壓強梯度力

壓強梯度力（英语：Pressure-gradient force）又稱氣壓梯度力，事實上並不是“力”，它其實是由于氣壓不同而產生的空氣加速度，从而產生風。在氣象學中, 分为水平气压梯度力和垂直气压梯度力。

气压梯度力是向量，其大小决定于气压梯度和空气的密度。方向垂直于等压面并由高气压指向低气压方向。

计算

向量式

合“力”$G=-\frac{1}{\rho }\mathrm{\nabla }$

其中$\mathrm{\nabla }=-\frac{1}{\rho }(\frac{\partial p}{\partial x}\overrightarrow{i}+\frac{\partial p}{\partial y}\overrightarrow{j}+\frac{\partial p}{\partial z}\overrightarrow{k})$

分量式

可根据下列公式分别计算X，Y，Z方向上的气压梯度力：

X方向： $\frac{F_x}{m}=-\frac{1}{\rho }\frac{dp}{dx}$

Y方向： $\frac{F_y}{m}=-\frac{1}{\rho }\frac{dp}{dy}$

Z方向： $\frac{F_z}{m}=-\frac{1}{\rho }\frac{dp}{dz}$

性质

1、垂直等壓線

2、高氣壓向低氣壓

水平气压梯度力

产生

水平气压梯度“力”是气压梯度力在水平方向上的分量，它用来描述空氣的水平運動。

计算

水平方向上，气压梯度力可以用下式计算：

$G_h=-\frac{1}{\rho }\mathrm{\nabla }{p}_h$

其中$\mathrm{\nabla }{p}_h=\frac{\partial p}{\partial x}\overrightarrow{i}+\frac{\partial p}{\partial y}\overrightarrow{j}=\frac{\partial p}{\partial n}\approx \frac{\mathrm{\Delta }p}{\mathrm{\Delta }n}$

$\mathrm{\Delta }p$为水平方向上相距$\mathrm{\Delta }n$的两点的气压差。

垂直气压梯度力

气压梯度“力”在垂直方向上的分量，称为垂直气压梯度力。

实际大气中，垂直气压梯度力比水平气压梯度力大很多。约为水平气压梯度力的$10^4$倍。虽然垂直气压梯度力的值较大，但是由于在竖直方向有重力与其平衡，因此空气所受的总的垂直分力并不大，垂直气压梯度力对空气的运动的作用较小。

计算

$G_z=-\frac{1}{\rho }\frac{\partial p}{\partial z}$

參見

• 風
• 气压
• 靜水壓平衡

參考文獻

• Roland B. Stull (2000) Meteorology for Scientists and Engineers, Second Edition, Ed. Brooks/Cole, ISBN 0-534-37214-7.
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