Gradiente
A mudança de uma quantidade escalar, tal como temperatura ou pressão, com a distância é chamada de gradiente dessa quantidade, ou seja, gradiente de temperatura ou gradiente de pressão, nesses casos. Um gradiente escalar tem intensidade e direção, então é um vetor. A direção de um gradiente de temperatura é perpendicular às isotermas e dos mais baixos valores para os mais altos valores.
Em geral, um gradiente escalar é tridimensional e tem uma parte vertical e uma parte horizontal. A intensidade de um gradiente é calculada usando vetores, pelo quadrado de cada componente somando os resultados e então extraindo a raiz quadrada. A intensidade da parte horizontal do gradiente de temperatura é:
Uma componente de um gradiente é positiva quando a quantidade escalar aumenta numa direção positiva. Por exemplo, considere uma situação comum de aumento de temperatura para sul (Hemisfério Norte). O gradiente meridional de temperatura é:
que é negativo (em se tratando do Hemisfério Norte, a latitude 2 é menor do que a latitude 1), conforme ilustra a figura I.
Figura I. Exemplo de gradiente de temperatura no Hemisfério Norte.
Advecção
Uma outra quantidade importante em meteorologia é a advecção, a qual ocorre quando o vento cruza isolinhas de mesmo escalar, tal como temperatura. A definição de advecção horizontal de temperatura é:
onde θ é o ângulo entre os vetores do gradiente do vento e do gradiente de temperatura. a força da advecção horizontal de temperatura depende de três quantidades: a velocidade do vento, o gradiente horizontal de temperatura, e o ângulo entre os vetores do vento horizontal e do gradiente de temperatura. O máximo positivo de advecção horizontal de temperatura ocorre quando o vento horizontal e gradiente horizontal de temperatura estão em direções opostas (conforme ilustra a figura II). Com isso o vento está soprando da parte quente para a parte fria, e isso pe frequentemente chamado de advecção de ar quente (AQ).
Também notamos que a fórmula para a advecção não necessita movimento das isotermas, apenas o movimento de parcelas de ar (vento) através das isotermas.
Figura II. Superfície de isotermas
