Energía potencial convectiva disponible (CAPE): definición y uso en la predicción

¿Qué es CAPE?

Lo crea o no, CAPE en un sentido meteorológico no es una medida de si las condiciones climáticas son óptimas para usar su capa favorita ese día. CAPE en realidad significa energía potencial convectiva disponible y es una herramienta útil para determinar el potencial de clima severo en un lugar dado en un momento dado.

CAPE es una medida de cuánta energía ganaría un paquete de aire al elevarse a una altura específica en la atmósfera. Cuanta más energía potencial posea un paquete de aire, mayores serán las probabilidades de que ese paquete pueda elevarse lo suficiente en la atmósfera para producir sistemas meteorológicos convectivos, como tormentas eléctricas y tornados.

Determinación de CAPE a partir de gráficos Skew-T

Los meteorólogos utilizan las gráficas Skew-T para ayudar a resumir las condiciones atmosféricas actuales. Un gráfico de sesgo-T es un gráfico logarítmico de presión versus temperatura en la atmósfera en una ubicación determinada. Los datos se recopilan de globos meteorológicos que se lanzan varias veces al día y se utilizan para crear diagramas de sesgo en T que luego se pueden utilizar para ayudar a los meteorólogos a pronosticar el tiempo.

Los datos del mundo real se grafican y luego se comparan con una masa de aire teórica sometida a las mismas condiciones. Dependiendo de las condiciones atmosféricas en ese momento, esa parcela teórica se elevará (y por lo tanto se convertirá en alguna forma de sistema meteorológico convectivo) o se bloqueará para que no suba (debido a inversiones u otros tipos de fuerzas estabilizadoras).

El CAPE para una región dada se determina buscando lo que se conoce como el área positiva en una gráfica de T de sesgo. El área positiva representa la cantidad de energía ganada por un paquete de aire cuando se levanta (una adición positiva de energía al paquete). Esto se puede encontrar en un sesgo-T como la región por encima del nivel de convección libre (LFC) y por debajo del nivel de equilibrio (EL). El LFC es donde las masas de aire pueden subir debido a la convección (movimiento positivo), y el EL es donde las masas de aire comienzan a hundirse (movimiento negativo).

El factor opuesto de CAPE, inhibición convectiva (CIN), se determina analizando el área negativa en el gráfico. CIN es una medida de la capacidad de la atmósfera para resistir el ascenso de una parcela aérea, mientras que CAPE es una medida de la energía disponible para subir de una parcela aérea. CAPE y CIN se pueden utilizar de forma complementaria para pronosticar condiciones meteorológicas adversas.

CAPE se indica mediante el área positiva en un gráfico de T sesgado.

Rangos de valores CAPE

Cuanto mayor sea el valor calculado de CAPE, mayores serán las probabilidades de que la parcela de aire se eleve y se desarrolle verticalmente y se convierta en alguna forma de clima convectivo, como una tormenta o un tornado. CAPE es una medida de la energía potencial de la parcela de aire por kilogramo de masa de aire y se mide en julios por kilogramo (J / kg).

Los valores de CAPE pueden oscilar entre cero y más de 3500 J / kg. En teoría, la cantidad de energía potencial que puede poseer una parcela es ilimitada, por lo que es posible un valor CAPE ilimitado, y se han registrado valores superiores a 8.000 J / kg.

Los valores de CAPE se pueden trazar geográficamente para facilitar el pronóstico de la región.

Uso de CAPE para pronosticar condiciones meteorológicas adversas

Los valores de CAPE en el rango de cero a 1.000 julios son indicativos de masas de aire estables o que no poseen suficiente energía para elevarse y convertirse en un sistema meteorológico convectivo. Las masas de aire con valores de CAPE en el rango de 1,000 a 2,500 se consideran de marginal a moderadamente inestables y pueden producir un clima severo si otras condiciones (como elevación orográfica o calentamiento diurno) ayudan a agregar energía al sistema.

Los valores por encima de 2500 se consideran muy a extremadamente inestables y son las parcelas de aire con más probabilidades de producir un clima severo, que van desde lluvias torrenciales hasta tornados.

El CAPE puede incluirse en otros productos de pronóstico, como el índice tornádico diario.

Ejemplos de interpretación de valores CAPE

Si estuviera ubicado en una región de terreno plano, en las primeras horas de la mañana del día (antes de que comience la calefacción durante el día), y su valor de CAPE fuera 2000, ¿cree que ocurrirían tormentas eléctricas? Probablemente no. Si bien su masa de aire se considera marginalmente inestable, carece de factores topográficos para aumentar las probabilidades de elevación de la masa de aire y también le falta calefacción durante el día. En este escenario, sus probabilidades de clima convectivo aumentarían a medida que la temperatura del aire comenzara a subir durante el día.

Si fuera el medio de un día soleado de verano y se determinara que los valores de CAPE eran 3000, ¿cree que sus probabilidades de tener una tormenta eléctrica están garantizadas simplemente porque su valor de CAPE está dentro del rango muy inestable? No necesariamente, pero las probabilidades son muy, muy buenas. También es bastante probable que el calentamiento diurno pueda aumentar aún más la posibilidad de levantar peso, aumentando las posibilidades de que, si se desarrollan tormentas, sean repentinas y severas.

Resumen de la lección

CAPE significa energía potencial convectiva disponible y es una medida de la cantidad de energía que ganaría una parcela de aire al elevarse a una altura específica en la atmósfera. Los valores de CAPE oscilan entre cero y más de 3500 julios por kilogramo (J / kg). Cuanto mayor sea el valor de CAPE en un lugar determinado, mayores serán las probabilidades de que se desarrolle un clima convectivo, como tormentas eléctricas o tornados, en ese lugar.

Los valores de CAPE se determinan trazando los datos de las parcelas de aire de los globos meteorológicos en un tipo especial de gráfico meteorológico conocido como trazado de T de inclinación . Skew-T traza gráficamente logarítmicamente datos de parcelas aéreas del mundo real contra datos teóricos de parcelas aéreas para determinar la cantidad de energía necesaria para elevar una parcela hasta el punto de desarrollo de tormenta vertical. El CAPE está representado por el área positiva en una gráfica de T sesgado.

CAPE es una herramienta útil para pronosticar condiciones climáticas severas.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador