انرژی پتانسیل دسترس‌پذیر همرفتی

در نمودارهای ترمودینامیکی مانند skew-T log-P انرژی پتانسیل دسترس‌پذیر همرَفتی یا CAPE متناسب با مساحت ناحیه‌ای است که دمای یک بسته هوای مرطوب را هنگام صعود (که در این مثال با عنوان "بی‌دررو مرطوب" مشخص شده است) و دمای هوای اطراف (که با "T" مشخص شده است) جدا می‌کند.

انرژی پتانسیل دسترس‌پذیر همرَفتی (انگلیسی: Convective available potential energy) که معمولاً با سرواژه کیپ (CAPE) شناخته می‌شود، در هواشناسی معیاری است از ظرفیت جو برای پشتیبانی از حرکت قائم هوا، حرکتی که می‌تواند به شکل‌گیری ابر و طوفان بینجامد. هنگامی که هوا در جو بالا می‌رود، منبسط شده و سرد می‌شود. کیپ زمانی وجود دارد که توده‌ای معین از هوا (که به آن بسته هوا گفته می‌شود) بتواند صعود کند و همچنان از هوای پیرامون خود گرم‌تر بماند. بستهٔ گرم چگالی کمتری نسبت به هوای اطراف دارد و به‌سمت بالا شتاب می‌گیرد. در حالی که نرخ سرد شدن بستهٔ هوای خشک در حال صعود، در بیشتر موارد به‌سرعت دمای آن را از دمای هوای پیرامون پایین‌تر می‌برد، بخار آب درون بستهٔ هوای مرطوب در صورت میعان، گرما آزاد می‌کند. این امر نرخ سرد شدن بستهٔ هوا را کند می‌کند و ممکن است آن را در عمق معینی از جو، گرم‌تر از هوای پیرامون نگه دارد. ادامهٔ صعود هوای نسبتاً گرم و مرطوب می‌تواند شکل‌گیری ابرهای کومولوس یا کومولونیمبوس را برانگیزد و توفان‌های تندری را تغذیه کند.

به بیان فنی‌تر، کیپ برابر است با مقدار انتگرال‌گیری‌شدهٔ کاری که نیروی شناوری رو به بالا (مثبت) بر توده‌ای معین از هوا در صورت صعود قائم آن در سراسر جو انجام می‌دهد. محاسبهٔ کیپ برای یک محیط جوی معین به ویژگی‌های اولیه‌ای که به بستهٔ هوای فرضی نسبت داده می‌شود بستگی دارد؛ همین امر گونه‌های معینی از کیپ مانند کیپ سطحی (SBCAPE) یا کیپ ناپایدارترین بسته (MUCAPE) را پدید می‌آورد. وجود کیپ ناصفر در یک گمانه‌زنی اتمسفری نشانه‌ای از ناپایداری همرفتی است؛ شرطی لازم برای شکل‌گیری ابرهای کومولوس و کومولونیمبوس همراه با خطرات هوای شدید. برخی شرایط جوی (مانند محیط‌های مرطوبی که دمای آن‌ها با ارتفاع به‌سرعت کاهش می‌یابد) مقادیر بزرگی از کیپ را پشتیبانی می‌کنند که می‌توانند حرکت رو به بالای قوی و پایدار هوا را ترویج کرده و محیطی مساعدتر برای توفان‌های تندری پدید آورند.

کیپ معمولاً بر حسب واحد ژول بر کیلوگرم (J/kg) بیان می‌شود. مقادیر کیپ در محیط‌های مساعد برای هوای شدید اغلب در حد چند هزار J/kg است. به‌دلیل رابطهٔ میان کیپ و سرعت‌های قائم در جریان‌های صعودی طوفان‌ها، بزرگی کیپ در یک محیط معین می‌تواند به‌عنوان معیاری تقریبی برای شدت بالقوهٔ طوفان‌ها در آن محیط به کار رود. مقادیر بزرگ‌تر کیپ می‌توانند از توفان‌های تندری قوی‌تر پشتیبانی کنند، اما وجود کیپ به‌تنهایی برای شکل‌گیری طوفان کافی نیست.

