что такое геопотенциал в метеорологии

ПОНЯТИЕ О ГЕОПОТЕНЦИАЛЕ

Распределение д авления в атмосфере можно представить в виде б есчисленного количества поверхностей, во всех точках которых давление одинаково. Такие поверхности называются изобарическими (изо — равный, барос — т яжесть, давление). Они располагаются одна над др угой и не параллельны уровню моря, что объясняет ся неравномерным распределением по горизонтали температ уры и давления воздуха, а, след оват ельно, и различной барической ст упенью. Высоты изобарических поверхност ей измеряют ся от уровня моря в единицах геопотенциала.

Геопотенциал представляет собой работ у, которую надо соверш ить, чт обы поднять единицу массы от уровня моря до д анной высоты. Сила т яжести Р, действующая на ед иницу массы, равна Р = g × 1 = g, а работа Ф, затрачиваемая на поднятие ед иницы массы на высот у Н, равна:

ОС НОВНЫЕ ФОРМЫ БАРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Распределение давления на уровне моря вдоль земной поверхности предст авлено на приземных кар тах пого ды. На эт и кар ты наносится д авление, измеренное на метеорол огических станциях и привед енное к уро вню моря. Точ ки с одинако вы м д авлением на картах погод ы соединяют ся пл авными линиями, кот оры е называются изоб арам и. Изо бар ы обыч но провод ят ся через 5 гПа д ля значений давления, кр атных

Циклон — область низкого давления, очерченная на картах погоды замкнутыми изобарами, с минимальным давлением в центре. На картах погоды в Украине и странах СНГ об означается буквой “ Н” (низкое давление), а на международных карт ах – “ L ” (low pressure). Д авление в циклоне уменьшается от периферии к цент ру.

Антициклон – област ь высокого давления, очерченная на карт ах погоды замкнутыми изобарами, с максимальным давлением в центре. На картах погоды в Украине и странах СНГ обозначается б уквой “ В ” (высокое давление), а на международных картах – “ Н” (high pressure). Д авл ение в ант ициклоне уменьш ается от центра к периферии.

Рис. 2.8. Формы барического рельефа

Ложбина – узкая вытянутая полоса пониженного давления, расположенная на периферии циклона или межд у двумя антициклонами. Линия, соединяющая точки с наименьшим давлением в ложбине, называет ся осью ложб ины.

Гребень – узкая выт янут ая полоса повышенного давления, расположенная на периферии антициклона или между двумя циклонами. Линия, соединяющая точки с наибольшим давлением в гребне, называется осью гребня.

Седловина – э то барическая система, которая образуется между двумя циклонами и двумя антициклонами, расположенными крестообразно.

В циклоне и ложбине, как правило, наблюдают ся сложные условия погоды, в антициклоне и гребне – б лагоприятные, а в седловине – промежут очные.

ИНФОРМАЦИЯ О ДАВ ЛЕНИИ, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ПРИ МЕТЕООБЕСПЕ-

ЧЕНИИ ПОЛЕТОВ

Для обеспечения б езопасност и полет ов установлены правила верт икального эш елонирования возд уш ных судов (ВС). Эшелон полета – это выделенная для полетов ВС относительная барометрическая вы сота ( Нр ), отсчитываемая от изобарической поверхности с

давлением 760 мм рт.ст. (1013,2 гПа). Вы сота полета на эшелоне выдерживается с помощ ью

Рис. 2.9. Изменение абсолютной ( Набс) и барометрической (Нр )

высоты полета на эшелоне

В связи с этим при метеообеспечении полет ов используют различные значения д авления: QFE, QFF, QNE, QNH.

Давление QFE [Question field elevation (Q – code)] –давление на уровне аэ родрома или

Давление QFF [Atmospheric pressure converted to mean sea level or barometric pressure setting at mean sea level (Q – code)] –атмосфер ное давление, приведенное к среднему уровню моря.

Давление QNE [Question normal elevation – standard pressure (Q – code)] – стандартное

ат мосферное давление по стандартной атмосфере.

Давление QNH [Question normal height – sea level pressure (Q – code)] – ат мосферное д авление, приведенное к среднему уровню моря по условиям стандарт ной атмосферы.

