🧮 CAPE Calculator

Compute Convective Available Potential Energy from parcel and environment soundings.

📐 計算方式

對流有效位能 CAPE = g × (ΔT / Te) × Δz，其中 ΔT = 氣塊溫度−環境溫度 (K)、Te 為環境溫度 (K)、Δz 為 LFC 到 EL 的浮力層厚度 (m，按壓高公式 Δz = R_d·Tm/g·ln(p_LFC/p_EL) 估算，Tm 取氣塊與環境平均溫度)，g = 9.80665 m/s²、R_d = 287.04 J/(kg·K)；CAPE>0 表示存在對流可用位能，越大越易發展強對流，常配 CIN（對流抑制）判斷是否需要強抬升觸發。常用閾值：0–1000 J/kg 弱（孤立雷暴）、1000–2500 J/kg 中等（雷暴較可能）、2500–4000 J/kg 強（強雷暴/冰雹）、≥4000 J/kg 極端（爆發性對流）。

氣塊溫度 Tp (°C)

環境溫度 Te (°C)

自由對流高度 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) 為浮力層厚度 (m)、Tm 為氣塊與環境平均溫度，R_d = 287.04 J/(kg·K)、g = 9.80665 m/s²，溫度取開爾文；最大上升速度 w_max = √(2×CAPE)。

⚠️ 注意事項

本工具採用簡化常數浮力法估算 CAPE，假設氣塊與環境溫差在整個 LFC-EL 層內恆定
實際 CAPE 需完整探空資料逐層積分計算，本結果為近似估計
浮力層厚度 Δz 按壓高公式以氣塊/環境平均溫度估算，高溫層結下比實際層厚偏大，故結果偏保守（偏高）
CAPE > 0 表示條件性不穩定，數值越大對流潛勢越強
氣塊溫度須高於環境溫度（Tp > Te）且 LFC 氣壓大於 EL 氣壓才有正 CAPE
純前端本地計算，資料不會上傳到伺服器

🕘 最近計算

暫無計算記錄

📚 深度解析：CAPE 對流有效位能

💡 常見使用場景

強對流潛勢：由氣塊/環境溫度與自由對流高度 LFC、平衡高度 EL 氣壓估 CAPE，判斷雷暴發展可能。

上升氣流強度：w_max = √(2×CAPE)，估算理論最大上升速度。

潛勢分級：按 0–1000 弱、1000–2500 中等、2500–4000 強、≥4000 J/kg 極端對照對流強度。

方法與量級

演算法：CAPE = g×(ΔT/Te)×Δz（J/kg，g=9.80665 m/s²，溫度取開爾文），Δz 為 LFC→EL 的浮力層厚度，按壓高公式 Δz = R_d·Tm/g·ln(p_LFC/p_EL) 估算（R_d=287.04 J/(kg·K)，Tm 取氣塊與環境平均溫度）；理論最大上升速度 w_max = √(2×CAPE)。分級：≤0 穩定、0–1000 弱不穩定（孤立雷暴）、1000–2500 中等（雷暴較可能）、2500–4000 強（強雷暴/冰雹）、≥4000 極端（爆發性對流）。注意層厚用的是氣壓差對應的幾何厚度，不是氣壓差本身。

算例

例：氣塊 25℃、環境 20℃、LFC 700hPa、EL 300hPa → ΔT=5K、Δz≈7.3km，CAPE = 9.80665×(5/293.15)×7330 ≈ 1226 J/kg（中等不穩定），w_max ≈ 49.5 m/s（理論上限，實際受夾卷與降水拖曳折減約 30%~50%）。

❓ 常見問題（FAQ）

CAPE 大就一定會有冰雹嗎？

不一定。CAPE 只代表浮力潛勢，還需觸發條件（低層輻合、鋒面或熱力抬升）、合適的 0℃/−20℃ 層高度與 0–6km 風切變配合；CAPE 很高但 CIN 大或無觸發時，常整天不發展對流。

為什麼理論最大上升速度偏高？

w_max = √(2×CAPE) 假設浮力全部轉為垂直動能、且無夾卷與降水拖曳，是理想上限；實測上升氣流速度一般為該值的 50%~70%。

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