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.

MERRA:

The MERRA time period covers the modern era of remotely sensed data, from 1979 through the present, and the special focus of the atmospheric assimilation is the hydrological cycle. Previous long-term reanalyses of the Earth's climate had high levels of uncertainty in precipitation and inter-annual variability. The GEOS-5 data assimilation system used for MERRA implements Incremental Analysis Updates (IAU) to slowly adjust the model states toward the observed state. The water cycle benefits as unrealistic spin down is minimized. In addition, the model physical parameterizations have been tested and evaluated in a data assimilation context, which also reduces the shock of adjusting the model system. Land surface processes are modeled with the state-of-the-art GEOS-5 Catchment hydrology land surface model. MERRA thus makes significant advances in the representation of the water cycle in reanalyses.

Reanalyse:

Retrospective-analyses (or reanalyses) integrate a variety of observing systems with numerical models to produce a temporally and spatially consistent synthesis of observations and analyses of variables not easily observed. The breadth of variables, as well as observational influence, make reanalyses ideal for investigating climate variability. The Modern Era-Retrospective Analysis for Research and Applications supports NASA's Earth science objectives, by applying the state-of-the-art GEOS-5 data assimilation system that includes many modern observing systems (such as EOS) in a climate framework.

MERRA (MODERN-ERA RETROSPECTIVE ANALYSIS FOR RESEARCH AND APPLICATIONS)