20世纪上半叶是大气科学基础理论发展突飞猛进的时期,是大气科学理论研究成果产出最为丰硕和集中的时期。其中,斜压不稳定理论就是这一时期最具代表性的成果之一。该理论的诞生揭示了中高纬地区天气尺度扰动生成和发展的机制,是继长波理论之后大气动力学上的又一重大进展,同时也是简化大气运动方程并最终使数值天气预报实践成功的出发点和理论基础之一。尽管距离该理论的提出已经过去了将近70年,但它对现代天气预报的指导意义仍无可比拟。因此,饮水思源,非常有必要系统地梳理斜压不稳定理论在这一时期从提出到逐步发展、完善的历程,客观地正视相关领军科学家的历史贡献与不足,为深刻认识斜压不稳定理论的诞生过程、历史启迪和现实意义提供科学依据。斜压不稳定理论的建立始于查尼(Jule Charney)的开创性工作,同时也包含了伊迪(Eric Eady)和赵九章等众多学者的重要贡献。本文在简述斜压不稳定理论建立的背景的基础上,重点阐述了赵九章、查尼和伊迪在斜压不稳定方面开展的研究工作,分析了三位科学家各自的研究特点,通过对比他们的个人经历及研究思路,重点分析了赵九章未能使得斜压不稳定理论提前一年建立的原因。基于对斜压不稳定理论来龙去脉的追溯,进而围绕该理论对大尺度大气运动稳定性问题、波流相互作用及数值天气预报等三个方面的推进作用进行了简要综述,重点通过温带气旋个例分析阐述了斜压不稳定理论对天气预报的指导意义。本研究通过对比三位科学家的研究工作,重点分析了赵九章未能建立斜压不稳定理论的原因:赵九章1946年发表在Journal of Meteorology上的论文,最早提出了“斜压不稳定”这一概念,文中给出了不稳定的临界波长,并阐述了在不稳定扰动情况下能量的转换,以及不稳定波对大气环流带来的可能影响,这在当时都是十分超前的思想。但由于其研究思路局限在大气水平运动上,最终导致其与斜压不稳定理论的成功建立失之交臂,其论文本身存在的一些亮点也因此被后人忽略。查尼于1947年采用滤波和尺度分析等方法,将大气扰动方程简化为一个可以求解的系统,推导出大气稳定状态的判据,建立了斜压不稳定理论;而且其“副产品”——准地转模式也被成功地应用于数值天气预报实践中,促使数值天气预报首次获得成功。1949年,伊迪在查尼研究工作的基础上通过合理的简化方法,得到了更为简洁的模型。将上述三位科学家的个人经历、教育背景、研究思路和论文特征等进行对比分析可以看出,个人经历和教育背景对研究工作的创新有重要影响,而中国科学家在各方面都不占优势的情况下,能够率先提出大气动力学中“斜压不稳定”这样的关键问题,实属不易,其理论贡献的历史价值应被给予肯定和重视。斜压不稳定理论对实际天气过程具有重要的指导作用。本文在详细分析斜压不稳定理论对相关领域(大尺度大气运动稳定性问题、波流相互作用、数值天气预报)重要推动作用的基础上,选择了3个天气实例进行具体应用与分析。利用NCEP/NCAR 1°×1°格点再分析资料,对分别生成于冬季海洋、夏季陆地和春季入海的3个温带气旋在初生、发展和成熟阶段的500hPa高度场和温度场配置,以及位势高度、温度、垂直速度和水平散度的垂直剖面结构进行较为系统的分析。结果表明,斜压不稳定在温带气旋的初生和发展过程中起到重要的促进作用,3个天气个例表现出的垂直结构也与伊迪和查尼研究给出的理论模型非常相似。最后,在对比三位科学家有关斜压不稳定理论的代表著作,并利用实例加以验证的基础上,本文尝试提出斜压不稳定理论对科研创新的启发和指导意义:(1)某一学科的突破性进展很大程度上依赖于其他学科或技术的发展;(2)某一科学成果的出现离不开前人大量研究成果的积累和铺垫;(3)科学研究具有很强的不确定性,偶然得到的“副产品”有时会在推动学科发展上起到无法估量的作用。