Beschreibung:

CAPE (convective available potential energy) ist eine Maßzahl für die maximale kinetische Energie (Bewegungsenergie), die einem Luftpaket bei einem möglichen Aufstieg vom Niveau der freien Konvektion bis zum Niveau, in welchem der Auftrieb verschwindet (was in etwa der Wolkenobergrenze entspricht), in einer labil geschichteten Atmosphäre zur Verfügung stehen würde. Dabei wird vereinfachend angenommen, dass

das Luftpaket aufsteigt, ohne dass ein Austausch mit der Umgebungsluft stattfindet (also kein turbulentes Einbeziehen von Umgebungsluft ("Entrainment"))
das Luftpaket sich ständig im Druckgleichgewicht mit der Umgebung befindet
der kondensierte Wasserdampf sowie Wolkentröpfchen dem Auftrieb des Luftpaketes nicht entgegenwirken (was sie in der Praxis durch ihr Eigengewicht sowie durch Reibungseffekte stets tun)

Diese limitierenden Faktoren bewirken, dass die kinetische Energie, die aus der Vertikalwindkomponente eines real aufsteigenden Luftquantums resultiert, immer etwas geringer ist als der theoretisch berechnete Maximalwert CAPE.

CAPE wird somit in der Praxis dazu verwendet, um die maximale Intensität eines möglicherweise auftretenden konvektiven Wetterereignisses abzuschätzen. CAPE liefert dabei jedoch keinerlei Hinweise darauf, ob es tatsächlich auch zu einer Auslösung der Konvektion in dem betreffenden Regionen mit erhöhten CAPE-Werten kommt. Dies ist immer gesondert zu untersuchen.

Typische Größenordnungen für CAPE sind etwa 500 bis 1000 m²/s² in den Tropen. In den mittleren Breiten werden bei Schwergewitterlagen im Einzelfall bis weit über 3000 m²/s² registriert, vor allem im mittleren Westen der USA. Werden bei derart hohen CAPE-Werten Gewitter ausgelöst, so können die Vertikalwinde in diesen Gewittern auf über 50 m/s (180 km/h) anwachsen. Dies bedingt eine explosionsartige Entwicklung der betreffenden Gewitterzellen und damit auch eine extreme Unwettergefahr.

GFS:

The Global Forecast System (GFS) is a global numerical weather prediction computer model run by NOAA. This mathematical model is run four times a day and produces forecasts up to 16 days in advance, but with decreasing spatial and temporal resolution over time it is widely accepted that beyond 7 days the forecast is very general and not very accurate.

The resolution of the model horizontally, it divides the surface of the earth into 20 kilometre grid squares; vertically, it divides the atmosphere into 64 layers and temporally, it produces a forecast for every 3rd hour for the first 240 hours, after that they are produced for every 12th hour.

NWP:

Numerische Wettervorhersagen sind rechnergestützte Wettervorhersagen. Aus dem Zustand der Atmosphäre zu einem gegebenen Anfangszeitpunkt wird durch numerische Lösung der relevanten Gleichungen der Zustand zu späteren Zeiten berechnet. Diese Berechnungen umfassen teilweise mehr als 14 Tage und sind die Basis aller heutigen Wettervorhersagen.

In einem solchen numerischen Vorhersagemodell wird das Rechengebiet mit Gitterzellen und/oder durch eine spektrale Darstellung diskretisiert, so dass die relevanten physikalischen Größen, wie vor allem Temperatur, Luftdruck, Windrichtung und Windstärke, im dreidimensionalen Raum und als Funktion der Zeit dargestellt werden können. Die physikalischen Beziehungen, die den Zustand der Atmosphäre und seine Veränderung beschreiben, werden als System partieller Differentialgleichungen modelliert. Dieses dynamische System wird mit Verfahren der Numerik, welche als Computerprogramme meist in Fortran implementiert sind, näherungsweise gelöst. Aufgrund des großen Aufwands werden hierfür häufig Supercomputer eingesetzt.

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GFS (Global Forecast System) Global Model from the "National Centers for Environmental Prediction" (NCEP)