CAPE (Convective Available Potential Energy) je dostupná konvektívna potenciálna energia vzduchu. Ide o množstvo energie, ktoré môže získať vzduchový balík pri stúpaní v atmosfére. Vyššia hodnota CAPE znamená, že vzduchový balík má väčšiu vztlakovú silu – stúpa rýchlejšie a intenzívnejšie. Inými slovami, čím vyššia CAPE, tým väčšia nestabilita vzduchu a tým silnejšie konvekčné procesy (cumulusové oblaky a búrky). CAPE sa pritom počíta z profilov teploty a vlhkosti (z aerologických sondáží či meteorologických modelov) a vyjadruje sa v jouloch na kilogram (J/kg). Vyššia CAPE teda znamená viac „paliva“ pre búrku: podporuje silné stúpavé prúdy, vznik mohutných cumulusov a potenciálne tvorbu búrok s prívalovým dažďom, vetrom, krupobitím či krúpkami.

CAPE a búrková aktivita

Meteorológovia pri predpovedi búrok často sledujú práve hodnotu CAPE. Typická stupnica hodnôt CAPE zodpovedá úrovni búrkovej nestability:

• 0–500 J/kg: nízka hodnota – vzduch je relatívne stabilný, búrky sú nepravdepodobné.
• 500–1500 J/kg: stredná nestabilita – možná tvorba búrok, najmä podmienky pre bežné prehánky.
• 1500–3000 J/kg: vysoká nestabilita – silnejšie búrky s prudkými zrážkami či krupobitím sú pravdepodobné.
• nad 3000 J/kg: veľmi vysoká až extrémna nestabilita – kapacita pre veľmi silné búrky, supercelárne búrky a tornáda.

Vyššie CAPE poskytuje búrkam viac energie. Napríklad hodnota CAPE približne 1000 J/kg už obvykle postačuje pre silné alebo prípadne ničivé búrky. Extrémne hodnoty nad 3000–4000 J/kg poukazujú na veľmi rozbúrenú atmosféru, v ktorej sa môžu tvoriť búrky s obrovskou silou a zničujúcimi prívalmi. V praxi však samotná CAPE nezaručuje búrku – je to len „palivo“, potrebný je aj spúšťač (fronta, studená vzostupná vlna) a zvyčajne aj významný priečny posun vetra (vírový strih), ktorý určuje, či búrka zostane samostatná (supercela) alebo sa rozšíri do línií.

Extrémne počasie: krúpy, povodne, blesky

Vyššia CAPE zvyšuje riziko extrémneho počasia. Silné konvekčné búrky s veľkým CAPE často prinášajú prudký dážď a prívalové povodne, silný vietor, a najmä mohutné krupobitie. Napríklad v lete 2023 zasiahli severné Taliansko dve intenzívne supercelárne búrky, ktoré vyprodukovali krúpy obrovských rozmerov: 19. júla krúpy až 16 cm v priemere a 24. júla dokonca rekordných 19 cm. Ide o najväčšie namerané krúpy v histórii Európy. Tieto búrky poškodili tisíce áut a domov, zranili stovky ľudí – silný CAPE podporil vznik obrovských krúp a extrémnu prietrž mračien. Podobne búrky s vysokým CAPE zasiahli aj ďalšie oblasti – napr. supercelárne búrky vyústili v tornádo s intenzitou IF3 v severnom Taliansku a spôsobili početné povodne počas leta 2023.

Okrem krúp sa pri CAPE-búrkach objavujú aj silné lejaky. Atmosféra s veľkou energiou dokáže v krátkom čase zhromaždiť enormné množstvo vodnej pary, ktoré potom dopadne ako prívalový dážď. Tieto búrky môžu spôsobiť lokálne záplavy či bleskové povodne. Napríklad povodeň v Derne v Líbyi (september 2023) mala zložité pozadie, ale extrémna búrka Daniele spojená s vysokým konvektívnym potenciálom viedla k katastrofálnym prívalom; podobne aj letné záplavy v Grécku a Bulharsku 2023 sprevádzala veľmi konvektívna atmosféra.

