x-z面上的二维气块运动方程导出，结果是
(7.1)
Ri为里恰逊数。由于其可表示为
(7.2)
(7.3)
此关系再次表明，即使在环境为两个稳定(N2＞0和η＞0)的情形下，只要它们的组合满足以上不等式，对称不稳定就可能发生。
由于通常情形下有η＞f，因而对称不稳定的判断依据可写为
Ri＜1
(7.4)
这给计算提供了方便。
对称不稳定的判别也可通过图解进行。由图7.25可见，在M-θ剖面上，等M面的坡度小于等θ面坡度的区域，对称不稳定可能发生。即图解的判断依据可表示为
tanφM＜tanφθ
(7.5)
对潮湿空气用θse代替θ。如图7.26是在M-θse剖面上识别对称不稳定的例子。1981年6月24日16时，江苏东台的探空曲线表明，大气层结是对流稳定和弱不稳定的，但在16～19时东台附近出现了强暴雨(每小时雨量60mm左右)，且在33.5～34°N出现中尺度暴雨带。分析16时的M-θse剖面发现(如上图)，在东台附近(7号格点)，有一个狭窄的等熵面坡度大于等M面坡度的区域，因而认为该中尺度雨带的形成和对称不稳定机制有关。
可以想见，在一个区域中如果对称不稳定得以实现，将会激发出如图7.27所示的倾斜的滚轴状环流圈，而且环流圈可能不止一个。在环流圈的上升支可能对应中尺度雨带(斜影区)。由图可见，这种x-z面上倾斜环流圈的滚动轴是和y轴平行的，而y轴又和热成风平行。因此，这时形成的中尺度雨带，不仅雨带间相互平行，而且和热成风也是平行的。于是，对称不稳定理论较好地解释了天气实践中提出的问题，从而得到较广泛的重视。
