ระบบพิกัดซิกมาเป็นระบบพิกัดทั่วไปที่ใช้ในแบบจำลองการคำนวณสำหรับสมุทรศาสตร์อุตุนิยมวิทยาและสาขาอื่นๆ ที่พลศาสตร์ของไหลมีความเกี่ยวข้อง^{[ 1 ]}ระบบพิกัดนี้ได้รับชื่อมาจากตัวแปรอิสระที่ใช้ในการแสดงระดับ ความดันที่ปรับขนาดแล้ว${\displaystyle \sigma }$

แบบจำลองที่ใช้ระบบพิกัดซิกมา ได้แก่Princeton Ocean Model (POM) ^{[ 2 ]} COupled Hydrodynamical Ecological model for REgioNal Shelf seas (COHERENS) [1] , ECMWF Integrated Forecast Systemและแบบ จำลองการพยากรณ์สภาพอากาศเชิงตัวเลข อื่นๆ อีกมากมาย

ความดันที่ความสูงอาจถูกปรับขนาดด้วยความดันที่พื้นผิวหรือบางครั้งอาจใช้ความดันที่ด้านบนของโดเมนที่กำหนด[ ^{3 ] ค่า}ซิกมาที่จุดอ้างอิงมาตราส่วนคือ 1 ตามคำนิยาม กล่าวคือ ถ้าปรับขนาดตามพื้นผิว ${\displaystyle p}$${\displaystyle p_{0}}$${\displaystyle p_{T}}$${\displaystyle \sigma _{0}=1}$

ในระบบพิกัดซิกมา หากแบ่งมาตราส่วนซิกมาออกเป็นส่วนเท่าๆ กัน ณ ทุกจุดบนพื้นผิว แต่ละชั้นแนวนอนเหนือจุดนั้นจะมีความหนาเท่ากันในแง่ของซิกมา แม้ว่าในแง่ของเมตร ชั้นถัดไปที่มีความหนาเท่ากันในแง่ของซิกมาจะหนากว่าชั้นก่อนหน้าก็ตาม ความหนาในแง่ของซิกมาของแต่ละชั้นจะลดลงตามระดับความสูงของพื้นผิว ระดับซิกมาจะถูกบีบอัดเข้าด้วยกัน (ในแง่ของเมตร) เมื่อช่วงความสูงทั้งหมดลดลง

ระบบพิกัดซิกมาช่วยให้พื้นผิวซิกมาสามารถติดตามภูมิประเทศของแบบจำลองได้ โดยที่ภูมิประเทศมีความลาดชันสูง พื้นผิวซิกมาก็จะมีความลาดชันสูงเช่นกัน これによりทำให้สามารถแสดงค่าต่อเนื่อง เช่น อุณหภูมิ ได้อย่างราบรื่นเป็นพิเศษในชั้นล่างสุดของแบบจำลอง นอกจากนี้ ด้วยลักษณะการลดลงแบบเอกซ์ponential ของความหนาแน่นภายในชั้นบรรยากาศ พิกัดซิกมาจึงให้ความละเอียดในแนวตั้งที่สูงกว่า (ในหน่วยเมตร) ใกล้กับพื้นผิว อย่างไรก็ตาม ลักษณะความลาดชันของพื้นผิวพิกัดจำเป็นต้องมีการประมาณค่าเพิ่มเติมของแรงไล่ระดับความดัน และการปรับภูมิประเทศให้เรียบอาจทำให้ขยายออกไปเกินขอบเขตที่แท้จริงของพื้นดินได้

แบบจำลองบรรยากาศบางแบบใช้ระบบพิกัดแบบผสมซิกมา-ความดัน โดยรวมชั้นที่กำหนดด้วยซิกมาไว้ที่ด้านล่าง (ตามภูมิประเทศ) กับ ชั้นที่กำหนดด้วย ความดัน (ไอโซบาริก) ที่อยู่สูงขึ้นไป ชั้นไอโซบาริกด้านบนโดยทั่วไปจะคำนวณได้ง่ายกว่า (เนื่องจากแบนราบกว่า) และโดยเฉพาะอย่างยิ่งคำนวณการถ่ายเทรังสี ได้ง่ายกว่า (ซึ่งสำคัญสำหรับการนำข้อมูลการแผ่รังสีจากดาวเทียม มาใช้ ) แบบจำลองบางแบบ (เช่น NAM ปี 2009) มีโดเมนซิกมาบริสุทธิ์ที่ด้านล่างและระดับการเปลี่ยนผ่านคงที่ ซึ่งเหนือระดับนั้นชั้นทั้งหมดจะเป็นไอโซบาริกอย่างสมบูรณ์ แบบจำลองอื่นๆ (เช่น GFS) จะค่อยๆ เปลี่ยนจากซิกมาไปเป็นไอโซบาริก

แบบจำลองทางสมุทรศาสตร์บางแบบใช้พิกัดที่เปลี่ยนจากความหนาแน่น ( ไอโซพิคนิค ) ไปเป็นพิกัดซิกมาในบริเวณชั้นหินชายฝั่ง ตื้นในลักษณะเดียวกัน ^{[ 4 ]}