CAPE - co znamená a jak souvisí s bouřkou
Pomalu ale jistě se nám blíží teplejší část roku a s ní spojená bouřková sezona, která se již na několika místech ukázala. K tomu, aby se nějaká bouřka mohla vůbec vyvinout, musí být splněno několik předpokladů, mezi které patří například dostatečná vlhkost, potřebná ke tvorbě oblačnosti, instabilní zvrstvení atmosféry v místě výskytu či samotný spouštěcí faktor například v podobě frontálního systému. Pro určení vlhkosti vyjdeme například z map rozložení relativní vlhkosti vzduchu, polohu front můžeme určit ze synoptických map a podmínky stability může meteorolog zkoumat na polích různých indexů stability. Zmínit můžeme Faustův index, K-index, Lifted index, Showalterův index, ale dále se budeme zabývat pouze CAPE - Convective Potential Available Energy (dostupná konvektivní potenciální energie).
Předpokladem ke vzniku bouřek je instabilní zvrstvení atmosféry (labilita) a spouštěcí faktor (například v podobě frontálního systému). Třetí předpoklad (střih větru) ovlivňuje intenzitu bouřek a jejich organizaci (tvorby squall line nebo supercel).
CAPE je energie, která se může potenciálně nad daným místem uvolnit a působit tvorbu konvekční oblačnosti, později i bouřek. Její jednotkou je Joule na kilogram (J/kg). Určit se dá z aerologického měření, mezi stavovou křivkou (změna teploty adiabaticky vystupující vzduchové částice) a křivkou zvrstvení křivkou (vykresluje průběh teploty s výškou) vzniknou mezi hladinami volné konvekce (HVK – hladina ve které se teplota vystupující částice poprvé vyrovná teplotě okolí) a hladinou nulového vztlaku (HNV - hladina ve které se teplota vystupující částice naposledy vyrovná teplotě okolí) plošky (u CAPE se jedná pouze o hladiny, ve kterých je stavová křivka vpravo od křivky zvrstvení), které na některých termodiagramech stačí vynásobit konstantní hodnotou a dostáváme CAPE, který se dá také určit vztahem:
kde g je gravitační zrychlení, Tvč je virtuální teplota (jedná se o teplotu suchého vzduchu, který má shodné vlastnosti - tlak a hustotu – jako vzduch vlhký) vystupující částice, Tv je virtuální teplota okolního vzduchu, HNV značí hladinu nulového vztlaku a HVK je hladina volné konvekce.
Pro posouzení míry instability zvrstvení atmosféry je důležitá také velikost energie, kterou je nutné vynaložit při výstupu vzduchové částice z přízemní vrstvy (z0) do hladiny volné konvekce (HVK od které začíná CAPE). Tato energie se označuje jako CIN a brání rozvoji konvekce a vertikálnímu mísení vzduchu. CIN se dá určit vztahem:
Světle červenou barvou je označena plocha vyjadřující energii CAPE na SKEW-T diagramu - po vypočtení plochy dostaneme hodnotu CAPE 2850 J/kg, což jsou velmi vysoké hodnoty – v tento den se nad naším územím vyskytly mimořádně silné bouřky (jejich vznik podpořily i vysoké hodnoty střihu větru), zdroj: Bourky.cz - Aktuální výstupy
Pro mírnou až silnou konvekci je zapotřebí zhruba hodnoty nad 1000 J/kg, avšak slabší bouřky můžeme pozorovat již při daleko nižších číslech, obecně se uvažují hodnoty okolo či nad 300 J/kg. Naopak v USA, kde můžeme pozorovat vysoké hodnoty této veličiny, se extrémy pohybují až okolo 7000 J/kg.
Hodnoty CAPE nad Českem jsou na této předpovědi z numerického modelu kolem 600 J/kg, což značí spíše slabé hodnoty. Větší pravděpodobnost vzniku bouřky je na západě a severu Čech a v Německu. Samotný vznik bouřek ovšem ovlivňuje celá řada dalších faktorů (například střih větru, přechod frontálního systému nebo hodnoty CIN).
Tip: Předpověď CAPE - předpověď hodnot CAPE na následující dny
Předpověď CAPE
Na hodnotu CAPE se uživatel, který hodnotí situaci, zda se vyskytnou bouřky či nikoliv, musí dívat stejně kriticky jako na ostatní prvky v numerickém modelu, u kterého se zvyšuje nejistota výpočtu s předpovídaným časem. Stejně tak je dobré se zajímat o rozlišení modelu. Vhodné je taktéž porovnat více modelů a nezůstat pouze u jednoho indexu stability atmosféry. V neposlední řadě by si měl člověk do souvislosti dát tyto faktory i s dalšími, které mohou podstatně zasáhnout do dané situace, jako je například dostatečná vlhkost vzduchu, střih větru či poloha pozorovatele. Problémy s CAPE mohou nastat při změnách přízemní teploty, neboť je poměrně citlivý na tento meteorologický prvek, dále pak při výskytech přízemních inverzí, které zabrání vzduchu ze spodní troposféry dostat se do výšek, kde se tato potenciální energie (a nemusí být zrovna malá) vyskytuje. Právě když hodnota energie CIN dosahuje vysokých hodnot, ke vzniku bouřek vůbec nemusí dojít. Při přechodu atmosférické fronty zase někdy stačí malé hodnoty CAPE k vytvoření bouřky, proto je zapotřebí mít nadhled nad situací při posuzování tvorby bouřek prostřednictvím CAPE.