توضیح فیزیکی و محاسبه

تغییر چگالی یک بستهٔ فرضی از هوا هنگام صعود، نسبت به چگالی هوای پیرامون، تعیین می‌کند که بسته تا کجا در جو می‌تواند به‌واسطهٔ شناوری همچنان بالا رود. چگالی یک بستهٔ هوا بر پایهٔ دما، فشار اتمسفری و مقدار بخار آب آن است، به شرط آنکه ترکیب شیمیایی‌اش در غیر این صورت ثابت بماند. کیپ معیاری است از بیشینهٔ انرژی جنبشی بر واحد جرمی که یک بستهٔ هوا می‌تواند با کم‌چگالی‌تر ماندن از پیرامون خود به دست آورد. این کار نیازمند تقریبی از تغییر چگالی بسته هنگام صعود آن است. برای محاسبهٔ کیپ، فرض می‌شود بستهٔ هوای فرضی نخست با نرخ افت دمای بی‌دررو خشک صعود و سرد می‌شود: نرخی که هوا بدون هیچ آزادسازی گرمای نهان، هنگام انبساط سرد می‌شود. پس از آنکه بسته تا نقطهٔ اشباع سرد شد، فرض می‌شود با نرخ افت دمای بی‌دررو مرطوب سرد شود: نرخی که برای آزادسازی گرمای نهانِ میعان بخار آب درون بستهٔ اشباع‌شده تصحیح شده است.

اگر بستهٔ هوا تحت این فرض‌ها همچنان سردتر و چگال‌تر از محیط پیرامون خود بماند، هیچ نیروی شناوری روبه‌بالایی بر آن وارد نمی‌شود. اما در شرایطی که بسته در ارتفاعی معین گرم‌تر و کم‌چگال‌تر از محیط شود، می‌تواند به‌واسطهٔ نیروی شناوری تا زمانی که از هوای پیرامون گرم‌تر بماند شتاب رو به بالا بگیرد و شناوری مثبت پیدا کند. بسته می‌تواند به‌شکل شناور همچنان بالا رود تا به هوایی گرم‌تر برسد و به ترازی از شناوری خنثی یا منفی برسد. این ناحیه از جو که بسته می‌تواند آزادانه در آن به‌واسطهٔ شناوری صعود کند، لایه همرفتی آزاد نامیده می‌شود. جدایی مثبت بزرگ‌تر میان دمای محیط و دمای بسته، به نیروی شناوری روبه‌بالای قوی‌تری می‌انجامد و انرژی جنبشی بیشتری به بسته می‌افزاید. کیپ با انتگرال‌گیری قائم از نیروی شناوری روبه‌بالا، از جایی که بسته نخستین‌بار از پیرامون خود گرم‌تر می‌شود (تراز همرفت آزاد یا LFC) تا جایی که سرانجام از پیرامون خود سردتر می‌شود (تراز تعادل یا EL) محاسبه می‌شود:

$$\mathrm {CAPE} =\int _{z_{\mathrm {f} }}^{z_{\mathrm {n} }}g\left({\frac {T_{\mathrm {v,parcel} }-T_{\mathrm {v,env} }}{T_{\mathrm {v,env} }}}\right)\,dz$$