В свод ках о факт ической погоде в формат е код ов METAR (SPECI) указывает ся д авление QNH с окр углением в меньшую ст орону до целого гектопаскаля.

Аэ родромные метеорологические органы предост авляют диспетчерскому органу подхода и аэ родромной диспетчерской вышке информацию о фактическом значении QNH на регулярной основе, a QFE – в соответ ствии с договоренностью на регулярной основе или по запросу.

Районный диспетчерский центр обеспечивает ся данными о фактическом давлении QNH

на аэ родромах и прогнозируемом минимальном давлении QNH в пред елах района полет ной информации.

В местных регулярных и специальных сводках указывает ся информация о давлении QNH и QFE в гектопаскалях, а при потребности дополнит ельно указывает ся давление QFE в миллиметрах рт утного ст олба.

Источник

Геопотенциал. Абсолютная и относительная высота изобарических поверхностей

В последние десятилетия получил широкое распространение но­вый метод анализа полей давления в свободной атмосфере — метод барической топографии (БТ). В основе этого метода лежит примене­ние карт БТ, составляемых по данным зондирования атмосферы во многих точках Земли. Введем понятие геопотенциала. Геопотенциа­лом Ф* уровня называется работа, которую необходимо совершить, чтобы поднять единицу массы в поле силы тяжести от исходного уровня (за который принимается, как правило, уровень моря) до этого уровня.

Поскольку при подъеме единичной массы на высоту dz затрачи­вается работа dФ* = gdz, формула для Ф*, очевидно, имеет вид

Геопотенциальная высота имеет размерность длины. Ее едини­цей служит геопотенциальный метр (сокращенно гп. м). Поскольку g и g₀ близки между собой, значения Ф и z незначительно отлича­ются друг от друга (по крайней мере, до высот порядка 30 км).

Введем геопотенциальную высоту в барометрические формулы (для примера ограничимся формулой реальной атмосферы). Если в формулу (3.3.3) ввести среднюю барометрическую температуру, то с учетом (3.6.1) она примет вид

Преимущество формулы (3.6.2) по сравнению с формулой (3.3.25) состоит в том, что при ее выводе не сделано допущение о не­зависимости g от 2. Это замечание является общим в том смысле, что путем перехода от z к Ф обеспечивается учет зависимости g от высоты во всех уравнениях и формулах.

Абсолютной высотой изобарической поверхности (с давлением р) называется ее геопотенциальная высота Ф_р над уровнем моря. Из формулы (3.6.2) следует, что

Согласно формуле (3.6.3), Ф_р (при р = const) зависит от давления на уровне моря р₀ и средней температуры _υ столба воздуха, заклю­ченного между уровнем моря и изобарической поверхностью.

Географические карты с нанесенными на них значениями абсо­лютной высоты изобарической поверхности называют картами абсо­лютной топографии (AT). На таких картах проводятся (как прави­ло, через 40 гп. м) линии равных значений Ф_p называемые изогипсами (они представляют собой кривые пересечения изобарической поверхности с уровенными поверхностями). Поскольку изобариче­ская поверхность над циклонами имеет вогнутую (по отношению к земной поверхности) форму, а над антициклонами — выпуклую, то циклоны и антициклоны на картах AT представляют собой области с замкнутыми изогипсами соответственно с низкими и высокими значениями Ф_р в центре.

Широкое распространение в службе погоды получили также карты относительной топографии (ОТ), на которые наносятся значе­ния относительных высот. Последние представляют собой превышение одной изобарической поверхности (р₂) над другой (p₁), выра­женное в гп.м. Формула для относительной высоты имеет вид

Из этой формулы следует, что зависит только от средней температуры столба воздуха, заключенного между изобарическими поверхностями. С этой точки зрения карты ОТ эквивалентны кар­там средней температуры. Линии равных значений , проведен­ные на картах ОТ (через 40 гп.м), также называют изогипсами.

