对流可用位能

在气象学中，对流可用势能浮力在给定质量的空气上垂直上升穿过整个大气层时所做的功的总和 . 正CAPE会导致气包上升，负CAPE会导致气包下沉。 非零 CAPE 是任何给定大气探测中大气不稳定的指标，是积云和积雨云发展的必要条件，伴随着恶劣的天气灾害。

CAPE 存在于对流层的条件不稳定层内，即自由对流层 (FCL)，其中上升的气团比周围空气更暖和。 CAPE 以每千克空气中的焦耳数 (J/kg) 来衡量。 任何大于 0 J/kg 的值都表示不稳定以及雷暴和冰雹的可能性增加。 通用 CAPE 是通过垂直积分地块的局部浮力从自由对流 (LFC) 水平到平衡水平 (EL) 来计算的：

C A P E = ∫ z f z n g ( T v , p a r c e l − T v , e n v T v , e n v ) d z

其中 z f 是自由对流层的高度，z n 是平衡层的高度（中性 浮力），其中 T v , p a r c e l 是特定地块的虚拟温度，其中 T v , e n v 是环境的虚拟温度，其中 g 是重力加速度。 这个积分是浮力做的功减去重力做的功，因此多余的能量可以变成动能。

给定区域的 CAPE 通常使用通常由气象气球测量的气温和露点数据从热力学或探测图计算得出。

CAPE 是有效的正浮力，表示为 B+ 或简称为 B； 与对流抑制 (CIN) 相反，表示为 B-，可以认为是负 CAPE。 与 CIN 一样，CAPE 通常以 J/kg 表示，但也可以表示为 m2/s2，因为它们的值是等效的。 事实上，CAPE 有时被称为正浮力 (PBE)。 这种类型的 CAPE 是上升包裹和潮湿对流可用的xxx能量。 当存在一层 CIN 时，该层必须被表面加热或机械提升侵蚀，以便对流边界层包裹可能达到其自由对流 (LFC) 水平。

在探测图上，CAPE 是 LFC 上方的正区域，即地块虚拟温度线和环境虚拟温度线之间的区域，上升的地块比环境温度高。 对于较小的 CAPE 值，忽略虚拟温度校正可能会导致计算出的 CAPE 值出现较大的相对误差。 CAPE 也可能存在于 LFC 下面，但如果存在一层 CIN（沉降），则在 CIN 耗尽之前，它无法进行深层潮湿对流。 当存在达到饱和的机械升力时，云底开始于升高的凝结层 (LCL)； 在没有强迫的情况下，云底从对流凝结层 (CCL) 开始，当达到对流温度时，从下方加热会导致自发浮力提升到凝结点。 当 CIN 不存在或被克服时，LCL 或 CCL 处的饱和包裹，原本是小积云，将上升到 LFC，然后自发上升，直到达到平衡层的稳定层。

当地块不稳定时，它会继续沿任一方向垂直移动，具体取决于它是受到向上还是向下的力，直到到达稳定层。 CAPE 有多种类型，下沉气流 CAPE (DCAPE)，用于估计降雨和蒸发冷却下沉气流的潜在强度。 其他类型的 CAPE 可能取决于所考虑的深度。 其他示例是基于表面的 CAPE (SBCAPE)、混合层或平均层 CAPE (MLCAPE)、最不稳定或xxx可用 CAPE (MUCAPE) 和归一化 CAPE (NCAPE)。

在这样的大气中向上或向下移动的流体元素绝热地膨胀或压缩以与周围环境保持压力平衡，并且以这种方式变得更小或更稠密。

如果绝热密度的减少或增加小于周围介质密度的减少或增加。