CAPE vs. CIN - Der Kampf um jedes Gewitter

Sicherlich haben Sie sich nicht nur einmal gefragt: Woher wollen die 
eigentlich wissen, wo es heute und morgen Gewitter geben wird? Nun, 
zugegeben ... die Gewittervorhersage ist ein sehr komplexer und 
komplizierter Prozess. Der Grund ist vor allem die Kleinräumigkeit 
der konvektiven Ungetüme. Hat es in Ort A den Garten von Herrn X 
unter Wasser gesetzt, musste Schwägerin Y in Ort B den halben 
Nachmittag damit verbringen die Beete auf ihrem Grundstück zu gießen.

Das Problem ist jedem bekannt und soll in seinen Ursachen heute auch 
gar nicht weiter diskutiert werden. Vielmehr soll es darum gehen, wie
der Vorhersagemeteorologe weiß, ob überhaupt Gewitter in einem 
bestimmten Gebiet möglich sind?! Auch dies ist ein ziemlich 
umfangreiches Unterfangen um es in einem einzigen Thema des Tages 
abzuhandeln. Wir reduzieren das Problem daher einfach mal auf zwei 
Größen, namentlich CAPE und CIN.

Und was ist das nun? CAPE und CIN kämpfen nicht direkt gegeneinander,
wie es der Titel impliziert. Vielmehr besteht eine gewisse 
Abhängigkeit zwischen beiden. CAPE kann sich noch so sehr anstrengen.
Wenn CIN nicht mitspielt, dann wird nix aus den Gewittern. Während 
Kollege CAPE alles dafür tun muss, sich groß zu machen, muss CIN 
versuchen so klein wie möglich zu erscheinen. Im Idealfall ist CIN 
gar nicht zu sehen.

Ich darf vorstellen: CAPE, ausgesprochen Convective Available 
Potential Energy. Zu Deutsch heißt das soviel wie: Potentiell zur 
Verfügung stehende Energie für Konvektion. Dabei versteht man unter 
Konvektion einfach gesprochen nichts anderes als vertikale 
Luftbewegungen. Ein Luftpaket kann immer dann aufsteigen, wenn es 
wärmer (und damit leichter) ist als seine Umgebungstemperatur. Es ist
also optimal, wenn die Umgebungstemperatur sehr rasch mit der Höhe 
abnimmt. Kollege CAPE macht nun einfach folgendes: Er wandert in der 
Atmosphäre von unten nach oben und schaut dabei, wo und um wieviel 
ein Luftpaket wärmer ist, als seine Umgebungstemperatur. Die 
ermittelten Werte werden aufgerechnet und in einen Energiewert - den 
CAPE-Wert - umgerechnet. CAPE hört auch gerne auf den Namen 
Instabilität, denn nichts anderes sagt dieser Wert aus. Er beschreibt
die Instabilität der Atmosphäre.

Leider ist CAPE aber nur die halbe Wahrheit, denn es gibt ja auch 
noch CIN. CIN heißt soviel wie Convective Inhibition, oder auf 
deutsch: Konvektionshemmung. Damit wird klar, dass dieser Kandidat 
eher der Gewitterbildung entgegen wirkt. CIN unterbindet das 
Aufsteigen von Luftpaketen. Das ist immer dann der Fall, wenn die 
Luftpakete kälter sind als ihre Umgebungstemperatur und damit auch 
schwerere. Entsprechend fallen diese immer wieder nach unten. CIN 
findet man in den unteren Luftschichten und es ist immer dann groß, 
wenn die unteren Luftschichten vergleichsweise kalt und/oder ziemlich
trocken sind.

Die Problematik lässt sich also wie folgt zusammenfassen: Was bringt 
es einem Luftpaket, wenn es viel Energie in höheren Luftschichten 
gibt, wenn es diese nicht nutzen kann, weil es einfach nicht ran 
kommt. Man kann das in etwa mit dem Kinderspiel vergleichen, bei dem 
ein Junge oder Mädchen mit dem Mund versuchen soll den leckeren 
Schokoladenriegel (CAPE) zu erhaschen. Nur leider kommt es nicht 
heran, weil CIN (also in diesem Fall Mutter oder Vater), die Leine 
einfach zu hoch gespannt hat.

Doch auch wenn CIN so bösartig war, dann heißt das noch lange nicht, 
dass das Kind nicht seinen Riegel bekommt oder das Luftpaket zum 
Gewitter heran wächst. Kinder sind ja bekanntlich sehr pfiffig. Eine 
Möglichkeit wäre, sich einen Hocker zu holen. Übertragen auf das 
Gewitter wäre das die Orographie. Berge können helfen das strömende 
Luftpaket über die Schwelle zu heben und damit in den Genuss von CAPE
zu kommen. Eine andere Möglichkeit wäre, den hilfsbereiten Nachbarn 
zu fragen, ob er das Kind mal eben hochheben kann. In der Welt der 
Gewitter übernehmen derartige Hilfsleistungen gerne Fronten 
(Kaltfront) oder Gebiete wo Luftmassen zusammenströmen (sogenannte 
Konvergenzen). 

Bis zu einem gewissen Punkt ist CIN also kein Problem, sondern im 
Gegenteil manchmal sogar förderlich. Wäre die Leine so hoch, dass 
alle Kinder dran kommen, dann würde es einen riesigen Streit um den 
Riegel geben und jeder nur ein Stückchen davon abbekommen. So ist es 
auch bei den Gewittern: Gibt es kein CIN, entstehen Gewitterzellen 
überall gleichzeitig und nehmen sich gegenseitig die Energie (CAPE) 
weg. Häufig entstehen die heftigsten Gewitter gerade dann, wenn auch 
etwas CIN da ist. Es darf halt nur nicht zuviel sein.

Heute haben sich CAPE und CIN über Deutschland wieder recht gut 
arrangiert. Vor allem über dem Süden und Teilen der Mitte, werden 
sich einige, teils auch kräftige Gewitter bilden, die in der Nacht 
auch den Osten des Landes erreichen.

Dipl.-Met. Marcus Beyer
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale

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07/2011