CAPE a klimatická zmena

S globálnym otepľovaním sa zvyšuje aj priemerná energia atmosféry. Teplejší vzduch totiž dokáže udržať viac vlhkosti a samozrejme  sa „presýti“ energiou. Rôzne štúdie a reálne pozorovania ukazujú, že s rastom teploty rastie aj počet dní s vysokou CAPE. Napríklad analýza dát východných Spojených štátov za obdobie 1979–2021 ukázala, že v posledných dekádach pribúdalo dní s vysokou CAPE hlavne na jar a v lete. Podobne v Európe dlhodobé merania potvrdzujú výrazný nárast CAPE v dekádach do konca 20. storočia. Tento nárast sa spájal s rastom vlhkosti pri zemi – vyššia teplota nad stredom mora stredomoria privádza viac vlhkosti do vzduchu, čo zvyšuje CAPE a s tým aj riziko veľkých krúp a silných búrok. Štúdie modelov ďalej predpovedajú, že pri teplotách o 2–3 °C vyšších môžeme očakávať ešte častejší výskyt veľmi vysokých hodnôt CAPE. To zodpovedá aj pozorovaniu, že za posledné roky prudko vzrástli škody spôsobené krúpami a búrkami – napríklad v Európe spôsobili búrky s veľkou CAPE miliardové škody (napr. v Taliansku 2023 asi €6 mld.).

Vplyvom klimatických zmien teda rastie pravdepodobnosť extrémnych búrok. Nižšia vrstvová stabilita a vyššia vlhkosť v teplých mesiacoch vytvárajú častejšie prostredie s vysokým CAPE. Tento trend sa podľa štúdií očakáva aj do budúcnosti – modelové projekcie predpovedajú nárast prítomnosti vysokých CAPE okolností, čo by mohlo viesť k častejším intenzívnym búrkam aj v meniacom sa podnebí. Zároveň sa ukazuje, že budúce búrky môžu byť menej početné, ale intenzívnejšie – čiže ojedinelé búrkové dni môžu prinášať stále silnejšie búrky vďaka vyššej CAPE.

CAPE v predpovedi počasia

Meteorológovia využívajú CAPE ako jeden z kľúčových ukazovateľov rizika búrok. Numerické modely počasia vypočítajú CAPE z predpovedanej teploty a vlhkosti atmosféry, a odborníci ho analyzujú spolu s inými parametrami (ako priečny strih vetra, CIN, LS parametr a pod.). V praxi to znamená, že ak model predpovedá vzduch s hodnotou CAPE napríklad 2000 J/kg, meteorológovia očakávajú zvýšenú pravdepodobnosť búrok s krúpami či prívalovými dažďami. Naopak nízke CAPE naznačuje stabilnejšiu atmosféru a kľudnejšie počasie.

Výskum navyše ukazuje, že CAPE pomáha zlepšiť predpoveď intenzity búrkových udalostí – vyššie CAPE spolu s ďalšími faktormi (napr. veterný strih) umožňuje identifikovať prostredia, kde by mohli vzniknúť najsilnejšie supercelárne búrky či tornáda. Preto sa CAPE bežne zobrazuje na predpovedných mapách a je súčasťou klimatických a búrkových indexov. Napríklad mriežkové modely Európskej strednodobej predpovednej služby (ECMWF) či amerických numerických predpovedných systémov pravidelne prognózujú CAPE nad Európou, aby varovali pred možnými konvektívnymi búrkami.

CAPE je základným meteorologickým parametrom pre búrkovú aktivitu. Vyjadruje energie dostupnú vzduchu pre tvorbu búrok a priamo koreluje so silou búrok (so zrážkami, krúpami a vetrom). S rastúcou globálnou teplotou rastie aj CAPE – a s tým aj riziko náhlych prívalových dažďov, tornád a rekordných krúp. Včasné pochopenie tohto parametra tak pomáha lepšie predpovedať a pripraviť sa na búrky, ktoré prináša meniace sa klíma.

Zdroje: Údaje a tvrdenia boli čerpané z meteorologických štúdií a analýz (NOAA, Climate Central, ESSL, iMeteo, atď.), ktoré dokumentujú súvislosť medzi vysokým CAPE a silnými búrkami či klimatickými zmenami. Každé tvrdenie je podložené citáciou príslušnej odborné literatúry alebo odborného meteorologického webu. JaroR