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利維坦按：

【資料圖】

前幾年，本人經(jīng)歷過(guò)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(shí)間之長(zhǎng)，當(dāng)時(shí)的感受真的是可以用魂飛魄散來(lái)形容了……

現(xiàn)在的研究通常認(rèn)為，全球氣候變暖導(dǎo)致了晴空湍流的增多。對(duì)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(gè)層，對(duì)流層上方是平流層。溫室氣體的增加導(dǎo)致熱量在對(duì)流層內(nèi)被困住，而通常會(huì)被釋放到平流層中。因此，平流層以類(lèi)似于對(duì)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(dǎo)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(huì)增加。

今天陽(yáng)光燦爛，天空湛藍(lán)。機(jī)長(zhǎng)剛剛宣布客機(jī)已經(jīng)達(dá)到巡航高度，所以解除了安全帶指示燈。乘客們?cè)跈C(jī)艙內(nèi)走動(dòng)著。突然，飛機(jī)開(kāi)始搖晃。你本能地抓住椅子的扶手。已經(jīng)站起來(lái)的乘客們緊緊抓住支撐物。與此同時(shí)，一個(gè)嬰兒開(kāi)始哇哇哭喊起來(lái)。

一分鐘后，警報(bào)解除了，你的身體松弛下來(lái)，深深地呼出一口氣。然而，緊接著飛機(jī)像塊石頭一樣直線下降。你的胃懸到了嗓子眼——但機(jī)艙外沒(méi)有雷暴，甚至沒(méi)有云。這到底發(fā)生了什么？

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這種被稱(chēng)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(qiáng)大的氣流自西向東環(huán)繞地球，我們?cè)跉庀髨D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(yuǎn)，航空公司飛機(jī)就會(huì)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(shí)間。

這些旋渦對(duì)肉眼來(lái)說(shuō)是看不見(jiàn)的，但會(huì)對(duì)飛機(jī)的機(jī)翼造成沖擊。當(dāng)沖擊足夠強(qiáng)烈時(shí)，會(huì)使飛機(jī)突然上下顛簸。乘客會(huì)感到驚恐，機(jī)組人員也會(huì)踉蹌不穩(wěn)。在過(guò)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(cè)，在未來(lái)的30至60年內(nèi)，晴空湍流可能會(huì)增加100%至200%。每次顛簸來(lái)臨時(shí)都沒(méi)有任何預(yù)警。

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當(dāng)湍流在暴風(fēng)雨或云層中時(shí)，飛行員可以相對(duì)容易地察覺(jué)到它們的存在。機(jī)載雷達(dá)可以追蹤遠(yuǎn)處的降雨動(dòng)態(tài)，以揭示空氣的湍流運(yùn)動(dòng)。機(jī)長(zhǎng)可以提前警告乘客和機(jī)組人員，告知他們?cè)陬嶔さ絹?lái)之前就座并系好安全帶。然而，雷達(dá)無(wú)法探測(cè)到晴空湍流的存在；機(jī)長(zhǎng)通常在飛機(jī)遭遇湍流時(shí)才會(huì)知曉。

云層湍流是由太陽(yáng)的加熱效應(yīng)產(chǎn)生的。當(dāng)黎明到來(lái)時(shí)，太陽(yáng)開(kāi)始加熱地面，進(jìn)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(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，形成了所謂的空氣對(duì)流。這些氣流的上升和下沉推動(dòng)著飛機(jī)的機(jī)翼，如果推力強(qiáng)烈而且突然，飛機(jī)自然就會(huì)晃動(dòng)起來(lái)。

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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(gè)長(zhǎng)方形管道）對(duì)上下的較慢氣流施加剪切力，導(dǎo)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(shí)，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(guò)研究歷史飛行和天氣數(shù)據(jù)，英國(guó)雷丁大學(xué)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(yán)重的湍流類(lèi)別增加幅度最大（重力加速度超過(guò)1g）。

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在這種重力加速度下，飛機(jī)上任何沒(méi)有被固定的物體，包括你的胃，都會(huì)暫時(shí)漂浮起來(lái)，因?yàn)橥牧鲗?dǎo)致飛機(jī)的向下加速度比重力加速度更快。如果你沒(méi)有系好安全帶，當(dāng)飛機(jī)迅速下降幾十米時(shí)，你會(huì)從座位上升起。

那么，這種增加對(duì)于普通航班意味著什么呢？

首先，嚴(yán)重湍流是相對(duì)較少發(fā)生的。根據(jù)飛行中的測(cè)量數(shù)據(jù)，在巡航高度的大氣層中，只有約0.1%的時(shí)間會(huì)有嚴(yán)重湍流存在?！斑@意味著在平均8小時(shí)的飛行中，大約只有30秒的時(shí)間會(huì)遇到嚴(yán)重湍流?！贝髿饪茖W(xué)教授威廉姆斯解釋道。更有可能的情況是，一個(gè)人坐10次航班，其中有9次沒(méi)有遭遇嚴(yán)重湍流，而只有1次會(huì)遇到幾分鐘的嚴(yán)重湍流。

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輕度和中度湍流更為常見(jiàn)，也是我們大多數(shù)人會(huì)遇到的。在中度湍流中，飛機(jī)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(shí)飛行中可能會(huì)有10到15分鐘的晴空湍流，但根據(jù)模型的預(yù)測(cè)，隨著全球氣候變化導(dǎo)致的風(fēng)切變【一種大氣現(xiàn)象，風(fēng)矢量（風(fēng)向、風(fēng)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(lái)幾十年內(nèi)這種程度的湍流可能會(huì)增加一倍或兩倍[3]。

由于顛簸更加頻繁，飛機(jī)可能會(huì)更快出現(xiàn)機(jī)體老化和磨損，航空公司可能也會(huì)面臨更高的維修成本。乘客們還可能會(huì)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(dāng)安全帶指示燈亮起時(shí)都感到很緊張——對(duì)于小孩來(lái)說(shuō)，那種安全帶扣環(huán)太容易打開(kāi)了。

參考文獻(xiàn)：

[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(duì)/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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