CAPE(大氣科學術語)

惡劣天氣的形成必須具備一定的能量，這個能量稱為對流有效位能，用CAPE表示。

基本介紹

• 中文名：對流有效位能
• 外文名：CAPE ：Convective Available Potential Energy

簡介

對流可用位能是大氣科學當中使用的名詞，為評估垂直大氣是否穩定、對流是否容易發展的指標之一。近地面的空氣塊受垂直風切擾動或地形等其他因素而沿著絕熱線上升時，在一定高度以上其溫度若比周圍環境溫度高，意味著氣塊密度較周圍環境空氣小，則周圍環境將給予氣塊向上的浮力。周圍環境對空氣塊的作用力與空氣塊位移相乘，而得到周圍環境對氣塊所做的功，這部分的能量在理想狀態下將會儲存在空氣塊中，使其具有向上發展的動能。一般對流可用位能的計算範圍，是以自由對流高度以上到平衡高度為止，周圍環境所能提供的浮力對高度積分而得。

計算方法

一般的對流有效位能計算方式為：加總氣塊相對於環境之浮力，從自由對流高度至平衡高度為止，如下列積分式： 。

其中，

T-lnP圖

代表自由對流高度（英語：Level of free condensation,LFC）；

代表平衡高度(英語：Equilibrium level,EL)，浮力為零；

代表氣塊的虛溫； 代表環境的虛溫；g代表標準重力。

對流有效位能也等於T-lnP圖中當狀態曲線在溫度層結曲線上方時它們所圍成的面積（如圖紅色部分所示），可據此計算。

套用

CAPE是浮力勢能，它代表地表邊界層的空氣所具有的能量。如果能量很大而覆蓋逆溫層等抑制因素又無法抑制這些空氣上升的話，大量的潮濕空氣會在雲底高度以上不斷釋放出潛熱。潛熱是水汽離開地面時吸收的熱量，在冷凝的時候釋放出來。釋放出來的能量十分巨大：雷電，冰雹和暴雨具有的能量只占其中一部分。對滑翔傘危害最大的是雲吸與陣風鋒面。

2007年在澳大利亞舉行的世界盃公開賽前夕，中國隊選手何忠貧在賽前的訓練中由於被雲吸，吸入積雨雲後遭遇雷電而不幸殉職。

但CAPE值很大不代表惡劣天氣一定會發生。在評估惡劣天氣出現的可能性的時候通常會使用到抬升指數。抬升指數負值越大表示惡劣天氣出現的機率越大。

也就是說，當CAPE值超出了安全範圍的同時，抬升指數也超出了安全範圍的話，我們不能起飛。這些預報數值是我們決定是否飛行的重要依據。

當CAPE值達到了1500到1800，抬升指數也達到了-3到-4，這時候已經到了三叉路口。屬於可飛可不飛。

如果CAPE值或者抬升指數超過以上數值，屬於最好不要飛。

如果CAPE值以及抬升指數都超過以上數值，屬於不能飛。

以上的數值只是一些原則，在實際套用中地形因素起著很重要的作用。例如所處的山頭四周都是空曠地方，山頭就成為四周上升氣流附壁效應的集中地。雷暴首先在山頭上空形成，這樣就很危險。這時候要提高安全係數，所謂可飛可不飛實際上是不能飛。

但如果所處山頭不是四周上升氣流附壁效應的集中地，附近有更高的山吸引上升氣流。那么雷暴出現在更高的山的上空，所處山頭的危險性就大為降低。

可以打個比方去理解CAPE值。就好像地震一樣，CAPE值預報了“地震”的級數，而抬升指數預報了發生“地震”的可能性。如果你知道明天“地震”的級別很高，而且知道發生“地震”的可能性也很高，你一定知道明天不要飛，就怕啥也不知道就飛出去了。