Cape

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Cape (CAPE, lyhenne sanoista engl. Convective Available Potential Energy, 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.[1] Jopa tornadoita on havaittu pienillä cape-arvoilla.[2]

Capen kuvaama noste on päasiallinen nousuliikkeiden voimakkuutta määräävä tekijä silloin, kun tuulishear on heikkoa. Voimakas shear vaikuttaa nousu- ja laskuliikkeisiin, eikä sitä oteta huomioon capen laskennassa.[3] 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.[4]

Capen määrittäminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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.[3]

Jotta nousuliike alkaisi, paketin pitää ensin nousta korkeudelle, jossa se on ympäristöään lämpimämpi (vapaan konvektion taso, engl. Level of free convection, LFC). Siitä nousuliike jatkuu kunnes paketti jäähtyy ympäristöä kylmemmäksi.[3] 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.[5]

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

CAPE = \int_{z_f}^{z_n} g \left(\frac{Tv_{parcel} - Tv_{env}}{Tv_{env}}\right) \, dz

missä "parcel" on ilmapaketti, "env" ympäristö ja z pystykoordinaatti. Yhtälössä esiintyvä Tv on virtuaalilämpötila, jonka määrittämisessä kosteus on otettu huomioon. Graafisessa menetelmässä oikean ja virtuaalisen lämpötilan erotus jätetään usein huomioimatta, mikä johtaa capen aliarvioimiseen.[6]

Capen käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Cape-lukuja lasketaan säännöllisesti radioluotauksista[7] ja monista numeerisista sääennustusmalleista, esimerkiksi GFS-mallista.[8] 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[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ei ole mitään ehdotonta raja-arvoa, jota suuremmilla cape-arvoilla ukkosta tulee aina ja pienemmillä ei koskaan.[9] Jopa tornadoita on havaittu pienillä cape-arvoilla.[10] Monet lähteet kuitenkin luettelevat suuntaa-antavia arvoja.[4][11]

  • 1000–2500 keskinkertainen epävakaus,[4]
  • >3000/3500 erittäin epävakaa ilmakehä, hyvin voimakas konvektio[11]

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. CAPE - Convective Available Potential Energy Weather Online. Viitattu 12.2.2012. (englanniksi)
  2. Albert E. Pietrycha, J. M. Davies, M. Ratzer, and P. Merzlock: Tornadoes in a Deceptively Small CAPE Environment: The 4/20/04 Outbreak in Illinois and Indiana 22nd Conference on Severe Local Storms. AMS.
  3. a b c Buoyancy and CAPE University at Albany.
  4. a b c SkyStef's weather page
  5. CAPE Manual of Synoptic Satellite Meteorology.
  6. Doswell, Chuck: On Using the Virtual Temperature Correction 2000. Cooperative Institute for Mesoscale Meteorological Studies.
  7. Sounding Station Parameters and Indices Wyoming University.
  8. CAPE ja Low level shear Sääkeskus
  9. CAPE - Convective Available Potential Energy Weather Online. Viitattu 12.2.2012. (englanniksi)
  10. Albert E. Pietrycha, J. M. Davies, M. Ratzer, and P. Merzlock: Tornadoes in a Deceptively Small CAPE Environment: The 4/20/04 Outbreak in Illinois and Indiana 22nd Conference on Severe Local Storms. AMS.
  11. a b Cape Weather Center, Department of Biosystems & Agricultural Engineering, University of Kentucky.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Meteorologinen data ja muuttujat
Auringon säteily | CAPE | CIN | Epävakaisuus | Kastepiste | Konvektio | Kosteusindeksi | Kosteus | Lämpötila | Lämpöindeksi | Lifted-indeksi | Näkyvyys | Pakkasen purevuus | Pilvi | Salama | Sade | Tuuli | Vesihöyry