Понимание и расчет конвективной доступной потенциальной энергии (CAPE)

Понимание-Конвективной-Доступной-Потенциальной-Энергии-(CAPE)

Конвективная-Доступная-Потенциальная-Энергия-(CAPE)-важна-в-метеорологии-для-прогнозирования-силы-штормов,-включая-грозы-и-торнадо.-CAPE-количественно-оценивает-плавучесть-в-атмосфере-и-помогает-метеорологам-понять-её-нестабильность.-Формула-CAPE-включает-несколько-параметров,-каждый-из-которых-значителен-для-описания-атмосферных-условий.

Подробности-Формулы-CAPE:

Формула-CAPE-следующая:

• LFC-=-Уровень-Свободной-Конвекции-(метры)
• EL-=-Уровень-Равновесия-(метры)
• g-=-Ускорение-свободного-падения-(~9.81-м/с²)
• θv-=-Виртуальная-потенциальная-температура-(Кельвин)
• Tv-=-Виртуальная-температура-воздушного-пакета-(Кельвин)
• Tvp-=-Виртуальная-температура-окружающей-среды-(Кельвин)
• dZ-=-Малое-вертикальное-приращение-(метры)

Понимание-Переменных

Понимание-переменных-важно-для-осознания-значения-CAPE:

• Уровень-Свободной-Конвекции-(LFC):-Высота,-на-которой-поднимающийся-воздушный-пакет-первоначально-становится-более-тёплым-и-менее-плотным,-чем-окружающий-воздух,-позволяя-ему-свободно-подниматься.
• Уровень-Равновесия-(EL):-Высота,-на-которой-поднимающийся-воздушный-пакет-перестает-быть-плавучим-и-устанавливается-равновесие-с-температурой-окружающей-среды.
• Виртуальная-Потенциальная-Температура-(θv):-Температура,-которую-имел-бы-воздушный-пакет-при-адиабатическом-расширении-или-сжатии-до-эталонного-давления.
• Виртуальная-Температура-(Tv):-Включает-влагу-в-температуру-пакета,-давая-более-точную-измерение-плавучести.
• Ускорение-Свободного-Падения-(g):-Константа-примерно-9.81-м/с².

Разбор-Интеграции

Интеграция-от-LFC-до-EL-представляет-собой-суммирование-малых-участков-энергии-плавучести-по-вертикальному-профилю.-Термин-(g/θv)-(Tv---Tvp)-показывает,-как-плавучесть-варьируется-в-зависимости-от-разницы-температур-и-действия-гравитации.

Практический-Пример:-Расчет-CAPE

Для-конкретного-примера-рассмотрим-гипотетическую-ситуацию:

Предположим:

• LFC-=-1000-метров
• EL-=-4000-метров
• θv-=-300-Кельвин-(средняя-виртуальная-потенциальная-температура)
• Tv---Tvp-=-5-Кельвин-(средняя-разница-температур)
• dZ-=-1-метр-(шаги-интеграции-для-простоты)

Для-простоты,-предположим-равномерную-разницу-температур-и-виртуальную-потенциальную-температуру-по-высоте,-расчет-CAPE-упрощается-следующим-образом:

Резюме

CAPE измеряет атмосферную нестабильность и имеет решающее значение в прогнозировании серьезных погодных условий. Понимая его переменные и формулу, метеорологи могут точно прогнозировать погодные явления и принимать превентивные меры.

Tags: Метеорология, Атмосферная Наука, Предсказание погоды