potential vorticity

海の事典

渦位（うずい）

ポテンシャル渦度（ポテンシャルうずど）potential vorticity

鉛直気柱あるいは鉛直水柱を考えたとき、その絶対渦度と水平断面積の積を渦位あるいはポテンシャル渦度という。絶対渦度と静力学的安定度の積として定義しても、気柱の上端と下端の気圧差で絶対渦度を割った値としても同じ。海洋では絶対渦度を水柱の高さ（水深）で割ったものを渦位と考えることが多い。摩擦が無視される順圧流体では、渦位を保存するように流体の運動が起こる。

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渦位

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/01/08 04:20 UTC 版)

渦位（うずい、英: potential vorticity）とは、回転している空気塊や水塊を、体積を変化させずに回転軸方向に伸縮させたときに保存される物理量である。渦度と、成層状態の変化（物質の伸縮）による変位の、ドット積に比例する。系が非断熱過程にあるとき、または系に摩擦が働く場合を除き、渦位は保存される。

低気圧の発生を考える上で渦の変化を考えるが、渦位という概念を取り入れるとこれが考えやすくなるのでよく利用される。同様に、海洋における海流の渦でも利用する。また、ジェットストリーク（ジェット気流の最速部）において成層圏の大気が押し下げられて対流圏に侵入する現象の説明に用いられ、海洋でも同じように強い潮流の周囲で海水層が引き込まれる現象の説明に用いられる。アンデスなどの山脈上空において、上空の偏西風が赤道寄りに曲がる現象も渦位の保存で説明できる。

傾圧不安定が発生するためには、温帯低気圧の発生初期に偏西風波動が増幅され、渦位の勾配が生じることが必要である。

渦位保存の式

一般的に、渦位は次の式により表される。

${\rm {PV}}={\frac {1}{\rho }}\,\zeta \,.\nabla \theta$ この項目は、気象学や気候学に関連した書きかけの項目です。この項目を加筆・訂正などしてくださる協力者を求めています（プロジェクト:気象と気候/Portal:気象と気候）。