که در آن $z_{\mathrm {f} }$ ارتفاع تراز همرفت آزاد، $z_{\mathrm {n} }$ ارتفاع تراز تعادل، $T_{\mathrm {v,parcel} }$ دمای مجازی بستهٔ معین، $T_{\mathrm {v,env} }$ دمای مجازی محیط، و $g$ شتاب گرانش استاندارد است. در دستگاه بین‌المللی یکاها، کیپ معمولاً بر حسب ژول بر کیلوگرم (J/kg) یا معادل آن m^2/s² (سرعت به توان دو) بیان می‌شود. کیپ غالباً با استفاده از دما به‌جای دمای مجازی تقریب زده می‌شود که در این صورت اثر رطوبت بر چگالی هوا نادیده گرفته می‌شود.ref name="Markowski and Richardson 2010" /> با این حال، نادیده گرفتن تصحیح دمای مجازی می‌تواند برای مقادیر کوچک کیپ به خطاهای نسبی چشمگیری در مقدار محاسبه‌شدهٔ آن بینجامد. برای شرایط جوی معمول در طول روز، لحاظ‌کردن رطوبت برآوردهای بزرگ‌تر و دقیق‌تری از کیپ به دست می‌دهد. بیشتر محاسبات کیپ عموماً فرض می‌کنند که بسته‌های هوای درگیر با هوای محیط پیرامون رقیق نمی‌شوند و هر قطرهٔ ابری که هنگام صعود بسته شکل می‌گیرد بی‌درنگ آن را ترک می‌کند و تنها گرمای نهان برجای می‌گذارد؛ این‌ها زیربنای یک ساده‌سازی شبه‌بی‌دررو از رفتار بسته هستند. این ساده‌سازی همچنین فرض می‌کند تغییراتی که بسته هنگام صعود از سر می‌گذراند، آنی رخ می‌دهند. صعود نظری بسته همچنین تنها گرمای نهان آزادشده از میعان را در نظر می‌گیرد، نه گرمای نهان ذوب را که در دماهای سردتر از انجماد آزاد می‌شود.

انواع

نسخه‌ای از CAPE که بیشترین نمایندهٔ ناپایداری همرفتی است، به محیط هواشناسی بستگی دارد.

برآوردهای کیپ برای یک محیط جوی معین بسته به ویژگی‌های اولیهٔ فرضی بستهٔ هوای در حال صعود در آن محیط تغییر می‌کند. بسته با دما و رطوبت پیرامون خود آغاز می‌شود، اما با صعود از آن شرایط فاصله می‌گیرد. اگر بسته با دما و رطوبت شرایط نزدیک سطح زمین آغاز شود، محاسبهٔ به‌دست‌آمده کیپ سطحی یا SBCAPE نامیده می‌شود. اگر فرض شود بسته با میانگین دما و رطوبت لایه مرزی سیاره‌ای یا میانگینی از عمقی دیگر از جو آغاز شود، محاسبهٔ به‌دست‌آمده کیپ لایهٔ آمیخته یا میانگین لایه، یا MLCAPE نامیده می‌شود. کیپ ناپایدارترین بسته یا MUCAPE، بیشترین مقدار کیپی است که یک بسته می‌تواند در یک محیط جوی معین به دست آورد. MUCAPE ممکن است معیار مناسب‌تری برای انرژی شناور در دسترس یک توفان تندری باشد که ورودی هوای آن از بالاتر از سطح زمین سرچشمه می‌گیرد. SBCAPE معمولاً در شرایط مساعد برای شکل‌گیری توفان تندری از MLCAPE بزرگ‌تر است، و MUCAPE به‌تعریف برابر یا بزرگ‌تر از SBCAPE و MLCAPE است. یک گونه از کیپ ممکن است بسته به این‌که بسته‌های ایده‌آل‌شده تا چه اندازه به صعود واقعی هوا در یک محیط معین شبیه باشند، بازتاب‌دهندهٔ کم‌وبیش دقیقی از ناپایداری همرفتی در آن محیط باشد؛ این امر می‌تواند بسته به زمان روز، توده‌های هوای درگیر و دیگر تفاوت‌های هواشناختی به‌طور چشمگیری تغییر کند. کیپ ناپایداری را در چارچوب حرکت مستقیم رو به بالای هوا کمّی می‌کند، اما کیپ اریب (SCAPE) را می‌توان در شرایطی محاسبه کرد که صعود شناور در ترکیبی از حرکت افقی و قائم بسته‌ها محقق شود.

