22. Поле атмосферного давления

Барическое поле атмосферы - пространственное распределение атмосферного давления. Это скалярное непрерывное поле, характеризующееся системой поверхностей равного давления.

Атмосферное давление - давление, производимое атмосферой на находящие­ся в ней предметы и на земную поверхность. Единицами давления служат мм рт.ст, мбар, гПа. На уровне моря атмосферное давление равно 760 мм рт.ст. Для перехода от мм рт.ст. к гПа или мбар нужно умножить число мм рт.ст. на 4/3. Атм.Д. убывает с высотой по определённому закону в зависимости от вертикального распределения плотности, температуры и влажности воздуха.

Изменение атмосферного давления с высотой. Уравнение, описывающее измене­ние атмосферного давления с высотой - основное уравнение статики атмосферы:

dP = -pgdz,

Барометрическая формула. В условиях статического равновесия, предполагая, что изменение давления связано только с вертикальным перемещением частицы воздуха (т. е. при равновесии силы тяжести и вертикальной составляющей барического градиента),

можно записать dP/P= -g*dz/RT Интеграл этого уравнения от Z₁(P₁) до Z₂(P₂)называется баром.формулой. Баром. формулу можно использовать для целей прогноза (задавая закон изменения температуры с высотой).

Вертикальный барический градиент. Изменение давления по вертикали характери­зуется вертикальным барическим градиентом (изменение давления на единицу высоты):

-dP/dz= ρg, -dP/dz= Pg/RT

Горизонтальный барический градиент. Важной характеристикой поля атмосферно­го давления является изменение давления по горизонтали - горизонтальный барический градиент (изменение атмосферного давления на единицу расстояния в горизонтальном направлении). О величине гор. бар. град. судят по расстоянию между изобарами на карте погоды - чем гуще изобары, тем больше значение горизонтального барического градиента.

Барическая ступень. Величина, обратная вертикальному барическому градиенту - барическая ступень: -dz/dP = 1/ρg, dz/dP=RT/PT

Барическая ступень показывает расстояние по вертикали, на котором атмосферное давление меняется на единицу, уменьшаясь вверх и возрастая вниз.

Наклон изобарических поверхностей к горизонту. Малые величины горизонтально­го барического градиента обусловлены малым наклоном изобарической поверхности к горизонту. Если изобарические поверхности располагаются горизонтально к земной поверх­ности, то барический градиент направлен по вертикали вверх. Вертикальный барический градиент на­правлен вертикально вверх только в центрах барических образований, где изобарическая поверхность параллельна земной поверхности. Обычно рассматривается лишь горизонтальная со­ставляющая силы барического градиента. Горизонтальная составляющая силы барического градиента является непосредст­венной причиной возникновения атмосферных движений крупного (синоптического) масштаба.

Поскольку величина барической ступени зависит от температуры воздуха, то чем выше температура воздуха, тем больше барическая ступень, и, наоборот, в холодном воз­духе барическая ступень меньше. Давление в тёплом воздухе убывает медленнее, чем в холодном.

С высотой осуществляется такая перестройка барического поля, при которой центры областей пониженного давления на высотах приближаются к центрам областей холода, а повышенного - к центрам областей тепла. Неодинаковая зависимость между изменениями температуры и давления воздуха во всей толще тропосферы указывает на существование уровня, где происходит смена знака этой зависимости. Наблюдающаяся у поверхности Земли и в самом нижнем слое тропосферы обратная зависимость между изменениями температуры и давления с высо­той уменьшается, пока не достигает нуля Выше этого уровня в свободной атмосфере связь между изменениями температуры и давления прямая.