El CAPE:
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Las células convectivas se forman cuando varias parcelas o burbujas de aire se elevan en la troposfera, pasando a través de un entorno mas denso, mas frío que ellas. En este proceso una cantidad de energía potencial es convertida en energía cinética, que es todo el movimiento, corrientes de aire, precipitación...etc que tienen lugar en una tormenta. A esta energía se le denomina CAPE, Convective Available Potential Energy, en castellano Energía Potencial Convectiva Disponible, pero casi siempre se usa el término anglosajón. Como se ha dicho, el CAPE nos da información acerca de la fuerza que podrían tener las tormentas, de formarse estas. Debe tenerse en cuenta esto último, ya que el que en un momento dado exista mucho CAPE en la atmósfera no significa necesariamente que vayan a crecer tormentas, por razones que luego se verán.
El CAPE de una parcela se calcula usando el perfil vertical de temperatura y humedad o temperatura de rocío. Este se obtiene normalmente con radiosondeos. También se predice con modelos numéricos, aunque evidentemente esto es menos preciso, sobre todo a plazos mas allá de 48 horas. El diagrama termodinámico que se suele usar para calcular el CAPE es el Skew-T. Para caracterizar una parcela en el diagrama hacen falta al menos 2 puntos. Uno que nos diga la temperatura y la presión y otro la presión y la humedad relativa. Normalmente en vez de la humedad se suele representar la temperatura de rocío.
Cuando una parcela asciende sin que su contenido en agua se condense, lo hace siguiendo una adiabática seca, y conserva su temperatura potencial. Debemos buscar el punto en el que esta curva se cruza con la línea equisaturada(razón de mezcla constante), en ese punto, la parcela se satura, ya no puede contener mas H
2O en estado gaseoso y el agua libera calor al condensarse. Ese es el llamado
nivel de condensación por ascenso, NCL (LCL, Lifting Condensation Level en inglés) A partir de ese nivel, la parcela asciende por una pseudoadiabática, similar en realidad a la adiabática saturada, y conserva su temperatura potencial pseudoequivalente.
Si trazamos en el diagrama el recorrido de la parcela al ascender, muchas veces veremos que al principio la temperatura de la parcela será menor que la del ambiente que le rodea. En ese tramo, el área comprendida entre la curva de la parcela y la del sondeo es la
Inhibición Convectiva(Convectice Inhibition, CIN, en inglés). Se mide en Julios/Kg, y es la energía que necesita recibir la parcela del ambiente para alcanzar el
nivel de convección libre, NCL(Level of Free Convection LFC en inglés) Es el punto en el que la parcela comienza a estar mas caliente que su entorno.
Conocido esto, podremos medir el CAPE, que será proporcional a el área comprendida entre la pseudoadiabática y temperatura medida por el sondeo en la zona de convección libré. El nivel en el que la parcela vuelve a alcanzar la temperatura ambiente es el
nivel de equilibrio(Equilibrium Level, EL, en ingles)
La fórmula usada por los modelos numéricos para calcular el CAPE es:
Donde Tv’ es la diferencia entre la temperatura de la parcela y la de su entorno, y Tv con la barra encima es la media entre ambas. Debe tenerse en cuenta que ambas son temperaturas virtuales(la que tendría la parcela sin vapor de agua) También se puede calcular con temperaturas reales, la diferencia es pequeña normalmente, no siempre.
En el gráfico mostrado a continuación se dibuja todo esto. La leyenda está en inglés, las siglas ya se han mencionado, la adiabática es llamada “isoentrope” y la pseudoadiabatica “pseudo-isoentrope”. “Dew-point temperature” es la temperatura del punto de rocío, y “mixing ratio” la razón de mezcla.
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