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Concept
Géopotentiel
Résumé
Le terme géopotentiel est utilisé en géophysique et en particulier dans l'une de ses disciplines la météorologie.
Le géopotentiel est un terme qui désigne le potentiel gravitationnel en un point autour de la Terre et à une altitude donnée. En effet, la constante de gravité varie avec la distance au centre de la Terre et selon certaines variations locales de masse. En plus, ce terme inclut l'effet de la force centrifuge causé par la rotation de la planète.
La hauteur du géopotentiel désigne l'altitude à laquelle on atteint un potentiel égal de gravité. Il s'agit d'une hauteur normalisée de la gravité.
Géoïde
À une altitude , le géopotentiel est défini comme :
Il s'agit donc de l'énergie potentielle par unité de masse à un niveau donné.
On définit alors la hauteur du géopotentiel comme l'altitude à laquelle serait un point d'énergie potentielle égale au géopotentiel dans un champ de gravité uniforme :
où est l'accélération normale de la pesanteur terrestre.
thumb|upright=1.5|Ligne de géopotentiel sur le modèle de prévision NAM à .
Considérons une masse d’air ayant la masse unitaire et prise à un niveau z qu'on soulève à un niveau z + dz. Au cours de son soulèvement, on augmente son énergie potentielle et donc son géopotentiel. En calculant le géopotentiel entre la surface et un niveau de pression, on obtient l'énergie potentielle de la masse d'air sous ce niveau.
En météorologie, la hauteur du géopotentiel est utilisée pour obtenir les niveaux de pression constante en corrigeant pour la variation locale de la gravité. Les cartes d'analyse et de prévision de l'atmosphère en altitude sont ainsi des cartes où la pression est constante et c'est la hauteur qui varie. Les différentes lignes d'égale altitude sont appelées des « isohypses ».
Exemple : la hauteur du géopotentiel à 500 hPa de la carte de droite est l'altitude à laquelle on atteint par rapport au niveau moyen des mers. Cette altitude se situe généralement entre géopotentiels ( = ), le plus souvent exprimée en décamètres donc entre 480 et .
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