کمیتی مرتبط با کیپ، کیپ نرمال‌شده یا NCAPE، از تقسیم کیپ بر عمق لایهٔ همرفت آزاد محاسبه می‌شود. این کمیت با میانگین شناوری درون لایهٔ همرفتی همبستگی دارد و نوعی «نسبت ابعادی» کیپ را نشان می‌دهد؛ محیط‌هایی که مقادیر بزرگی از کیپ در لایه‌ای نسبتاً کم‌عمق انباشته شده در برابر محیط‌هایی که مقادیر کوچک‌تری از کیپ در لایه‌ای نسبتاً عمیق از جو پراکنده‌اند را از هم متمایز می‌کند. در تضاد با کیپ شبه‌بی‌دررو، کیپ برگشت‌پذیر (RCAPE) ناپایداری همرفتی را با این فرض محاسبه می‌کند که همهٔ چگالیده‌های درون یک بستهٔ هوا هنگام صعود همراه بسته باقی می‌مانند و از نظر ترمودینامیکی بازنمایانگر یک فرایند بی‌دررو مرطوب برگشت‌پذیر است.ref name="Gao and Li 2010">Gao, Shouting; Li, Xiaofan (2010). Cloud-Resolving Modeling of Convective Processes (1st ed.). Springer Dordrecht. ISBN 9789048178292.</ref> این محاسبه برای محیط‌های حاره‌ای مرطوب مانند درون چرخندهای حاره‌ای مناسب‌تر است.

روش عددی زیربنای کیپ را می‌توان برای بخش‌هایی از جو نیز به کار برد که در آن‌ها بستهٔ هوا چگال‌تر و سردتر از پیرامون خود خواهد بود. این نواحی شناوری منفی دارند که به معنای وارد شدن نیروی شناوری به‌سمت پایین است. انتگرال‌گیری در این نواحی، که معمولاً میان سطح زمین و LFC انجام می‌شود، مقداری منفی به دست می‌دهد که با نام بازدارندگی همرفتی (CIN) نیز شناخته می‌شود. برای صعود بستهٔ هوا در برابر شناوری منفی، نیروهای روبه‌بالای افزوده لازم است و CIN معیاری از کاری است که برای غلبه بر شناوری منفی و رسیدن به ارتفاعی با شناوری آزاد لازم است. کمیتی مشابه، کیپ فروهنج (DCAPE) است که شناوری منفی احتمالاً واردشده بر یک بستهٔ در ابتدا اشباع را هنگام فرود آن از ارتفاعی دلخواه تا سطح زمین انتگرال‌گیری می‌کند. این معیار برای کمّی‌کردن پتانسیل وقوع فروپکش به کار می‌رود.

کاربردها و محدودیت‌ها

یک تصویر فرضی از یک گمانه‌زنی اتمسفری در صبح و بعد از ظهر، آن‌طور که در نمودار skew-T log-P نشان داده شده است. گرمایش بعد از ظهر در نزدیکی سطح و سرمایش در بالا منجر به یک جو بالقوه ناپایدار با افزایش CAPE برای بسته‌های هوایی می‌شود که از نزدیکی سطح منشأ می‌گیرند. خط قرمز دما، خط سبز نقطه شبنم و خط سیاه دمای بسته هوای فرضی برداشته شده است.

در نمودارهای ترمودینامیکی، کیپ متناسب است با مساحتی که دمای متغیر یک بستهٔ هوای فرضیِ در حال صعود، گرم‌تر از جو پیرامون خود، می‌پیماید. این مساحت از نظر گرافیکی با دمای محیط و مسیر بسته که از افت دمای بی‌دررو مرطوب پیروی می‌کند محصور می‌شود. مسیرهای بسته که فاصلهٔ زیاد و طولانی از دمای هوای محیط می‌گیرند، نشان‌دهندهٔ مقادیر بزرگ کیپ هستند. این انرژی پتانسیل زمانی محقق می‌شود که بسته‌های نسبتاً گرم هوا بتوانند به‌شکل شناور صعود کنند و کیپ به انرژی جنبشی تبدیل شود. این تبدیل درون لایهٔ همرفت آزاد رخ می‌دهد. در دههٔ ۱۹۶۰ میلادی، هواشناسان سرویس هوای جنگی نیروی هوایی ایالات متحده آمریکا از کیپ با نام «ناحیهٔ مثبت» یاد می‌کردند که اشاره‌ای بود به ناحیهٔ محصورشده در نمودارهای ترمودینامیکی که با دمای بستهٔ در حال صعود پیموده می‌شود. اصطلاح «انرژی پتانسیل دسترس‌پذیر همرفتی» نخستین‌بار در سال ۱۹۷۶ میلادی منتشر شد. از دیگر اصطلاحات تاریخی برای کیپ می‌توان به «انرژی شناور بالقوه» و «انرژی شناور خالص مثبت» اشاره کرد.

