Sistema de coordenadas sigma

El sistema de coordenadas sigma es un sistema de coordenadas común utilizado en modelos computacionales para oceanografía , meteorología y otros campos donde la dinámica de fluidos es relevante. ^{[ 1 ]} Este sistema de coordenadas recibe su nombre de la variable independiente.${\displaystyle \sigma }$Se utiliza para representar un nivel de presión a escala .

Los modelos que utilizan un sistema de coordenadas sigma incluyen el Modelo Oceánico de Princeton (POM), ^{[ 2 ]} el modelo hidrodinámico ecológico acoplado para mares de plataforma regional (COHERENS)., el Sistema Integrado de Predicción del ECMWF y otros modelos numéricos de predicción meteorológica .

Presión a una altura${\displaystyle p}$puede escalarse con la presión superficial${\displaystyle p_{0}}$o, con menos frecuencia, con la presión en la parte superior del dominio definido.${\displaystyle p_{T}}$. ^{[ 3 ]} El valor sigma en la referencia de escala es por definición 1: es decir, si se escala a escala de superficie,${\displaystyle \sigma _{0}=1}$.

En un sistema de coordenadas sigma, si la escala sigma se divide equitativamente, en cada punto de la superficie, cada capa horizontal situada encima de ese punto tiene el mismo espesor en términos de sigma, aunque en metros cada siguiente capa de igual espesor sigma es más gruesa que la anterior. El espesor sigma de cada capa disminuye con la altitud de la superficie, y los niveles sigma se comprimen (en metros) a medida que se reduce el rango vertical total.

El sistema de coordenadas sigma permite que las superficies sigma se adapten al relieve del modelo; donde el terreno tiene una pendiente pronunciada, también la tienen las superficies sigma. Esto permite representar campos continuos, como la temperatura, con especial suavidad en las capas inferiores del modelo. Además, debido a la disminución exponencial de la densidad en la atmósfera, las coordenadas sigma proporcionan una mayor resolución vertical (en metros) cerca de la superficie. La pendiente de las superficies de coordenadas requiere una interpolación adicional de la fuerza del gradiente de presión, y el suavizado del terreno a menudo puede provocar que se extienda más allá de los límites reales de la tierra.