В дальнейшем в качестве вертикальной координаты вместо вы­соты иногда будет использовано давление. Поэтому приведем значе­ния высот 2, на которых расположены (при среднем распределении температуры по высоте (см. рис. 2.1) и р₀ = 1013,2 гПа) изобарические поверхности с давлением р:

По сравнению со всеми другими метеорологическими величина­ми (температурой, влажностью, ветром, радиацией и др.) давление имеет слабо выраженный периодический ход. Его удается обнару­жить разложением средних кривых изменения давления на про­стые гармоники. Таким путем обнаружены колебания давления с периодами 24, 12, 8 и 6 ч. Наибольшую амплитуду имеет полусуточ­ная волна (с периодом 12 ч). Наиболее ярко полусуточные колеба­ния выражены в тропических широтах, где амплитуда колебаний давления достигает 3—4 гПа. Максимумы давления наблюдаются в 9—10 и 21—22 ч, минимумы — в 3—4 и 15—16 ч (местного солнеч­ного времени). В умеренных и высоких широтах амплитуда перио­дических колебаний давления не превышает нескольких долей гектопаскаля.

Периодические изменения давления не играют существенной роли в погодообразующих процессах. Периодические колебания полностью перекрываются непериодическими изменениями давле­ния, которые обусловлены движением и эволюцией барических сис­тем. Непериодические изменения давления имеют исключительно большое значение, поскольку с движением барических систем и их эволюцией связано изменение погоды во времени и пространстве. Эти вопросы, имеющие прямое отношение к прогнозу погоды, де­тально рассматриваются в курсе синоптической метеорологии.

Источник

Геопотенциал

Геопотенциалом в данной точке называется механическая работа, которую необходимо совершить, чтобы поднять единицу массы в поле силы тяжести от исходного уровня (за который принимается, как правило, уровень моря) до этой точки:
,
где z — высота точки над уровнем моря, g(z) — ускорение свободного падения в зависимости от высоты. Единицей геопотенциала в СИ служит м²/с².

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Геопотенциал» в других словарях:

геопотенциал — геопотенциал … Орфографический словарь-справочник

геопотенциал — сущ., кол во синонимов: 1 • потенциал (16) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

геопотенциал — геопотенциальный — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы геопотенциальный EN geopotential … Справочник технического переводчика

геопотенциал — Потенциал поля земной силы тяжести, равный потенциальной энергии массы относительно уровня моря, или работе, которую надо совершить для поднятия единицы массы от среднего уровня моря до рассматриваемого уровня … Словарь по географии

геопотенциал — Žemės potencialas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Earth potential; geopotential vok. Erdpotential, n; Geopotential, n rus. геопотенциал, m; потенциал Земли, m pranc. géopotentiel, m; potentiel de la Terre, m … Fizikos terminų žodynas

геопотенциал — 3.14 геопотенциал: Реальный потенциал силы тяжести Земли. Источник: ГОСТ Р 52572 2006: Географические информационные системы. Координатная основа. Общие требования … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Геопотенциал — потенциал силы притяжения масс Земли. См. Гравитационное поле Земли … Большая советская энциклопедия

геопотенциал — геопотенци ал, а … Русский орфографический словарь

геопотенціал — геопотенциал geopotential *Geopotential – потенціал сили тяжіння … Гірничий енциклопедичний словник

Источник

Метеорология

Электронный учебник по метеорологии

2. Карты абcолютной (АТ) и отноcительной (ОТ) баричеcкой топографии континента Евразии и омывающих его океанов

Для опиcания полей метеорологичеcких величин на выcотах иcпользуютcя карты, поcтроенные по методу топографии. Карты топографии можно cтроить для любых метеовеличин, но практичеcки они cтроятcя только для изобаричеcких поверхноcтей и называютcя картами баричеcкой топографии (КБТ).

КБТ – это cиноптичеcкие карты, по которым анализируют раcпределение различных метеовеличин в проcтранcтве, то еcть в cвободной атмоcфере.

При cоcтавлении КБТ оказалоcь более удобным заменить геометричеcкие выcоты изобаричеcких поверхноcтей эквивалентными им значениями геопотенциала.

Карты БТ предcтавляют из cебя карты, на которых наноcитcя геопотенциальная выcота изобаричеcкой поверхноcти над уровнем моря и называютcя картами абcолютной топографии (АТ). Абcолютная выcота изобаричеcкой поверхноcти вычиcляетcя по формуле:

H p = 6,74 T cр lg Р 0 /Р, (1)

Оcновные изобаричеcкие поверхноcти и cоответcтвующие им cредние выcоты

Карта Выcота (км) Карта Высота (км)

АТ 850 1,5 АТ 150 13,5

АТ 700 3,0 АТ 100 16,0

АТ 500 5,5 АТ 70 18,5

АТ 400 7,0 АТ 50 20,5

АТ 300 9,0 АТ 30 23,5

АТ 250 10,5 АТ 20 26,5

АТ 200 12,0 АТ 10 31,0

H 500/1000= 6,74 Т cр lg Р 0 /Р = 2 T cр (2)

где T cр — cредняя температура воздуха нижнего пятикилометрового cлоя.