اگر شناوری تنها نیروی واردشده بر بستهٔ هوای در حال صعود بود و همهٔ کیپ به انرژی جنبشی تبدیل می‌شد، بسته در تراز تعادل به بیشینهٔ سرعت قائم نظری ($w_{\text{max}}$) خود می‌رسید:

$$w_{\mathrm {max} }={\sqrt {2\;\mathrm {CAPE} }}$$

سرعت‌های قائم مشاهده‌شده در جریان‌های صعودی معمولاً به این سرعت نظری نمی‌رسند. در واقعیت، چند عامل در محاسبهٔ کیپ نادیده گرفته می‌شوند و نیروهای افزوده‌ای بر بسته‌های هوا اثر می‌گذارند که تفاوت‌های معناداری در سرعت قائم نهایی آن‌ها پدید می‌آورند. بسته‌ها هنگام صعود عموماً با هوای محیط پیرامون رقیق می‌شوند. این امر دمای بالقوه هم‌ارز بسته را کاهش می‌دهد و مقدار کیپی را که می‌تواند به انرژی جنبشی تبدیل شود کم می‌کند. افزون بر این، چگالش بخار آب درون بسته‌ها درگ پدید می‌آورد که می‌تواند تا حدی شناوری را خنثی کند، به‌ویژه در ترازهای پایین‌تر تروپوسفر که بیشتر میعان در آن‌جا رخ می‌دهد و در محیط‌های حاره‌ای. گرمای افزودهٔ آزادشده از انجماد آب نیز می‌تواند در خطاهای برآورد ترمودینامیکی سرعت قائم درون جریان‌های صعودی سهیم باشد.

ارتباط با توفان‌های تندری

CAPE می‌تواند تا حدی برای ارزیابی انواع طوفان‌های ممکن در یک محیط مشخص مورد استفاده قرار گیرد.

وجود کیپ برای تحقق ناپایداری همرفتی در ابرهای بلند کومولوس و کومولونیمبوس لازم است. مقدار کیپ در یک مکان دگرگون می‌شود، به‌ویژه در نواحی حاره‌ای و بر فراز قاره‌ها. طوفان‌های تندری می‌توانند در محیط‌هایی با مقادیر گوناگون کیپ شکل بگیرند. مقدار کیپ بیش از حدود ۲۵۰۰ ژول بر کیلوگرم عموماً برای محیط‌های مساعد هوای شدید بزرگ به‌شمار می‌رود، در حالی که مقادیر کمتر از حدود ۱۰۰۰ ژول بر کیلوگرم در چنین شرایطی عموماً کوچک قلمداد می‌شوند. بر فراز اقیانوس‌های حاره‌ای، مقادیر کیپ نزدیک به ۵۰۰ ژول بر کیلوگرم معمول است، زیرا بسته‌ها ممکن است تنها ۱ تا ۲ کلوین در عمقی ۱۰–۱۲ کیلومتر (۶٫۲–۷٫۵ مایل) از جو گرم‌تر از هوای پیرامون باشند. اگرچه سرعت‌های مشاهده‌شده درون جریان‌های صعودی طوفان‌های تندری عموماً به بزرگی‌های پیش‌بینی‌شده تنها بر پایهٔ کیپ نمی‌رسند، همین تفاوت‌ها در ناپایداری همرفتی سبب می‌شود ابرهای کومولونیمبوس عرض‌های میانی سرعت‌های صعودی سریع‌تری (تا حدود ۵۰ متر بر ثانیه [۱۱۰ مایل بر ساعت]) نسبت به بیشتر کومولونیمبوس‌های اقیانوسی حاره‌ای (نزدیک به ۵–۱۰ متر بر ثانیه [۱۰–۲۰ مایل بر ساعت]) داشته باشند. با این حال، بزرگ‌ترین مقادیر کیپ جهان در مجاورت خشکی‌های حاره‌ای یافت می‌شوند، از جمله بر فراز دریای سرخ و خلیج فارس در همسایگی شبه‌جزیره عربستان، درون خلیج بنگال در کنار هند، و در امتداد ساحل شمالی استرالیا. در این نواحی، صدک نودوپنجم سالانهٔ کیپ در تحلیل بازهٔ ۱۹۷۹ تا ۲۰۱۹ بیش از ۵۰۰۰ ژول بر کیلوگرم بود. بالاترین مقادیر کیپ بر فراز خشکی در حوضه کنگو با صدک نودوپنجم نزدیک به ۳۰۰۰ ژول بر کیلوگرم یافت می‌شود.

