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利維坦按:
【資料圖】
前幾年,本人經(jīng)歷過最劇烈顛簸的一趟航班是飛往銀川的,上下顛簸幅度之大,持續(xù)時間之長,當時的感受真的是可以用魂飛魄散來形容了……
現(xiàn)在的研究通常認為,全球氣候變暖導致了晴空湍流的增多。對流層是我們所生活的大氣層中最接近地表的一層。大氣層內(nèi)存在著多個層,對流層上方是平流層。溫室氣體的增加導致熱量在對流層內(nèi)被困住,而通常會被釋放到平流層中。因此,平流層以類似于對流層升溫的速率冷卻。這造成了大氣層垂直方向上的明顯溫差。從而導致氣流更加混亂和不穩(wěn)定,因此晴空湍流的遭遇次數(shù)也會增加。
今天陽光燦爛,天空湛藍。機長剛剛宣布客機已經(jīng)達到巡航高度,所以解除了安全帶指示燈。乘客們在機艙內(nèi)走動著。突然,飛機開始搖晃。你本能地抓住椅子的扶手。已經(jīng)站起來的乘客們緊緊抓住支撐物。與此同時,一個嬰兒開始哇哇哭喊起來。
一分鐘后,警報解除了,你的身體松弛下來,深深地呼出一口氣。然而,緊接著飛機像塊石頭一樣直線下降。你的胃懸到了嗓子眼——但機艙外沒有雷暴,甚至沒有云。這到底發(fā)生了什么?
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這種被稱為晴空湍流(Clear-air turbulence)的現(xiàn)象是由于在全球范圍內(nèi)的高速氣流旋渦引起的。這些強大的氣流自西向東環(huán)繞地球,我們在氣象圖上看到它們呈寬闊、波浪狀的線條,隨著低氣壓和高氣壓中心變化彎曲。
只要這些氣流帶離飛行航線不太遠,航空公司飛機就會喜歡在這些高速氣流帶內(nèi)飛行,這樣可以增加航速,縮短飛行時間。
這些旋渦對肉眼來說是看不見的,但會對飛機的機翼造成沖擊。當沖擊足夠強烈時,會使飛機突然上下顛簸。乘客會感到驚恐,機組人員也會踉蹌不穩(wěn)。在過去的40年中,全球各地的晴空湍流增加了55%[1]。氣候模型預(yù)測,在未來的30至60年內(nèi),晴空湍流可能會增加100%至200%。每次顛簸來臨時都沒有任何預(yù)警。
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當湍流在暴風雨或云層中時,飛行員可以相對容易地察覺到它們的存在。機載雷達可以追蹤遠處的降雨動態(tài),以揭示空氣的湍流運動。機長可以提前警告乘客和機組人員,告知他們在顛簸到來之前就座并系好安全帶。然而,雷達無法探測到晴空湍流的存在;機長通常在飛機遭遇湍流時才會知曉。
云層湍流是由太陽的加熱效應(yīng)產(chǎn)生的。當黎明到來時,太陽開始加熱地面,進而使得靠近地表的空氣升溫。這些較溫暖的空氣比上方的較冷空氣密度低,因此它們不斷上升。被替代的冷空氣則不斷下沉,這個過程不斷重復(fù),形成了所謂的空氣對流。這些氣流的上升和下沉推動著飛機的機翼,如果推力強烈而且突然,飛機自然就會晃動起來。
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晴空湍流幾乎全都發(fā)生在高速氣流中。高速氣流內(nèi)的快速氣流帶(可想象為一個長方形管道)對上下的較慢氣流施加剪切力,導致高速氣流的上下邊界不再穩(wěn)定,呈現(xiàn)模糊的狀態(tài)。然而,與此同時,高速氣流內(nèi)的氣體與其上下氣體之間的密度差異使邊界重新穩(wěn)定。
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通過研究歷史飛行和天氣數(shù)據(jù),英國雷丁大學的保羅·威廉姆斯(Paul Williams)及其同事發(fā)現(xiàn)[2],從1979年到2020年,北大西洋噴流中的湍流頻率增加了17%至55%。其中最嚴重的湍流類別增加幅度最大(重力加速度超過1g)。
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在這種重力加速度下,飛機上任何沒有被固定的物體,包括你的胃,都會暫時漂浮起來,因為湍流導致飛機的向下加速度比重力加速度更快。如果你沒有系好安全帶,當飛機迅速下降幾十米時,你會從座位上升起。
那么,這種增加對于普通航班意味著什么呢?
首先,嚴重湍流是相對較少發(fā)生的。根據(jù)飛行中的測量數(shù)據(jù),在巡航高度的大氣層中,只有約0.1%的時間會有嚴重湍流存在。“這意味著在平均8小時的飛行中,大約只有30秒的時間會遇到嚴重湍流。”大氣科學教授威廉姆斯解釋道。更有可能的情況是,一個人坐10次航班,其中有9次沒有遭遇嚴重湍流,而只有1次會遇到幾分鐘的嚴重湍流。
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輕度和中度湍流更為常見,也是我們大多數(shù)人會遇到的。在中度湍流中,飛機的高度跳躍和下降通常在幾米范圍內(nèi)。威廉姆斯表示,如今的8小時飛行中可能會有10到15分鐘的晴空湍流,但根據(jù)模型的預(yù)測,隨著全球氣候變化導致的風切變【一種大氣現(xiàn)象,風矢量(風向、風速)在空中水平和(或)垂直距離上的變化。編者注】在氣流中增加,未來幾十年內(nèi)這種程度的湍流可能會增加一倍或兩倍[3]。
由于顛簸更加頻繁,飛機可能會更快出現(xiàn)機體老化和磨損,航空公司可能也會面臨更高的維修成本。乘客們還可能會遇到更多像我這樣焦慮不安的父母,他們努力讓自己年幼的孩子保持在座位上,每當安全帶指示燈亮起時都感到很緊張——對于小孩來說,那種安全帶扣環(huán)太容易打開了。
參考文獻:
[1]agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023GL103814
[2]www.nature.com/articles/s41586-019-1465-z
[3]link.springer.com/article/10.1007/s00376-017-6268-2
文/Katherine Wright
譯/tim
校對/瘦竹與腐竹
原文/www.scientificamerican.com/article/yes-airline-flights-are-getting-bumpier-heres-why/
本文基于創(chuàng)作共享協(xié)議(BY-NC),由tim在利維坦發(fā)布
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