压力梯度

在大气科学中，压力梯度（通常是空气，但更普遍的是任何流体）是一个物理量，它描述了在特定位置周围压力增加最快的方向和速度。压力梯度是以帕斯卡每米(Pa/m)为单位表示的量纲。在数学上，它是通过将del算子应用于位置的压力函数来获得的。压力的负梯度称为力密度。

在与油井有关的石油地质学和石化科学中，更具体地说，在流体静力学中，压力梯度是指井筒内一列流体中的垂直压力梯度，通常以磅每平方英寸每英尺(psi/ft)表示。该流体柱受到上覆流体的复合压力梯度的影响。柱子的路径和几何形状完全无关；只有柱的垂直深度与其柱内任何点的垂直压力和任何给定的真实垂直深度的压力梯度有任何相关性。

压力梯度的概念是空气的局部特征（更一般地是研究中的流体）。压力梯度仅在这些空间尺度上定义，在这些空间尺度上定义了压力（更一般的流体动力学）本身。

在行星大气（包括地球的大气）中，压力梯度是一个大致指向下方的矢量，因为压力垂直变化最快，向下增加（参见垂直压力变化）。对流层压力梯度的强度（或范数）值通常约为9Pa/m（或90hPa/km）。

压力梯度通常有一个很小但很关键的水平分量，这在很大程度上是大气中风循环的原因。所述水平压力梯度是从压力梯度的投影所得到本地水平面的二维矢量。在地球表面附近，这种水平压力梯度力从较高的压力指向较低的压力。它在任何时间和地点的特定方向在很大程度上取决于天气情况。在中纬度地区，典型的水平压力梯度的值可能约为10-2Pa/m（或10Pa/km），尽管在气象锋内出现了更高的值。

解释不同地点之间的气压差异是许多气象和气候学科（包括天气预报）的基本组成部分。如上所述，压力梯度构成作用于空气以使其随风运动的主要力之一。请注意，压力梯度力从高压区指向低压区。因此，它与压力梯度本身的方向相反。

在声学中，根据欧拉方程，压力梯度与声音粒子加速度成正比。声波和冲击波可诱导非常大的压力梯度，但这些是振荡的，并且经常暂时性扰动。