کیپ می‌تواند شاخصی برای شدت بالقوهٔ همرفت جوی باشد که توفان‌های تندری را تغذیه می‌کند،هرچند حضور برش باد قائم قوی، نیروهای غیرشناوری دیگر را تقویت می‌کند و می‌تواند کیپ را معیار ضعیفی برای قدرت همرفت سازد. ترکیب کیپ و برش باد می‌تواند تقریبی تقریبی از رفتار و سازمان‌یافتگی طوفان‌ها برای یک محیط معین به دست دهد. مقادیر بزرگ‌تر کیپ بیانگر پتانسیل جریان‌های صعودی و طوفان‌های قوی‌تر است. با این حال، حضور کیپ بالا به‌تنهایی شکل‌گیری آن‌ها را تضمین نمی‌کند، زیرا لایه‌های جوی با پایداری همرفتی بالا مانند وارونگی‌های کلاهکی می‌توانند از دسترسی هوا به کیپ به‌طور کامل جلوگیری کنند. این امر می‌تواند به فقدان کامل طوفان تندری در محیط‌هایی با مقادیر بزرگ کیپ بینجامد.

نوع و شدت طوفان‌ها تا اندازه‌ای زیر تأثیر کیپ است، هرچند هم‌پوشانی چشمگیری وجود دارد، زیرا انواع گوناگون طوفان و شدت‌های وابسته به آن‌ها در طیف گسترده‌ای از ناپایداری همرفتی پشتیبانی می‌شوند. طوفان‌های تپشی گرایش دارند در محیط‌هایی با مقادیر متوسط کیپ و برش باد ضعیف شکل بگیرند. در دامنه‌ای نسبتاً باریک از شرایط که در آن نیروی شناوری و بادهای افقی قابل‌مقایسه‌اند، محیط می‌تواند از شکل‌گیری طوفان‌ها به‌صورت سلول ابرقوی پشتیبانی کند. عدد ریچاردسون توده این رابطه را کمّی می‌کند و متناسب است با کیپ تقسیم بر سرعت باد افقی محیط. مقادیر بالای کیپ برای شکل‌گیری سلول ابرقوی لازم نیست؛ مقادیر نسبتاً پایین کیپ (کمتر از ۱۰۰۰ ژول بر کیلوگرم) متمرکز در ترازهای پایین‌تر تروپوسفر نیز می‌توانند از سلول‌های ابرقوی پشتیبانی کنند. در بیشتر شرایط، مقادیر MLCAPE در بازهٔ ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ ژول بر کیلوگرم برای شکل‌گیری سلول ابرقوی لازم است. در سامانه‌های همرفتی مقیاس‌میانه، قدرت جریان ورودی پسین متناسب با کیپ است. کمان‌طنین‌های تولیدکنندهٔ بادهای قوی و دارای گردابه‌های انتهایی نیز در محیط‌های با کیپ بالا بهتر پشتیبانی می‌شوند.

