气压高度与σ高度的关系

在应用NCAR再分析数据时，经常遇到压力级和σ高度两个概念。压力级与重力位高度息息相关，而σ高度更接近风资源理解的测风高度概念。

重力势高度以地球海洋表面平均高度为参考，根据不同纬度重力加速度的变化调整几何高度（海拔)，因此可以看作是重力调整高度（详见第9.3.1节)。通常用一定的气压高度（pressure level)表示重力势高度，为达到该气压值所需要的重力势高度。同一气压高度的重力势高度并不一致，而是存在峰谷波动。

地球物理学家更喜欢用重力势高度，而非几何高度。因为在很多分析计算过程中使用重力势高度更加方便。例如天气预报模型中的原始方程用重力势高度解释，就可以消除方程中的离心力和空气密度。

NCAR再分析数据而言，首先得到的就是气压高度（例如850hPa)数据，显然与我们通常理解的测风高度概念不同。另外，气压高度一般用于描述高空大气，通常把850hPa压力高度数据作为地转风数据。

地表附近的气压高度与地表高度波动不一致，甚至可能低于地面高度，而σ高度可以代表实际的距地面高度。

σ高度定义为h高度的气压除以地表气压，即：

σ_h介于0和1之间，0代表大气层顶部，1代表地表高度。WindPRO软件提取了σ高度为0.995的NCAR再分析数据，对应距离地表42m的几何高度。42m高度与实际的测风高度接近，而850hPa气压高度的地形效应则大为削弱，但二者都可作为长期参考数据用于MCP分析。

WindPRO软件可下载10m高度的模拟风数据，是根据地转阻力定律由气压高度数据转化而来的。这种转化过程是很粗糙的，因为地表粗糙度被当作常数考虑，而且忽略了热效应。(www.xing528.com)

地转阻力定律^[63]为

式中 常数A=1.8，常数B=4.5，对于非中性稳定的情况，A和B则与大气稳定度相关；

G——地转风（假设为850hPa的地表风)；

k——Von Karman常数，k=0.4；

u_∗——摩擦速率；

f——Coriolis参数；

z₀——地表粗糙度。