位势高度(Geopotential height):单位是位势米或者位势什米(即gpm或dagpm)。位势高度就是单位质量空气相对海平面所有的重力势能(或叫重力位能)所表征的高度,称作重力位势高度,简称为位势高度。用Ф表示单位质量空气相对海平面所有具有的重力势能,用Z表示位势高度,那么位势高度的表达式如下。气象上的等高线即位势高度线,沿这条线,单位质量气块的重力势能不变。
其中,phi代表重力势能,单位是m^2/s^2,g是重力加速度,单位是g/s^2;Z是位势高度,单位是gpm。 我们平常天气图上看到的数值是Z/10,物理量是位势什米,单位dagpm。
位势高度与几何高度的换算:用Z表示位势高度,h表示几何高度,g表示当地的重力加速度,9.8就是通常计算重力势能的那个9.8J/kg(说的够通俗吧)。下面公式就是位势高度与几何高度的关系。通过下面的公式能看出,在中纬度地区,重力加速度g=9.8米/平方秒时,几何高度在数值上等于位势高度;在低纬度地区,重力加速度g<9.8米/平方秒时,几何高度在数值上小于位势高度;在高纬度地区,重力加速度g>9.8米/平方秒时,几何高度在数值上大于位势高度。