Таким образом карты АТ cлужат для характериcтики раcпределения давления в проcтранcтве, а карты ОТ — для характериcтики температурного режима в нижней тропоcфере.

Карты ТБ могут быть поcтроены и для других cлоев. Можно говорить и о термобаричеcком поле на каком-то уровне (например ТБ-700), еcли раccматривать cиcтему изогипc и изотерм на данном уровне.

Источник

3.6. Геопотенциал. Абсолютная и относительная высота изобарических поверхностей

В последние десятилетия получил широкое распространение но­вый метод анализа полей давления в свободной атмосфере — метод барической топографии (БТ). В основе этого метода лежит примене­ние карт БТ, составляемых по данным зондирования атмосферы во многих точках Земли. Введем понятие геопотенциала. Геопотенциа­лом Ф* уровня называется работа, которую необходимо совершить, чтобы поднять единицу массы в поле силы тяжести от исходного уровня (за который принимается, как правило, уровень моря) до этого уровня.

Поскольку при подъеме единичной массы на высоту dz затрачи­вается работа dФ* = gdz, формула для Ф*, очевидно, имеет вид

Геопотенциальная высота имеет размерность длины. Ее едини­цей служит геопотенциальный метр (сокращенно гп. м). Поскольку g и g₀ близки между собой, значения Ф и z незначительно отлича­ются друг от друга (по крайней мере, до высот порядка 30 км).

Введем геопотенциальную высоту в барометрические формулы (для примера ограничимся формулой реальной атмосферы). Если в формулу (3.3.3) ввести среднюю барометрическую температуру, то с учетом (3.6.1) она примет вид

Преимущество формулы (3.6.2) по сравнению с формулой (3.3.25) состоит в том, что при ее выводе не сделано допущение о не­зависимости g от 2. Это замечание является общим в том смысле, что путем перехода от z к Ф обеспечивается учет зависимости g от высоты во всех уравнениях и формулах.

Абсолютной высотой изобарической поверхности (с давлением р) называется ее геопотенциальная высота Ф_р над уровнем моря. Из формулы (3.6.2) следует, что

Согласно формуле (3.6.3), Ф_р (при р = const) зависит от давления на уровне моря р₀ и средней температуры _υ столба воздуха, заклю­ченного между уровнем моря и изобарической поверхностью.

Географические карты с нанесенными на них значениями абсо­лютной высоты изобарической поверхности называют картами абсо­лютной топографии (AT). На таких картах проводятся (как прави­ло, через 40 гп. м) линии равных значений Ф_p называемые изогипсами (они представляют собой кривые пересечения изобарической поверхности с уровенными поверхностями). Поскольку изобариче­ская поверхность над циклонами имеет вогнутую (по отношению к земной поверхности) форму, а над антициклонами — выпуклую, то циклоны и антициклоны на картах AT представляют собой области с замкнутыми изогипсами соответственно с низкими и высокими значениями Ф_р в центре.

Широкое распространение в службе погоды получили также карты относительной топографии (ОТ), на которые наносятся значе­ния относительных высот. Последние представляют собой превышение одной изобарической поверхности (р₂) над другой (p₁), выра­женное в гп.м. Формула для относительной высоты имеет вид

Из этой формулы следует, что зависит только от средней температуры столба воздуха, заключенного между изобарическими поверхностями. С этой точки зрения карты ОТ эквивалентны кар­там средней температуры. Линии равных значений, проведен­ные на картах ОТ (через 40 гп.м), также называют изогипсами.

В дальнейшем в качестве вертикальной координаты вместо вы­соты иногда будет использовано давление. Поэтому приведем значе­ния высот 2, на которых расположены (при среднем распределении температуры по высоте (см. рис. 2.1) и р₀ = 1013,2 гПа) изобарические поверхности с давлением р:

Источник