In les 2 over de Skew-T ga ik het hebben over CAPE. Deze onstabiliteitsindice wordt vaak aangehaald bij potentionele onweersituaties. Ik zal uitleggen wát CAPE is en wáár je CAPE op de Skew-T kan vinden.
Wat is CAPE?
CAPE is een afkorting voor Convective Available Potentional Energy, grofweg vertaald met Convectieve Potentioneel-Beschikbare Energie.
De C van Convectief duidt aan dat het om een onstabiliteitsindice gaat, convectie kan namelijk alleen plaatsvinden in een onstabiel deel van de atmosfeer. Potentioneel-beschikbare energie zal zo duidelijk worden aan de hand van de plaatjes.
CAPE wordt uitgedrukt in J/kg (Jules/kilogram), wat al aangeeft dat CAPE te maken heeft met een bepaalde hoeveelheid luchtinhoud.
Er bestaan verschillende 'CAPEs'. Zo is er de SFC-CAPE (Surface-based CAPE), de 50hpa-CAPE (50hPa parcel CAPE) en de 100hPa-CAPE (100hPa parcel CAPE). Zoals je ziet liggen de verschillen in de hoogte (hPa), dit heeft te maken met op welk niveau een luchtdeeltje vocht-adiabatisch omhoog wordt gebracht. Dit wordt zo nog visueel uitgebeeld en verder duidelijk gemaakt.
Voorbeeldsituatie: 4 juni 2003 & het vinden van de SFC-CAPE
Veel mensen zullen deze onweersdag zich nog wel herinneren. De gebruikte Skew-T is van De Bilt om 12z, 4 juni '03.
Om de CAPE te vinden, moeten we een aantal stappen ondernemen. Als allereerste gaan we naar de rechteronderhoek van de Skew-T, daar waar de temperatuurslijn bij de grond begint.
Opmerking: het grondniveau is de 1ste niveaulijn boven de onderkant. Je zult zien dat de temperatuur iets onder grondniveau gaat, dit is een extrapolatie tot 1000hPa.
We trekken een lijn droog-adiabatisch (dit betekent: parallel aan de droog-adiabatische lijn) van de temperatuur op de grond naar grofweg 950hPa. Zie onderstaande afbeelding:
Vervolgens trekken we een lijn van het dauwpunt op de grond parallel aan de mixing-ratio, net zolang totdat deze de eerder getekende lijn kruist. Zie afbeelding 2:
Vanaf dit kruispunt trekken we een lijn vocht-adiabatisch (parallel aan de vocht-adiabatische lijn) omhoog tot 200hPa (of de top van de Skew-T, mag je zelf kiezen, in iedergeval 200hPa of hoger). Zie deze tekening:
Hier het CAPE gebied uitvergroot:
Het grijsgearceerde gebied is dus de CAPE. De inhoud hiervan wordt door de computer uitgerekend en uitgedrukt in J/kg. Voor deze Skew-T is de SFC-CAPE ~600 J/kg.
SFC-CAPE, 50hPa CAPE, 100hPa CAPE
Bij de SFC-CAPE hebben we in stap 1 een lijn droog-adiabatisch getrokken vanaf de temperatuur op grondniveau en een lijn vanaf het dauwpunt op grondniveau parallel aan de mixing ratio. Echter, bij 50hPa CAPE is dit, je raadt het misschien al, alsvolgt: de lijn wordt droog-adiabatisch getrokken vanaf bijv. 950hPa (gronddruk/1000hPa - 50hPa) en een lijn vanaf het dauwpunt op 950hPa parallel aan de mixing ratio.
De 50hPa CAPE wordt het meeste gebruikt, omdat het bij sommige onweerssituaties nogal vochtig kan zijn in de onderste 50hPa, terwijl het op 100hPa stukken droger is. De 50hPa CAPE zal dan stukken lager uitvallen dan de SFC-CAPE. Bij een goede, onstabiele situatie is de gehele onderste 100hPa verzadigd, en zullen de SFC-CAPE en 50hPa CAPE vrijwel gelijk zijn.
