水銀気圧計による気圧測定 - 海面更生・高度測定

水銀気圧計による現地気圧を海面更生し、 測高公式によりジオポテンシャル高度を求めます。 気圧は 800 以下なら mmHg、800 超なら hPa として扱います。

1. 気圧の海面更正

  p0 = ps * exp(g * zs / R / T)

  ここに
	p0 = 海面気圧
	ps = 観測点気圧
	g = 重力加速度 (9.80 m/s^2)
	zs = 観測点高度 (m)
	R = 空気の気体定数 (287 J/kg/K)
	T = 273.15 + tm + em (海面から観測点までの平均気温) (K)
	tm = Ts + 0.025 * zs (℃) (高度を考慮)
	em = 0.09 (tm < -30.0℃) (湿度を考慮)
	   = A * tm + B) * tm + C (-30℃ <= tm < 33.8℃)
	   = 3.34 (33.8 <= tm℃)
	if (-30 <= tm && tm < 0.0)
		A = 0.0000489, B = 0.03000, C = 0.550
	else if (0.0 <= tm && tm < 20.0
		A = 0.002850, B = 0.0165, C = 0.550
	else if (20 <= tm && tm < 33.8)
		A = -0.006933, B = 0.4687, C = -4.580
	Ts = 観測点気温 (K)

日本では 800 m 以上の観測点については海面気圧更正をしない。

湿度の影響を無視すれば、

  p0 = ps * exp(g * zs / R / T)

  ここに
	p0 = 海面気圧
	ps = 観測点気圧
	g = 重力加速度 (9.8 m/s^2)
	zs = 観測点高度 (m)
	R = 空気の気体定数 (287 J/kg/K)
	T = Ts + 0.005 * zs / 2 (海面から観測点までの平均気温)
	Ts = 観測点気温 (K)

2. 測高公式

  h = h0 + 0.0036610 * tv * h0
  h0 = 18410.0 * log10(P0 / P)

  ここに、
	h = ジオポテンシャル高度 (m)
	tv = 高さ h の気柱の平均仮温度(℃)
	P0 = 低所の気圧 (hPa)
	P = 高所の気圧 (hPa)

標準大気の場合は、

  P0 = 1013.25 hPa
  tv = t + 0.0065 * h / 2
  t = 高所の気温 (℃)

だから、

  h0 = 18410.0 * log(p0/p) / log(10)
  h = (2 * (1 + 0.0036610 * t) * h0) / (2 - 0.0036610 * 0.0065 * h0)

3. 「ICAO 標準大気」

1964 年に国際民間航空機関(ICAO)が採用した大気モデル。

  地上の気圧、気温 : 1013.25 hPa, 15.0℃
  高度 11 km までの気温変化率 : -6.5℃/km
  圏界面の高度、気圧、気温 : 11 km, 226.32 hPa, -56.5℃
  高度 20 km までの気温変化率 : 0.0℃/km
  高度 32 km までの気温変化率 : +1.0℃/km

3. 単位換算

  1 mmHg = 13.5951 * 980.665e-4 hPa