1. Пространственное распределение атмосферного давления
непрерывно меняется с течением времени, т. е. меняется расположение
изобарических поверхностей в атмосфере. Чтобы следить за изменениями
барического, а также и термического поля, в практике службы погоды
ежедневно по аэрологическим наблюдениям составляют карты топографии
изобарических поверхностей - картщ барической топографии.
На карту абсолютной барической топографии наносят высоты
определенной изобарической поверхности над уровнем моря на разных
станциях в определенный момент времени, например поверхности 500 гПа
в 6 часов 1 января 1967 г. Точки с равными высотами соединяют
линиями равных высот - изогипсами (абсолютными изогипсами). По
изогипсам можно судить о распределении давления в тех слоях
атмосферы, вкоторых располагается данная
изобарическая поверхность.
В атмосфере всегда существуют области, в которых давление выше или
ниже по сравнению с окружающими областями. Расположение областей все
время меняется. В областях пониженного давления - циклонах или
депрессиях - давление на каждом уровне самое низкое в центре
области, а к периферии растет. Давление, кроме того, всегда
понижается с высотой; поэтому изобарические поверхности в циклоне
прогнуты в виде воронок, снижаясь от периферии к центру (рис. 53).
Следовательно, на карте абсолютной топографии циклон будет
очерчиваться изогипсами со значениями высоты, уменьшающимисяк центру (рис. 54). В области повышенного давления-антициклоне, напротив, на каждом уровне будет наивысшее
давление; поэтому изобарические поверхности в антициклоне будут
иметь форму куполов. На карте абсолютной барической топографии к
центру антициклона значения изогипс увеличиваются (см. рис. 53 и
54).
Рис. 53. Изобарические поверхности в циклоне
(Н) ив антициклоне (В) в вертикальном разрезе.
Рис. 54. Циклон (Н) и антициклон (В) на
карте абсолютной топографии изобарической поверхности 500 гПа.
Цифры - высоты в геопотенциальных декаметрах. В циклоне
изобарическая поверхность лежит ближе к уровню моря, чем в
антициклоне.
2. На карту относительной барической топографии наносят высоты
определенной изобарической поверхности, но отсчитанные не от уровня
моря (как на картах абсолютной барической топографии), а от
нижележащей изобарической поверхности. Например, можно составить
карту высот поверхности 500 гПа над поверхностью 1000 гПа и т. д.
Такие высоты называются относительными, а проведенные по ним
изогипсы - относительными изогипсами.
Относительная высота одной изобарической поверхности над другой
зависит от средней температуры воздуха между этими двумя
поверхностями (.рис. 55)."Из главы второй известно, что
В облаети тепла они раздвинуты, в области холода - сближены.
Рис. 55.
Изобарические поверхности в областях тепла (Т) и холода (X) в
вертикальном разрезе.
Рис. 56. Области тепла
(Т) и холода (X) на карте относительной топографии изобарической
поверхности 500 гПа над поверхностью 1000 гПа.
В областях тепла толщина атмосферного слоя
между двумя поверхностями увеличена, в областях холода - уменьшена.
барическая ступень зависит от температуры. Но барическая ступень, т.
е. расстояние между двумя уровнями с давлением, различающимся на
единицу, в сущности и есть относительная высота одной изобарической
поверхности над другой. Отсюда следует, что по распределению на
карте относительных высот можно судить о распределении средних
температур в слое воздуха между двумя изобарическими поверхностями.
Чем больше относительная высота, тем выше температура слоя.
Следовательно, карты относительной топографии показывают
распределение температуры в атмосфере (рис. 56). Иногда говорят, что
карты абсолютной и относительной топографии вместе представляют
термобарическое поле атмосферы.
В службе погоды карты абсолютной топографии обычно составляются для
изобарических поверхностей 1000, 850, 700, 500, 300, 200, 100, 50,
25 гПа, а карты относительной топографии- для поверхности 500 над
1000 гПа. Составляют карты барической топографии и по осредненным
данным за промежутки времени от нескольких дней до месяца. Для
климатологических целей применяются карты барической топографии,
составленные по многолетним средним данным.
3. На карты барической топографии, строго говоря, наносят не высоты
изобарических поверхностей, а их геопотенциалы.
Геопотенциалом (абсолютным) называется потенциальная энергия единицы
массы в поле силы тяжести. Иначе говоря, геопотенциал изобарической
поверхности в каждой ее точке есть работа, которую нужно затратить
против силы тяжести, чтобы поднять единицу массы от уровня моря в
данную точку. Итак, в любой точке
изобарической поверхности под данной широтой при данном значении
силы тяжести имеется определенный геопотенциал, пропорциональный
высоте этой точки над уровнем моря. Поэтому применение геопотенциала вместо высоты вполне возможно и имеет определенные
теоретические и технические преимущества. Геопотенциал выражают в
единицах (геопотенциальных метрах), при которых он численно близок к
высоте, выраженной в метрах (и в точности равен ей на уровне моря
под широтой 45°). В связи с этим геопотенциал называют еще
динамической или геопотенциальной высотой.
Относительный геопотенциал равен разности абсолютных геопотенциалов
двух точек, лежащих на одной вертикали.
