Геопотенциал

Геопотенциалом ${\displaystyle \Phi ^{*}}$ в данной точке называется удельная механическая работа, которую необходимо совершить, чтобы поднять единицу массы в поле силы тяжести от исходного уровня (за который принимается, как правило, уровень моря) до этой точки:

${\displaystyle \Phi ^{*}=\int _{0}^{z}g(z)dz,}$

где ${\displaystyle z}$ — высота точки над уровнем моря, ${\displaystyle g(z)}$ — ускорение свободного падения в зависимости от высоты. Единицей геопотенциала в СИ служит м²/с².

Абсолютный геопотенциал изобарической поверхности ${\displaystyle p}$ (${\displaystyle \Phi _{p}}$) равен работе, которую нужно совершить, чтобы поднять единицу массы от уровня моря до заданной поверхности ${\displaystyle p}$.

Относительный геопотенциал представляет работу, которую нужно совершить против силы тяжести, чтобы поднять единицу массы от нижележащей изобарической поверхности до рассматриваемой вышележащей изобарической поверхности, то есть ${\displaystyle \Phi _{p1}^{p2}}$. Он, очевидно, равен разности абсолютных геопотенциалов вышележащей и нижележащей изобарических поверхностей вдоль одной вертикали в рассматриваемой точке:

${\displaystyle \Phi _{p1}^{p2}=\Phi _{p2}-\Phi _{p1}}$

Для вычисления абсолютного и относительного геопотенциалов используют барометрическую формулу геопотенциала, которую легко получить из барометрической формулы. Эта формула позволяет рассчитать ${\displaystyle \Phi _{p2}}$, ${\displaystyle \Phi _{p1}}$, ${\displaystyle \Phi _{p1}^{p2}}$ по значениям ${\displaystyle p_{1}}$, ${\displaystyle p_{2}}$ и ${\displaystyle T_{m}}$, полученным из радиозондовых наблюдений.