Estrutura da Altura Geopotencial Média da Atmosfera
Estrutura Vertical do Geopotencial
Como as várias equações de balanço em meteorologia são, usualmente, primeiro derivadas no sistema de coordenadas (x,y,z,t) e então, para uso prático, transformadas nos sistema de coordenadas (x,y,p,t), é importante esclarecer mostrar o quanto os dois sistemas estão relacionados. Assim, as figuras I(a) e 1(b) ilustram a relação entre as superfícies de altura e pressão constantes na atmosfera.
Figura I(a) Perfil meridional da pressão zonal média (em MB) em várias alturas entre 0.1 e 16Km.
A inclinação meridional em cada figura indica o comprimento da componente geostrófica do fluxo zonal onde
Podemos notar, na média, as superfícies de pressão se inclinam para cima, do polo para o equador, [figura I(b)], indicando que ventos de oeste devem prevalecer no decorrer de quase toda a atmosfera.
Figura Ib). Perfis meridionais da altura zonal média (em unidade de 100gpm ~100m) para vários níveis de pressão entre 1000 e 100mb.
De acordo com as figuras, esses ventos de oeste são grandes em médias latitudes e aumentam com a altitude na troposfera alcançando um máximo perto de 200mb logo abaixo da tropopausa.
As seções transversais da altura geopotencial zonal média como uma
função da pressão e latitude são mostradas na figura II.
Figura II. Seções tranversais zonais médias da altura geopotencial em gpm (1gpm ~1m) para condições médias anuais, DJF e JJA. São mostradas as saídas da atmosfera padrão NMC. Perfis verticais dos valores médios hemisféricos e globais são mostrados na direita.
Este tipo de apresentação é importante desde que mostre a distribuição do geopotencial (dividido por g) como uma função de pressão. As variações
com a latitude são aparentes, pois elas são apresentadas aqui como variações com relação à atmosfera de referência, nomeada atmosfera padrão NMC:
com a latitude são aparentes, pois elas são apresentadas aqui como variações com relação à atmosfera de referência, nomeada atmosfera padrão NMC:
Δ[z] = [z] - zSA
Os valores da atmosfera padrões são mostrados na tabela abaixo; eles são somente função de pressão (isto é, barotrópicos) e representam condições típicas perto de 45°N e então Δ[z]~0 perto dessa latitude.
Tabela. Valores da altura geopotencial e temperatura na atmosfera padrão em diferentes níveis de pressão usados nas análises de dados. A atmosfera padrão representa condições típicas perto de 45°N.
Numa atmosfera hidrostática, a altura geopotencial é dada por
onde Tv é a temperatura virtual do ar definida por
Onde q é expresso em gramas de vapor d’água por Kg de ar úmido. Então
onde a distribuição vertical de TSA é prescrita pela atmosfera padrão. Assim as variações na figura II estão relacionadas à estrutura de temperatura da atmosfera e, um pouco menos, à diferenças na pressão de superfície. Onde a atmosfera subjacente é
mais fria do que a atmosfera padrão 
os valores são negativos e, onde a atmosfera subjacente é aquecida eles são positivos. Notamos que as regiões baroclínicas da atmosfera, onde há um forte gradiente meridional em , estão localizadas em médias e altas latitudes.
os valores são negativos e, onde a atmosfera subjacente é aquecida eles são positivos. Notamos que as regiões baroclínicas da atmosfera, onde há um forte gradiente meridional em , estão localizadas em médias e altas latitudes.
As curvas no lado direito da figura II dão os perfis verticais para o globo e cada hemisfério, mostrando um máximo perto da tropopausa. As grandes diferenças inter-hemisféricas são encontradas na estação Junho-Agosto.
