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CAPE (Convective Available Potential Energy)

CAPE ist eine Maßzahl für die maximale kinetische Energie (Bewegungsenergie), die einem Luftpaket bei einem möglichen Aufstieg vom Niveau der freien Konvektion bis zum Niveau, in welchem der Auftrieb verschwindet (was in etwa der Wolkenobergrenze entspricht), in einer labil geschichteten Atmosphäre zur Verfügung stehen würde. Dabei wird vereinfachend angenommen, dass

  • das Luftpaket aufsteigt, ohne dass ein Austausch mit der Umgebungsluft stattfindet (also kein turbulentes Einbeziehen von Umgebungsluft ("Entrainment"))
  • das Luftpaket sich ständig im Druckgleichgewicht mit der Umgebung befindet
  • der kondensierte Wasserdampf sowie Wolkentröpfchen dem Auftrieb des Luftpaketes nicht entgegenwirken (was sie in der Praxis durch ihr Eigengewicht sowie durch Reibungseffekte stets tun)

Diese limitierenden Faktoren bewirken, dass die kinetische Energie, die aus der Vertikalwindkomponente eines real aufsteigenden Luftquantums resultiert, immer etwas geringer ist als der theoretisch berechnete Maximalwert CAPE.

CAPE wird somit in der Praxis dazu verwendet, um die maximale Intensität eines möglicherweise auftretenden konvektiven Wetterereignisses abzuschätzen. CAPE liefert dabei jedoch keinerlei Hinweise darauf, ob es tatsächlich auch zu einer Auslösung der Konvektion in dem betreffenden Regionen mit erhöhten CAPE-Werten kommt. Dies ist immer gesondert zu untersuchen.

Typische Größenordnungen für CAPE sind etwa 500 bis 1000 m2/s2 in den Tropen. In den mittleren Breiten werden bei Schwergewitterlagen im Einzelfall bis weit über 3000 m2/s2 registriert, vor allem im mittleren Westen der USA. Werden bei derart hohen CAPE-Werten Gewitter ausgelöst, so können die Vertikalwinde in diesen Gewittern auf über 50 m/s (180 km/h) anwachsen. Dies bedingt eine explosionsartige Entwicklung der betreffenden Gewitterzellen und damit auch eine extreme Unwettergefahr.

Rasante Entwicklung einer Gewitterzelle bei hohen CAPE-Werten
Rasante Entwicklung einer Gewitterzelle bei hohen CAPE-Werten.
Foto: Dipl. Met. Björn Beyer


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