Gradient de presiune

În științele atmosferice , cum ar fi meteorologia și climatologia , gradientul de presiune sau gradientul de presiune este mărimea fizică care descrie în ce direcție și cu ce viteză există variația maximă a presiunii într-un loc dat.

Gradientul de presiune este o mărime dimensională ale cărei unități de măsură sunt presiunea pe unitate de lungime, exprimată în Pa / m . Matematic se obține aplicând operatorul nabla la presiune în funcție de poziție.

Formalismul matematic

Deoarece presiunea este o cantitate intensivă , adică o funcție continuă și diferențiată a celor trei dimensiuni (adică un câmp scalar )

p=p(x,y,z)

{\ displaystyle p = p (x, y, z)}

{\ displaystyle p = p (x, y, z)}

unde x , y și z sunt coordonatele carteziene ale localității de interes, gradientul de presiune este o mărime vectorială definită ca

\nabla p={\begin{pmatrix}{\frac {\partial p}{\partial x}},{\frac {\partial p}{\partial y}},{\frac {\partial p}{\partial z}}\end{pmatrix}}

{\ displaystyle \ nabla p = {\ begin {pmatrix} {\ frac {\ partial p} {\ partial x}}, {\ frac {\ partial p} {\ partial y}}, {\ frac {\ partial p } {\ partial z}} \ end {pmatrix}}}

{\ displaystyle \ nabla p = {\ begin {pmatrix} {\ frac {\ partial p} {\ partial x}}, {\ frac {\ partial p} {\ partial y}}, {\ frac {\ partial p } {\ partial z}} \ end {pmatrix}}}

Interpretarea fizică

Conceptul de gradient de presiune este o caracterizare locală a aerului sau, mai general, a fluidului investigat și este definit doar la scările spațiale la care este definită presiunea.

În atmosfera unei planete (inclusiv a Pământului), gradientul de presiune este un vector înclinat în jos, deoarece schimbarea maximă a presiunii este în direcție verticală și crește odată cu scăderea altitudinii. Valoarea forței gradientului de presiune (adică norma sa) în troposferă are valori tipice de ordinul a 9 Pa / m (sau 90 hPa / km).

Gradientul de presiune are adesea o componentă orizontală mică, dar importantă, care este responsabilă de circulația vântului . Gradientul de presiune orizontală este un vector bidimensional care rezultă din proiecția gradientului de presiune pe un plan orizontal local.

În apropierea suprafeței terestre, direcția forței gradientului de presiune orizontală merge de la presiuni mari la presiuni mici. Orientarea sa particulară în orice punct la un moment dat depinde puternic de situația climatică. La latitudini medii, valorile tipice ale gradientului de presiune orizontală sunt de ordinul a 10 ⁻² Pa / m (sau 10 Pa / km), deși valori mai mari pot fi atinse pe frontul meteorologic .

Importanța meteorologică și climatică

Diferențele de presiune atmosferică între două locații sunt de o importanță fundamentală în prognozele meteo și climatice. Gradientul de presiune este una dintre forțele principale care mișcă aerul, provocând vântul. Deoarece forța gradientului de presiune merge de la presiunea înaltă la zonele de presiune scăzută, rezultă că este orientată în direcția opusă gradientului de presiune.

Undele sonore și undele de șoc sunt evenimente care induc gradienți de presiune ridicată, dar sunt caracterizate de obicei doar ca o perturbare tranzitorie.

Bibliografie

Conner A. Perrine (1967) Natura și teoria circulației generale a atmosferei , Organizația Meteorologică Mondială, Publicația nr. 218, Geneva, Elveția.
Robert G. Fleagle și Joost A. Businger (1980) An Introduction to Atmospheric Physics , Ediția a doua, Academic Press, International Geophysics Series, Volumul 25 , ISBN 0-12-260355-9 .
John S. Wallace și Peter V. Hobbs (2006) Atmospheric Science: An Introductory Survey , Ediția a doua, Academic Press, International Geophysics Series, ISBN 0-12-732951-X .

Elemente conexe

linkuri externe

Al treilea raport de evaluare IPCC

Portalul Științelor Pământului : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu Științele Pământului