壓強梯度力

氣壓梯度力（英语：Pressure-gradient force），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”${\displaystyle G=-{\frac {1}{\rho }}\nabla }$

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

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： ${\displaystyle {\frac {F_{x}}{m}}=-{\frac {1}{\rho }}{\frac {dp}{dx}}}$

Y方向： ${\displaystyle {\frac {F_{y}}{m}}=-{\frac {1}{\rho }}{\frac {dp}{dy}}}$

Z方向： ${\displaystyle {\frac {F_{z}}{m}}=-{\frac {1}{\rho }}{\frac {dp}{dz}}}$

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：

${\displaystyle G_{h}=-{\frac {1}{\rho }}\nabla p_{h}}$

其中${\displaystyle \nabla p_{h}={\frac {\partial p}{\partial x}}{\vec {i}}+{\frac {\partial p}{\partial y}}{\vec {j}}={\frac {\partial p}{\partial n}}\approx {\frac {\Delta p}{\Delta n}}}$

${\displaystyle \Delta p}$为水平方向上相距${\displaystyle \Delta n}$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${\displaystyle 10^{4}}$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

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

參見

• 風
• 气压
• 靜水壓平衡

资料来源

1. 葛朝霞等，《气象学与气候学教程》，第83页