В останні десятиліття набув широкого поширення новий метод аналізу полів тиску у вільній атмосфері - метод барической топографії (БТ). В основі цього методу лежить застосування карт БТ, який складають за даними зондування атмосфери в багатьох точках Землі. Введемо поняття геопотенциала. Геопотенціалом Ф * рівня називається робота, яку необхідно зробити, щоб підняти одиницю маси в полі сили тяжіння від вихідного рівня (за який приймається, як правило, рівень моря) до цього рівня.

Оскільки при підйомі одиничної маси на висоту dz витрачається робота dФ * = gdz, формула для Ф *, очевидно, має вигляд

де z - висота точки над рівнем моря. Геопотенциала вимірюється в м2 / с2.

Геопотенціальною висота Ф являє собою відношення геопотенциала Ф * до нормального (стандартному) прискоренню вільного падіння g0 = 9,80665 м / с2, т. Е.

Геопотенціальною висота має розмірність довжини. Її одиницею служить геопотенціальною метр (скорочено гп. М). Оскільки g і g0 близькі між собою, значення Ф і z незначно відрізняються один від одного (по крайней мере, до висот близько 30 км).

Введемо геопотенціальною висоту в барометричні формули (для прикладу обмежимося формулою реальної атмосфери). Якщо в формулу (3.3.3) ввести середню барометрическую температуру, то з урахуванням (3.6.1) вона набуде вигляду

Перевага формули (3.6.2) в порівнянні з формулою (3.3.25) полягає в тому, що при її висновку не зроблено припущення про незалежність g від 2. Це зауваження є загальним в тому сенсі, що шляхом переходу від z до Ф забезпечується облік залежно g від висоти у всіх рівняннях і формулах.

Абсолютною висотою ізобаричної поверхні (з тиском р) називається її геопотенціальною висота Фр над рівнем моря. З формули (3.6.2) випливає, що

Відповідно до формули (3.6.3), Фр (при р = const) залежить від тиску на рівні моря р0 і середньої температури υ стовпа повітря, укладеного між рівнем моря і ізобарічеськой поверхнею.

Географічні карти з нанесеними на них значеннями абсолютної висоти ізобаричної поверхні називають картами абсолютної топографії (AT). На таких картах проводяться (як правило, через 40 гп. М) лінії рівних значень Фp звані Ізогіпс (вони представляють собою криві перетину ізобаричної поверхні з рівної поверхні). Оскільки ізобаричної поверхні над циклонами має увігнуту (по відношенню до земної поверхні) форму, а над антициклонами - опуклу, то циклони і антициклони на картах AT є області з замкнутими Ізогіпс відповідно з низькими і високими значеннями Фр в центрі.

Широке поширення в службі погоди отримали також карти відносної топографії (ОТ), на які наносяться значення відносних висот. Останні являють собою перевищення однієї ізобаричної поверхні (р2) над іншою (p1), виражене в гп.м. Формула для відносної висоти має вигляд

З цієї формули випливає, що залежить тільки від середньої температури стовпа повітря, укладеного між ізобаричної поверхні. З цієї точки зору карти ВІД еквівалентні картками середньої температури. Лінії рівних значень , Проведені на картах ВІД (через 40 гп.м), також називають Ізогіпс.

Надалі в якості вертикальної координати замість висоти іноді буде використано тиск. Тому наведемо значення висот 2, на яких розташовані (при середньому розподілі температури по висоті (см. Рис. 2.1) і р0 = 1013,2 гПа) ізобаричної поверхні з тиском р:

У порівнянні з усіма іншими метеорологічними величинами (температурою, вологістю, вітром, радіацією і ін.) Тиск має слабо виражений періодичний хід. Його вдається виявити розкладанням середніх кривих зміни тиску на прості гармоніки. Таким шляхом виявлені коливання тиску з періодами 24, 12, 8 і 6 ч. Найбільшу амплітуду має Напівдобова хвиля (з періодом 12 год). Найбільш яскраво півдобові коливання виражені в тропічних широтах, де амплітуда коливань тиску досягає 3-4 гПа. Максимуми тиску спостерігаються в 9-10 і 21-22 ч, мінімуми - у 3-4 і 15-16 ч (місцевого сонячного часу). У помірних і високих широтах амплітуда періодичних коливань тиску не перевищує декількох часток гектопаскаля.

Періодичні зміни тиску не грають суттєвої ролі в погодообразующих процесах. Періодичні коливання повністю перекриваються непериодическими змінами тиску, які обумовлені рухом і еволюцією барических систем. Неперіодичні зміни тиску мають винятково велике значення, оскільки з рухом барических систем і їх еволюцією пов'язана зміна погоди в часі і просторі. Ці питання, що мають пряме відношення до прогнозу погоди, детально розглядаються в курсі синоптичної метеорології.

Date: 2015-12-10; view: 1478; Порушення авторських прав