Геопотенциал

Геопотенциалом [math]\displaystyle{ \Phi^* }[/math] в данной точке называется удельная 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:

[math]\displaystyle{ \Phi^* = \int_0^z g(z) dz, }[/math]

где [math]\displaystyle{ z }[/math] — высота точки над уровнем моря, [math]\displaystyle{ g(z) }[/math] — ускорение свободного падения в зависимости от высоты. Единицей геопотенциала в СИ служит м²/с².

Абсолютный геопотенциал изобарической поверхности [math]\displaystyle{ p }[/math] ([math]\displaystyle{ \Phi_p }[/math]) равен работе, которую нужно совершить, чтобы поднять единицу массы от уровня моря до заданной поверхности [math]\displaystyle{ p }[/math].

Относительный геопотенциал представляет работу, которую нужно совершить против силы тяжести, чтобы поднять единицу массы от нижележащей изобарической поверхности до рассматриваемой вышележащей изобарической поверхности, то есть [math]\displaystyle{ \Phi_{p1}^{p2} }[/math]. Он, очевидно, равен разности абсолютных геопотенциалов вышележащей и нижележащей изобарических поверхностей вдоль одной вертикали в рассматриваемой точке:

[math]\displaystyle{ \Phi_{p1}^{p2} = \Phi_{p2}-\Phi_{p1} }[/math]

Для вычисления абсолютного и относительного геопотенциалов используют барометрическую формулу геопотенциала, которую легко получить из барометрической формулы. Эта формула позволяет рассчитать [math]\displaystyle{ \Phi_{p2} }[/math], [math]\displaystyle{ \Phi_{p1} }[/math], [math]\displaystyle{ \Phi_{p1}^{p2} }[/math] по значениям [math]\displaystyle{ p_1 }[/math], [math]\displaystyle{ p_2 }[/math] и [math]\displaystyle{ T_m }[/math], полученным из радиозондовых наблюдений.

Литература

• Хромов С.П, Петросянц М.А. Метеорология и климатология. — Москва: Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. — 2012. — С. 151—153. — 584 с.
• Матвеев Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 738 с.
• Хромов С.П. Метеорология и климатология для географических факультетов. — Гидрометеоиздат, 1983. — С. 226. — 441 с.