Vragen
1) Probeer zelf aan de hand van bijv. een Skew-T van vandaag de CAPE te tekenen
2) Waarom is het 'potentionele' energie? Hint: temperatuur & CAPE-lijn
Wat is CAPE?
CAPE is een afkorting voor Convective Available Potentional Energy, grofweg vertaald met Convectieve Potentioneel-Beschikbare Energie.
De C van Convectief duidt aan dat het om een onstabiliteitsindice gaat, convectie kan namelijk alleen plaatsvinden in een onstabiel deel van de atmosfeer. Potentioneel-beschikbare energie zal zo duidelijk worden aan de hand van de plaatjes.
CAPE wordt uitgedrukt in J/kg (Jules/kilogram), wat al aangeeft dat CAPE te maken heeft met een bepaalde hoeveelheid luchtinhoud.
Er bestaan verschillende 'CAPEs'. Zo is er de SFC-CAPE (Surface-based CAPE), de 50hpa-CAPE (50hPa parcel CAPE) en de 100hPa-CAPE (100hPa parcel CAPE). Zoals je ziet liggen de verschillen in de hoogte (hPa), dit heeft te maken met op welk niveau een luchtdeeltje vocht-adiabatisch omhoog wordt gebracht. Dit wordt zo nog visueel uitgebeeld en verder duidelijk gemaakt.
Voorbeeldsituatie: 4 juni 2003 & het vinden van de SFC-CAPE
Veel mensen zullen deze onweersdag zich nog wel herinneren. De gebruikte Skew-T is van De Bilt om 12z, 4 juni '03.
Om de CAPE te vinden, moeten we een aantal stappen ondernemen. Als allereerste gaan we naar de rechteronderhoek van de Skew-T, daar waar de temperatuurslijn bij de grond begint.
Opmerking: het grondniveau is de 1ste niveaulijn boven de onderkant. Je zult zien dat de temperatuur iets onder grondniveau gaat, dit is een extrapolatie tot 1000hPa.
We trekken een lijn droog-adiabatisch (dit betekent: parallel aan de droog-adiabatische lijn) van de temperatuur op de grond naar grofweg 950hPa. Zie onderstaande afbeelding:
Vervolgens trekken we een lijn van het dauwpunt op de grond parallel aan de mixing-ratio, net zolang totdat deze de eerder getekende lijn kruist. Zie afbeelding 2:
Vanaf dit kruispunt trekken we een lijn vocht-adiabatisch (parallel aan de vocht-adiabatische lijn) omhoog tot 200hPa (of de top van de Skew-T, mag je zelf kiezen, in iedergeval 200hPa of hoger). Zie deze tekening:
Hier het CAPE gebied uitvergroot:
Het grijsgearceerde gebied is dus de CAPE. De inhoud hiervan wordt door de computer uitgerekend en uitgedrukt in J/kg. Voor deze Skew-T is de SFC-CAPE ~600 J/kg.
SFC-CAPE, 50hPa CAPE, 100hPa CAPE
Bij de SFC-CAPE hebben we in stap 1 een lijn droog-adiabatisch getrokken vanaf de temperatuur op grondniveau en een lijn vanaf het dauwpunt op grondniveau parallel aan de mixing ratio. Echter, bij 50hPa CAPE is dit, je raadt het misschien al, alsvolgt: de lijn wordt droog-adiabatisch getrokken vanaf bijv. 950hPa (gronddruk/1000hPa - 50hPa) en een lijn vanaf het dauwpunt op 950hPa parallel aan de mixing ratio.
De 50hPa CAPE wordt het meeste gebruikt, omdat het bij sommige onweerssituaties nogal vochtig kan zijn in de onderste 50hPa, terwijl het op 100hPa stukken droger is. De 50hPa CAPE zal dan stukken lager uitvallen dan de SFC-CAPE. Bij een goede, onstabiele situatie is de gehele onderste 100hPa verzadigd, en zullen de SFC-CAPE en 50hPa CAPE vrijwel gelijk zijn.
Vragen
1) Probeer zelf aan de hand van bijv. een Skew-T van vandaag de CAPE te tekenen
2) Waarom is het 'potentionele' energie? Hint: temperatuur & CAPE-lijn