مقدار و شکل ناحیهٔ شناوری مثبت، سرعت جریان‌های صعودی را تعدیل می‌کند و از این‌رو کیپ بسیار زیاد می‌تواند به شکل‌گیری انفجاری طوفان بینجامد؛ چنین توسعهٔ سریعی معمولاً هنگامی رخ می‌دهد که کیپ ذخیره‌شده به‌واسطهٔ یک وارونگی سرپوش، با شکسته‌شدن آن سرپوش به‌وسیلهٔ گرمایش یا بالابری مکانیکی آزاد می‌شود. مقدار کیپ همچنین چگونگی درگیرشدن و سپس کشیده‌شدن تاوایی تراز پایین در جریان صعودی را تعدیل می‌کند که برای پیچندزایی اهمیت دارد. مهم‌ترین کیپ برای پیچند‌ها در پایین‌ترین ۱ تا ۳ کیلومتر جو است، در حالی که کیپ لایهٔ عمیق و پهنای کیپ در ترازهای میانی برای طوفان‌های قوی ابرسلولی اهمیت دارد. هجوم‌های پیچند گرایش دارند در محیط‌های با کیپ بالا رخ دهند. کیپ بزرگ برای تولید تگرگ بسیار درشت، به‌دلیل قدرت جریان صعودی، لازم است، هرچند یک جریان صعودی چرخان ممکن است با کیپ کمتر نیز قوی‌تر باشد. کیپ بزرگ همچنین فعالیت آذرخش را گسترش می‌دهد.

رویدادهای قابل‌توجه

دو روز شاخص برای هوای شدید، مقادیر کیپ بیش از ۵ کیلوژول بر کیلوگرم را نشان دادند. دو ساعت پیش از رخداد هجوم پیچند ۱۹۹۹ اوکلاهما در سوم مه ۱۹۹۹، مقدار کیپ زیرگیری‌شده در اکلاهما سیتی برابر ۵٫۸۹ کیلوژول بر کیلوگرم بود. چند ساعت بعد، پیچندی از رده F5 حومهٔ جنوبی این شهر را درنوردید. همچنین در چهارم مهٔ ۲۰۰۷، مقادیر کیپ به ۵٫۵ کیلوژول بر کیلوگرم رسید و پیچندی از رده EF5 شهر گرینزبرگ در کانزاس را درنوردید. در این روزها آشکار بود که شرایط برای وقوع پیچند آماده است و کیپ عاملی حیاتی نبود. با این حال، کیپ بسیار زیاد، با تعدیل جریان صعودی (و فروهنج)، می‌تواند رویدادهای استثنایی را ممکن سازد، مانند پیچندهای مرگبار رده F5 که در ۲۸ اوت ۱۹۹۰ در پلینفیلد ایلینوی و در ۲۷ مهٔ ۱۹۹۷ در جارل تگزاس رخ دادند، در روزهایی که به‌روشنی مساعد برای پیچندهای بزرگ به‌نظر نمی‌رسیدند. برآورد شده کیپ در محیط طوفان پلینفیلد از ۸ کیلوژول بر کیلوگرم فراتر رفته و برای طوفان جرل نزدیک به ۷ کیلوژول بر کیلوگرم بوده است.

هوای شدید و پیچند می‌توانند در ناحیه‌ای با مقادیر کم کیپ نیز شکل بگیرند. رخداد هوای شدید غافلگیرکننده‌ای که در ۲۰ آوریل ۲۰۰۴ در ایلینوی و ایندیانا روی داد، نمونه‌ای خوب از این امر است. نکتهٔ مهم در آن مورد این بود که هرچند کیپ کلی ضعیف بود، کیپ قوی در پایین‌ترین ترازهای تروپوسفر وجود داشت که طغیانی از سلول‌های ابرقوی کوچک تولیدکنندهٔ پیچندهای بزرگ، مسیر بلند و شدید را ممکن ساخت.

جستارهای وابسته

• ترمودینامیک جوی
• شاخص بالابرده