Cape

Cape (CAPE, lyhenne sanoista Malline:K-en, konvektion käytettävissä oleva energia) on ilmakehän epävakautta kuvaava tunnusluku, joka lasketaan ilmakehän pystysuuntaisesta lämpötila- ja kosteusrakenteesta esimerkiksi radioluotauksen avulla. Suuret cape-arvot kertovat siitä että nousuliike voi kiihtyä voimakkaaksi; siksi suuri cape liittyy usein voimakkaaseen konvektioon ja suureen ukkosen todennäköisyyteen. Capen yksikkö on joulea kilogrammaa kohti, J/kg. Ei ole mitään ehdotonta raja-arvoa, jota suuremmilla cape-arvoilla ukkosta tulee aina ja pienemmillä ei koskaan. Jopa tornadoita on havaittu pienillä cape-arvoilla.

Capen kuvaama noste on pääasiallinen nousuliikkeiden voimakkuutta määräävä tekijä silloin, kun tuuliväänne on heikkoa. Voimakas tuuliväänne vaikuttaa nousu- ja laskuliikkeisiin, eikä sitä oteta huomioon capen laskennassa. Cape-arvojen ja rajuilmojen esiintymisen välillä on huono korrelaatio, mutta yhdistämällä tietoa capesta ja tuulikentän rakenteesta alimman neljän kilometrin kerroksessa voidaan arvioida mahdollisesti syntyvien rajuilmojen tyyppiä.

Suomen olossa karkeasti Cape 250 tietää ukkosta, 350 kovaa ukkosta. Jos Cape on yli 800, ovat vaaralliset myrskynpuuskat mahdollisia. Malline:Lähde

Capen määrittäminen

Capen graafinen määrittäminen radioluotauksesta. Punainen viiva: lämpötila, vihreä viiva kastepiste, pinkki alue Cape.

Cape kuvaa nostetta, jonka jonkun alkusyyn liikkeelle sysäämä ilmapaketti kokee. Ilmapaketti joutuu noustessaan pienempään paineeseen ja jäähtyy adiabaattisesti. Radioluotauksesta nähdään paketin ympäristön lämpötila, ja jos arvioidaan nousevan paketin seuraavan adiabaattia, capea voidaan arvioidan näiden kahden viivan väliin jäävästä pinta-alasta.

Jotta nousuliike alkaisi, paketin pitää ensin nousta korkeudelle, jossa se on ympäristöään lämpimämpi (vapaan konvektion taso, Malline:K-en, LFC). Siitä nousuliike jatkuu kunnes paketti jäähtyy ympäristöä kylmemmäksi. Lähtötaso määritetään tuomalla ilmapaketti ensin kuiva-adiabaattisesti tiivistymiskorkeudelle ja siitä kostea-adiabaattisesti pisteeseen, jossa kostea-adiabaatti leikkaa ympäristön lämpötilan. Integraalin alarajana voidaan käyttää myös jotain vakiokorkeutta, tai tiivistymiskorkeutta.

Pinta-alan määrittämistä vastaa laskennallisesti integraali, joten capen yhtälö kirjoitetaan

$CAPE=\underset{z_f}{\overset{z_n}{\int }}g\left(\frac{T{v}_{parcel}-T{v}_{env}}{T{v}_{env}}\right)dz$

missä "parcel" on ilmapaketti, "env" ympäristö ja z pystykoordinaatti. Yhtälössä esiintyvä T_v on virtuaalilämpötila, jonka määrittämisessä kosteus on otettu huomioon. Graafisessa menetelmässä oikean ja virtuaalisen lämpötilan erotus jätetään usein huomioimatta, mikä johtaa capen aliarvioimiseen.

Capen käyttö

Cape-lukuja lasketaan säännöllisesti radioluotauksista ja monista numeerisista sääennustusmalleista, esimerkiksi GFS-mallista. Ennusteen laatimishetken Cape jollain paikkakunnalla ei kerro kaikkea tulevasta ukkosen riskistä, sillä päivän mittaan alueelle virtaa uutta ilmaa eri korkeuksilla, ja Cape kasvaa jos ilmakehän yläosa jäähtyy tai alaosa lämpenee.

Viitteellisiä Capen raja-arvoja

Ei ole mitään ehdotonta raja-arvoa, jota suuremmilla cape-arvoilla ukkosta tulee aina ja pienemmillä ei koskaan. Jopa tornadoita on havaittu pienillä cape-arvoilla. Monet lähteet kuitenkin luettelevat suuntaa antavia arvoja.

• 1000–2500 keskinkertainen epävakaus,
• >3000/3500 erittäin epävakaa ilmakehä, hyvin voimakas konvektio

Katso myös

• Ukkosen ennustaminen
• Helisiteetti

Aiheesta muualla

• Capen graafinen määrittäminen Tornadochaser.net:in sivuilla Malline:Wayback