地衡風
大気や海洋のように水平スケールが鉛直スケールにくらべて圧倒的に大きい流れでは、静水圧近似
∂ p ∂ z = − g ρ {\displaystyle {\frac {\partial p}{\partial z}}=-g\rho }
が成り立つ。g は重力加速度で、z は上向きにとる。
大気や海洋の実際の観測では、地面(あるいは海面)までの距離 z を正確に測るのは困難で、圧力 p を鉛直座標に用いることが多い。圧力座標の下では d p = − ρ d Φ {\displaystyle dp=-\rho d\Phi } で定義されるジオポテンシャル Φ を用いて、地衡風の式の右辺は − ∂ Φ / ∂ x {\displaystyle -\partial \Phi /\partial x} などとなる。
ジオポテンシャル Φ は、定義により密度の逆数(比容)を鉛直に積分することによって求められる。密度は大気の場合温度と湿度、海洋の場合温度と塩分を観測することによって、状態方程式を用いて求められる。