Besonders in den sozialen Netzwerken sorgen derzeit Wetterkarten, die hohe CAPE-Werte zeigen, für große Aufmerksamkeit. Karten mit 3000, 4000 oder sogar 5000 J/kg werden schnell als Hinweis auf bevorstehende Unwetter interpretiert, ja sogar fast schon als Garant für eine bevorstehende Unwetterlage verkauft.

Was ist CAPE überhaupt?

CAPE steht für “Convective Available Potential Energy", also zu deutsch konvektiv verfügbare potentielle Energie oder auch einfach nur "Labilitätsenergie" genannt. Konvektion beschreibt dabei nichts weiter als den vertikalen Transport von Luftmassen. Wird diese Energie freigesetzt, kann sie kräftige Aufwinde antreiben.

Wichtig ist jedoch: CAPE sagt zunächst nur aus, wie viel Energie theoretisch vorhanden ist und einem aufsteigenden Luftpaket theoretisch (also potentiell) zur Verfügung steht – nicht, ob sie tatsächlich genutzt werden kann. Denn CAPE wird erst dann freigesetzt, wenn das Luftpaket bis zum sog. LFC (Level of Free Convection) gehoben wird. Das LFC markiert dabei den Punkt, ab dem ein Luftpaket wärmer als seine Umgebung ist und deshalb eigenständig, also ohne Hilfe durch dynamische oder orographische Hebung, weiter aufsteigen kann.

Gewittervorhersage mit CAPE

Als Gewitterindikator ist CAPE eher schlecht als recht geeignet, da a) die Abwesenheit von CAPE nicht bedeutet, dass sich später kein CAPE entwickeln kann b) die Präsenz und Höhe des CAPE nicht immer repräsentativ für die Umgebung sein muss (sowohl zeitlich als auch räumlich) und c) sich (schwere) Gewitter im Zusammenspiel mit weiteren Parametern auch bei minimalem CAPE entwickeln können. Hohe CAPE-Werte bedeuten also nicht automatisch schwere Gewitter. Die Atmosphäre kann enorme Energiemengen enthalten und trotzdem nahezu gewitterfrei bleiben.

Man kann sich CAPE wie den Kraftstofftank eines Autos vorstellen:

Ein voller Tank bedeutet, dass viel Energie verfügbar ist. Das Auto fährt aber erst, wenn der Motor gestartet wird und alle anderen Voraussetzungen stimmen. Für Gewitter gilt das Gleiche. Neben CAPE müssen weitere Bedingungen erfüllt sein, damit die vorhandene Energie überhaupt genutzt werden kann.

CIN - der sog. “Deckel”

Der wichtigste Gegenspieler von CAPE ist das sogenannte CIN (Convective Inhibition). CIN beschreibt dabei die Energie, die überwunden werden muss, damit ein Luftpaket überhaupt bis zum LFC aufsteigen kann. Ist also die Atmosphäre unterhalb des LFC stabil geschichtet, dann würde ein Luftpaket dieses nicht aus eigenem Antrieb erreichen können.

Bei orographisch erzwungener Hebung kann CIN beispielsweise aus der kinetischen Energie zur Verfügung gestellt werden. Im Sommer wird die CIN der Luft im bodennahen Bereich tagsüber häufig durch die intensive solare Einstrahlung immer weiter abgebaut. Wurde sie vollständig abgebaut, kann ein solches erwärmtes Luftpaket auch ohne dynamische Hebungsvorgänge bis zum LFC aufsteigen. Dies ist besonders in den Sommermonaten bei den sog. “Hitzegewittern” der Fall, welche dann meistens am späten Nachmittag auftreten. Hier gibt es dann auch wieder eine Messgröße, die sog. Auslösetemperatur gibt an, bei welcher Temperatur in 2m Höhe dies der Fall ist.

Warum ist CAPE für die Hagelvorhersage so wichtig?

Besonders wertvoll ist CAPE bei der Abschätzung des Hagelpotenzials. Der Grund liegt in den Aufwinden: Je höher CAPE ist, desto stärker können theoretisch die Aufwinde innerhalb eines Gewitters werden. Diese Aufwinde transportieren Wassertropfen und kleine Eiskörner in große Höhen, wo Temperaturen deutlich unter dem Gefrierpunkt herrschen. Dort gefrieren die Tropfen und wachsen durch weitere Anlagerungen von unterkühltem Wasser immer weiter an.

Je stärker der Aufwind: desto länger bleiben die Hagelkörner in der Wolke, desto häufiger werden sie nach oben transportiert, desto größer können sie werden.

Starke Aufwinde können Hagelkörner mit mehreren Zentimetern Durchmesser über längere Zeit in der Wolke halten. Erst wenn das Gewicht größer wird als die Aufwindkraft, fallen die Körner zu Boden.

Wie wertvoll ist CAPE nun wirklich?

CAPE spielt bei der Gewittervorhersage natürlich eine große Rolle und stellt so auch einen wichtigen Parameter dar. Er liefert wertvolle Informationen darüber, wie energiereich eine Luftmasse ist und welches Potenzial für kräftige Aufwinde vorhanden sein könnte.

Allein betrachtet besitzt CAPE jedoch nur eine begrenzte Aussagekraft. Kurz gesagt, CAPE ist alleine betrachtet vollkommen nutzlos.

Erst im Zusammenspiel mit weiteren Parametern wie:

CIN,

Feuchtigkeit,

Hebungsmechanismen,

Windscherung,

Temperaturprofilen

entsteht ein realistisches Bild der tatsächlichen Gewitter- und Unwettergefahr.

Hohe CAPE-Werte zeigen also, was die Atmosphäre theoretisch leisten könnte. Ob dieses Potenzial tatsächlich ausgeschöpft wird, entscheiden erst die übrigen meteorologischen Rahmenbedingungen.

Deshalb schauen wir Wetterfrösche nie nur alleine auf den CAPE-Wert. Die Atmosphäre funktioniert als Gesamtsystem – und genau dieses Zusammenspiel entscheidet letztlich darüber, ob ein ruhiger Sommertag bevorsteht oder schwere Gewitter entstehen.