🧮 CAPE Calculator

Compute Convective Available Potential Energy from parcel and environment soundings.

📐 计算方式

对流有效位能 CAPE = g × (ΔT / Te) × Δz，其中 ΔT = 气块温度−环境温度 (K)、Te 为环境温度 (K)、Δz 为 LFC 到 EL 的浮力层厚度 (m，按压高公式 Δz = R_d·Tm/g·ln(p_LFC/p_EL) 估算，Tm 取气块与环境平均温度)，g = 9.80665 m/s²、R_d = 287.04 J/(kg·K)；CAPE>0 表示存在对流可用位能，越大越易发展强对流，常配 CIN（对流抑制）判断是否需要强抬升触发。常用阈值：0–1000 J/kg 弱（孤立雷暴）、1000–2500 J/kg 中等（雷暴较可能）、2500–4000 J/kg 强（强雷暴/冰雹）、≥4000 J/kg 极端（爆发性对流）。

气块温度 Tp (°C)

环境温度 Te (°C)

自由对流高度 LFC (hPa)

平衡高度 EL (hPa)

💡 公式：CAPE = g × (Tp − Te) / Te × Δz，其中 Δz = R_d·Tm/g·ln(p_LFC/p_EL) 为浮力层厚度 (m)、Tm 为气块与环境平均温度，R_d = 287.04 J/(kg·K)、g = 9.80665 m/s²，温度取开尔文；最大上升速度 w_max = √(2×CAPE)。

⚠️ 注意事项

本工具采用简化常数浮力法估算 CAPE，假设气块与环境温差在整个 LFC-EL 层内恒定
实际 CAPE 需完整探空资料逐层积分计算，本结果为近似估计
浮力层厚度 Δz 按压高公式以气块/环境平均温度估算，高温层结下比实际层厚偏大，故结果偏保守（偏高）
CAPE > 0 表示条件性不稳定，数值越大对流潜势越强
气块温度须高于环境温度（Tp > Te）且 LFC 气压大于 EL 气压才有正 CAPE
纯前端本地计算，数据不会上传到服务器

🕘 最近计算

暂无计算记录

📚 深度解析：CAPE 对流有效位能

💡 常见使用场景

强对流潜势：由气块/环境温度与自由对流高度 LFC、平衡高度 EL 气压估 CAPE，判断雷暴发展可能。

上升气流强度：w_max = √(2×CAPE)，估算理论最大上升速度。

潜势分级：按 0–1000 弱、1000–2500 中等、2500–4000 强、≥4000 J/kg 极端对照对流强度。

方法与量级

算法：CAPE = g×(ΔT/Te)×Δz（J/kg，g=9.80665 m/s²，温度取开尔文），Δz 为 LFC→EL 的浮力层厚度，按压高公式 Δz = R_d·Tm/g·ln(p_LFC/p_EL) 估算（R_d=287.04 J/(kg·K)，Tm 取气块与环境平均温度）；理论最大上升速度 w_max = √(2×CAPE)。分级：≤0 稳定、0–1000 弱不稳定（孤立雷暴）、1000–2500 中等（雷暴较可能）、2500–4000 强（强雷暴/冰雹）、≥4000 极端（爆发性对流）。注意层厚用的是气压差对应的几何厚度，不是气压差本身。

算例

例：气块 25℃、环境 20℃、LFC 700hPa、EL 300hPa → ΔT=5K、Δz≈7.3km，CAPE = 9.80665×(5/293.15)×7330 ≈ 1226 J/kg（中等不稳定），w_max ≈ 49.5 m/s（理论上限，实际受夹卷与降水拖曳折减约 30%~50%）。

❓ 常见问题（FAQ）

CAPE 大就一定会有冰雹吗？

不一定。CAPE 只代表浮力潜势，还需触发条件（低层辐合、锋面或热力抬升）、合适的 0℃/−20℃ 层高度与 0–6km 风切变配合；CAPE 很高但 CIN 大或无触发时，常整天不发展对流。

为什么理论最大上升速度偏高？

w_max = √(2×CAPE) 假设浮力全部转为垂直动能、且无夹卷与降水拖曳，是理想上限；实测上升气流速度一般为该值的 50%~70%。

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