Altura geopotencial

Altura geopotencial o altitud geopotencial es una coordenada vertical referenciada al nivel medio del mar de la Tierra, un ajuste a la altura geométrica (altitud sobre el nivel medio del mar) que explica la variación de la gravedad con la latitud y la altitud. Por lo tanto, puede considerarse una "altura ajustada por gravedad". Es la altitud a la que están calibrados todos los altímetros barométricos de las aeronaves.

Definición

En una elevación h{displaystyle h}, el geopotencial se define como:

CCPR CCPR ()h)=∫ ∫ 0hg()φ φ ,z)dz,{displaystyle Phi (h)=int _{0} {h}g(phiz),dz,}

Donde g()φ φ ,z){displaystyle g(phiz)} es la aceleración debido a la gravedad, φ φ {displaystyle phi } es latitud, y z{displaystyle z} es la elevación geométrica. Así geopotencial es la energía potencial gravitacional por unidad de masa en esa elevación.

La altura geopotencial es:

Zg()h)=CCPR CCPR ()h)g0,{fnMicrosoft Sans Serif}},}

que normaliza la geopotencia g0{displaystyle G_{0} = 9.80665 m/s², la gravedad estándar a nivel medio del mar.

Uso

Geopotential height analysis on the North American Mesoscale Model (NAM) at 500 hPa.

Las ciencias geofísicas, como la meteorología, a menudo prefieren expresar la fuerza del gradiente de presión horizontal como el gradiente de geopotencial a lo largo de una superficie de presión constante, porque entonces tiene las propiedades de una fuerza conservativa. Por ejemplo, las ecuaciones primitivas que resuelven los modelos de pronóstico del tiempo utilizan la presión hidrostática como una coordenada vertical y expresan las pendientes de esas superficies de presión en términos de altura geopotencial.

Un gráfico de la altura geopotencial para un solo nivel de presión en la atmósfera muestra las depresiones y crestas (altos y bajos) que normalmente se ven en los gráficos de aire superior. El grosor del geopotencial entre los niveles de presión (la diferencia de las alturas del geopotencial de 850 hPa y 1000 hPa, por ejemplo) es proporcional a la temperatura virtual media en esa capa. Los contornos de altura geopotencial se pueden utilizar para calcular el viento geostrófico, que es más rápido cuando los contornos están más próximos entre sí y son tangenciales a los contornos de altura geopotencial.

El Servicio Meteorológico Nacional define la altura geopotencial como:

"...aproximadamente la altura sobre el nivel del mar de un nivel de presión. Por ejemplo, si una estación informa que la altura de 500 mb [es decir, millibar] en su ubicación es de 5600 m, significa que el nivel de la atmósfera sobre esa estación en la que la presión atmosférica es de 500 mb es de 5600 metros sobre el nivel del mar. Esta es una altura estimada basada en datos de temperatura y presión".