Dispozici konvekce potenciální energie (EPCD), v angličtině konvekční pro potenciální energie (Cape), je potenciální energie na jednotku hmotnosti , že nedílnou vzduch teplejší, než jeho prostředí, které má za následek nahoru stiskem Archimédova . K tomu dochází, jakmile je překročena úroveň volné konvekce vzdušné hmoty. EPCD se měří v joulech na kilogram (J / kg) nebo, což je ekvivalent, ale méně často se používá, ve čtverečních metrech na čtvereční sekundu (m 2 / s 2 ).
Část vzduchu ohřátá na teplotu vyšší než okolní vzduch je méně hustá než okolní a bude podléhat vertikálnímu zrychlení . Jeho vlastní teplota se během svého výstupu mění podle zákona o ideálním plynu ( ). Děj bude pokračovat ve stoupání, dokud nedosáhne nadmořské výšky, kde se jeho teplota rovná teplotě okolního vzduchu. Pak dojde ke zpomalení, pokud se ochladí, protože se pak stane hustší než prostředí. Energie nashromážděná grafem mezi začátkem vzestupu a bodem, kdy se graf vrátí na stejnou teplotu jako prostředí, se vypočítá z integrálu oblasti mezi dvěma virtuálními teplotními křivkami (včetně vlivu vlhkosti):
Vzhledem k tomu, potenciální energie se transformuje do pohybu , můžeme tedy vypočítat rychlost maximálně updraft vytvořené rovnající se EPCD do rovnice kinetické energie na jednotku hmotnosti (E c ). To platí pouze v případě bez tření a bez míchání s okolním vzduchem:
Proto:
V praxi z důvodu strhávání atmosféry musí být maximální rychlost stoupajících proudů vydělena 2 a poté získáme:
Tedy, když je EPCD 6000 J / kg (což je extrémní hodnota ), maximální rychlost zpětného tahu by byla 55 m / s, což je za daných okolností přiměřená hodnota. Vzhledem k tomu, že hodnota EPCD je obecně řádově 500 až 2 000 J / kg a průměrná hodnota 1 000 J / kg odpovídá 22 m / s, což je také přiměřená hodnota pro bouřku průměrné intenzity.
Metoda částice se používá ke sledování teplotní změny částice s nadmořskou výškou pomocí různých termodynamických diagramů . Spočívá v sledování stavu hydrostatické stability atmosféry v závislosti na vertikálním posunutí částice vzduchu, přičemž okolní vzduch by měl zůstat v klidu. Pouze tephigram a Skew-T však umožňují přímý výpočet dostupné potenciální konvekční energie (EPCD) podle oblasti mezi teplotou částice a teplotou prostředí.
Na obrázku vpravo představuje oranžová čára teplotu balíku vzduchu a černá čára představuje teplotu prostředí. Ve spodní části úrovně 313 (31 300 stop ) je děj teplejší a jeho EPCD je žlutá oblast mezi dvěma řádky. Nad úrovní 313 je stoupající graf chladnější než okolí a nalezená žlutá zóna je negativní a představuje zpomalovací zónu grafu. Když se tato druhá zóna rovná zóně EPCD, dosáhl graf nulové rychlosti a své maximální výšky.
EPCD je jedním z parametrů použitých k odhadu násilného potenciálu bouřky. Čím silnější bude stoupání proudu , tím lépe vydrží velké krupobití nebo velké množství srážek . Kromě toho, pokud má stoupající proud určitou rotaci, existuje dobrá možnost rozvoje tornád . EPCD však není jediným faktorem, protože střih větru s nadmořskou výškou je také zásadní.
Zde jsou typické hodnoty EPCD:
Tyto bouře se tvoří, když vzroste letecké balíky v atmosféře pro vytvoření typu mrak kumulonimbus jejíž vrchol je tvořen ledových krystalů. K tomuto jevu, který se nazývá hluboká konvekce , dochází, když nasycený vzduchový balík stoupá sám o sobě, protože je ve srovnání s okolním vzduchem stále teplejší. Atmosféra Země je obecně teplejší blízko zemského povrchu, než je výše v troposféře . Rychlost změny teploty s nadmořskou výškou se nazývá tepelný gradient. Pokud je to větší než nasycený teplotní gradient, pak se pozemek uvedený do pohybu nahoru zrychlí, protože tento pozemek bude ve srovnání s okolním vzduchem stále více horký a tudíž stále méně hustý.
Množství dostupné konvekční potenciální energie (EPCD) a úroveň volné konvekce určují rychlost updraftů . Potenciální konvekční energie dostupná s extrémními hodnotami může být příčinou explozivního vývoje bouřek; takový vývoj nastává, když je vrstva teplotní inverze, která blokovala jakýkoli významný konvekční vývoj, propíchnuta jako víko hrnce s vařící vodou. Tento jev je v severní Evropě běžný v létě, kdy masa vzduchu ze Sahary postupuje ve střední nadmořské výšce. Tato masa vzduchu zpočátku blokuje jakoukoli významnou konvekci a vzduch v blízkosti země se zahřívá a zahřívá, dokud „víko nevyskočí“. Množství EPCD také určuje míru vířivosti, která je stržena a následně zesílena v updraftech, které způsobují toradický vývoj . Zatímco vypočtený EPCD mezi 0 km a 3 km je rozhodující pro tvorbu tornád, množství EPCD při průměrných atmosférických hladinách je rozhodující pro vznik bouří supercell . Velmi velké krupobití se tedy bude moci tvořit pouze v případě prudkých stoupavých proudů, a tedy významného EPCD, i když rotující stoupající proud má tendenci být energičtější, když je EPCD menší. Velký EPCD má také tendenci upřednostňovat počet záblesků.
Během EPCD došlo ke dvěma slavným epizodám špatného počasí o více než 5 000 J / kg . Dvě hodiny před Oklahoma tornádo 3. května 1999 aerologie ze Oklahoma City vykázala Mys 5000 J / kg přibližně. O dvě hodiny později pustošila tornádo EF5 jižní předměstí města. Opět4. května 2007, bylo dosaženo hodnoty EPCD mezi 5 200 a 5 700 J / kg a tornádo EF5 pustošilo Greensburg v Kansasu . Během těchto dvou dnů bylo jasné, že se tornáda vyvinou; výjimečné hodnoty EPCD však nebyly spouštěčem. Extrémní hodnoty EPCD jsou však příčinou toho, že updrafts nebo downdrafts dosahují fenomenální rychlosti. Například události jako například EF5 tornáda, které postihly Plainfield, Illinois na28. srpna 1990a Jarrell (Texas) dál27. května 1997nenastalo, když bylo riziko závažných tornád zjevně vysoké. EPCD se odhadoval na 7 000 J / kg u Plainfield a Jarrel.
Silné špatné počasí a tornáda se mohou vyvinout při nízkém EPCD (řádově 1 000 J / kg ). Dobrým příkladem je Utica tornadic událost (v), k němuž došlo v Illinois a Indiana na20.dubna 2004. Celkový EPCD byl malý, ale EPCD byl důležitý ve spodních vrstvách atmosféry; generovalo tenké supercelární bouře způsobující intenzivní a dlouhotrvající tornáda.