Изменение давления с высотой и по горизонтали

Атмосферное давление равно весу вышележащих слоев воздуха в данном месте (рис.1).

Следовательно, атмосферное давление с высотой уменьшается. Падение давления dp с высотой dz описывается основным уравнением статики:

dp = -gρdz или ∆p = - ρġ∆z или = -ρġ

где g – ускорение свободного падения или ускорение силы тяжести, зависящее от широты места и высоты; на экваторе сила тяжести меньше, на полюсах больше; на уровне моря на широте 45° ġ = 980,616 см/с².

ρ – плотность воздуха

- изменение давления ∆p в элементарном слое ∆z, равное весу столбика воздуха высотой ∆z и площадью 1 см².

Изменчивость барического поля во времени для практических целей характеризуют величиной барической тенденции – величиной изменения давления АР за последние 3 ч перед сроком наблюдения, т. е.

∆P = Ph - Ph,

где Рh и Рhо – значения атмосферного давления в 3 и 0 часов соответственно. Барическая тенденция имеет знак, величину и характеристику. Последняя показывает скорость и характер изменения давления.

Пространственную изменчивость барического поля наиболее удобно характеризовать барическими градиентами.

Барические градиенты. Изменчивость барического поля в трехмерном пространстве характеризуется пространственным барическим градиентом – вектором, показывающим степень изменения атмосферного давления в этом пространстве. По числовой величине барический градиент равен производной от давления по нормали к изобарической поверхности, т. е. изменению давления на единицу расстояния в том направлении, в котором давление убывает наиболее быстро, т. е. – .

На практике имеют дело не с пространственным барическим градиентом , а с его проекциями на вертикальную ось – вертикальным барическим градиентом G_z=– и горизонтальную (уровенную) поверхность – горизонтальным барическим градиентом G_r=-– (10)

Давление меняется с высотой гораздо сильнее, чем в горизонтальном направлении, и вертикальный барический градиент G_z в десятки тысяч раз больше горизонтального G_r. Единицами измерения вертикального градиента являются гПа/100 м, а горизонтального – гПа/град (иногда вместо одного градуса меридиана–111 км – берут 100 км).

Величина, обратная барическому градиенту. Называется барической ступенью. Это высота, на которую достаточно подняться (опуститься) для того, чтобы давление уменьшилось (увеличилось) на 1 гПа. Барической ступенью пользуются для приведения давления к уровню моря в случае небольших высот и вычисляют по формуле

n = (1 + άt) (11)