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.

CFS:

The CFS model is different to any other operational weather forecasting model you will see on Weatheronline.
Developed at the Environmental Modelling Center at NCEP (National Centers for Environment Prediction) in the USA, the CFS became operational in August 2004.
The systems works by taking reanalysis data (NCEP Reanalysis 2) and ocean conditions from GODAS (Global Ocean data Assimilation). Both of these data sets are for the previous day, and so you should be aware that before initialisation the data is already one day old.
Four runs of the model are then made, each with slightly differing starting conditions, and from these a prediction is made.
Caution should be employed when using the forecasts made by the CFS. However, it is useful when monitored daily in assessing forecasts for the coming months, the confidence levels in these forecasts and in an assessment of how such long range models perform.
A description of the CFS is given in the following manuscript.
S. Saha, S. Nadiga, C. Thiaw, J. Wang, W. Wang, Q. Zhang, H. M. van den Dool, H.-L. Pan, S. Moorthi, D. Behringer, D. Stokes, M. Pena, S. Lord, G. White, W. Ebisuzaki, P. Peng, P. Xie , 2006 : The NCEP Climate Forecast System. Journal of Climate, Vol. 19, No. 15, pages 3483.3517.
http://cfs.ncep.noaa.gov/

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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CFS: The NCEP Climate Forecast System (CFS)