Krátké shrnutí faktorů, které ovlivňují vznik silných bouřek, naleznete v článku: Co ovlivňuje vznik silných bouřek?.
Předpokladem ke vzniku bouřek je instabilní zvrstvení atmosféry (labilita) a spouštěcí faktor (například v podobě frontálního systému). Třetí předpoklad (střih větru) ovlivňuje intenzitu bouřek a jejich organizaci (tvorby squall line nebo supercel).
CAPE je energie, která se může potenciálně nad daným místem uvolnit a působit tvorbu konvekční oblačnosti, později i bouřek. Její jednotkou je Joule na kilogram (J/kg). Určit se dá z aerologického měření, mezi stavovou křivkou (změna teploty adiabaticky vystupující vzduchové částice) a křivkou zvrstvení křivkou (vykresluje průběh teploty s výškou) vzniknou mezi hladinami volné konvekce (HVK – hladina ve které se teplota vystupující částice poprvé vyrovná teplotě okolí) a hladinou nulového vztlaku (HNV - hladina ve které se teplota vystupující částice naposledy vyrovná teplotě okolí) plošky (u CAPE se jedná pouze o hladiny, ve kterých je stavová křivka vpravo od křivky zvrstvení), které na některých termodiagramech stačí vynásobit konstantní hodnotou a dostáváme CAPE, který se dá také určit vztahem:
kde g je gravitační zrychlení, Tvč je virtuální teplota (jedná se o teplotu suchého vzduchu, který má shodné vlastnosti - tlak a hustotu – jako vzduch vlhký) vystupující částice, Tv je virtuální teplota okolního vzduchu, HNV značí hladinu nulového vztlaku a HVK je hladina volné konvekce.
Pro posouzení míry instability zvrstvení atmosféry je důležitá také velikost energie, kterou je nutné vynaložit při výstupu vzduchové částice z přízemní vrstvy (z0) do hladiny volné konvekce (HVK od které začíná CAPE). Tato energie se označuje jako CIN a brání rozvoji konvekce a vertikálnímu mísení vzduchu. CIN se dá určit vztahem:
Světle červenou barvou je označena plocha vyjadřující energii CAPE na SKEW-T diagramu - po vypočtení plochy dostaneme hodnotu CAPE 2850 J/kg, což jsou velmi vysoké hodnoty – v tento den se nad naším územím vyskytly mimořádně silné bouřky (jejich vznik podpořily i vysoké hodnoty střihu větru), zdroj: Bourky.cz - Aktuální výstupy
Pro mírnou až silnou konvekci je zapotřebí zhruba hodnoty nad 1000 J/kg, avšak slabší bouřky můžeme pozorovat již při daleko nižších číslech, obecně se uvažují hodnoty okolo či nad 300 J/kg. Naopak v USA, kde můžeme pozorovat vysoké hodnoty této veličiny, se extrémy pohybují až okolo 7000 J/kg.
Hodnoty CAPE nad Českem jsou na této předpovědi z numerického modelu kolem 600 J/kg, což značí spíše slabé hodnoty. Větší pravděpodobnost vzniku bouřky je na západě a severu Čech a v Německu. Samotný vznik bouřek ovšem ovlivňuje celá řada dalších faktorů (například střih větru, přechod frontálního systému nebo hodnoty CIN).
Tip: Předpověď CAPE - předpověď hodnot CAPE na následující dny
Předpověď CAPE
Na hodnotu CAPE se uživatel, který hodnotí situaci, zda se vyskytnou bouřky či nikoliv, musí dívat stejně kriticky jako na ostatní prvky v numerickém modelu, u kterého se zvyšuje nejistota výpočtu s předpovídaným časem. Stejně tak je dobré se zajímat o rozlišení modelu. Vhodné je taktéž porovnat více modelů a nezůstat pouze u jednoho indexu stability atmosféry. V neposlední řadě by si měl člověk do souvislosti dát tyto faktory i s dalšími, které mohou podstatně zasáhnout do dané situace, jako je například dostatečná vlhkost vzduchu, střih větru či poloha pozorovatele. Problémy s CAPE mohou nastat při změnách přízemní teploty, neboť je poměrně citlivý na tento meteorologický prvek, dále pak při výskytech přízemních inverzí, které zabrání vzduchu ze spodní troposféry dostat se do výšek, kde se tato potenciální energie (a nemusí být zrovna malá) vyskytuje. Právě když hodnota energie CIN dosahuje vysokých hodnot, ke vzniku bouřek vůbec nemusí dojít. Při přechodu atmosférické fronty zase někdy stačí malé hodnoty CAPE k vytvoření bouřky, proto je zapotřebí mít nadhled nad situací při posuzování tvorby bouřek prostřednictvím CAPE.
Krátké shrnutí faktorů, které ovlivňují vznik silných bouřek, naleznete v článku: Co ovlivňuje vznik silných bouřek?.
Encyklopedie počasí
Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.
