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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(dāng)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(rèn)為，全球氣候變暖導(dǎo)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(dǎo)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(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)也會增加。

今天陽光燦爛，天空湛藍(lán)。機(jī)長剛剛宣布客機(jī)已經(jīng)達(dá)到巡航高度，所以解除了安全帶指示燈。乘客們在機(jī)艙內(nèi)走動著。突然，飛機(jī)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(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(qiáng)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(yuǎn)，航空公司飛機(jī)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(jī)的機(jī)翼造成沖擊。當(dāng)沖擊足夠強(qiáng)烈時，會使飛機(jī)突然上下顛簸。乘客會感到驚恐，機(jī)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(dāng)湍流在暴風(fēng)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(jī)載雷達(dá)可以追蹤遠(yuǎn)處的降雨動態(tài)，以揭示空氣的湍流運(yùn)動。機(jī)長可以提前警告乘客和機(jī)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(dá)無法探測到晴空湍流的存在；機(jī)長通常在飛機(jī)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(dāng)黎明到來時，太陽開始加熱地面，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(jī)的機(jī)翼，如果推力強(qiáng)烈而且突然，飛機(jī)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(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，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(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(jī)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(dǎo)致飛機(jī)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(dāng)飛機(jī)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(yán)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(yán)重湍流存在?！斑@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(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，一個人坐10次航班，其中有9次沒有遭遇嚴(yán)重湍流，而只有1次會遇到幾分鐘的嚴(yán)重湍流。

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輕度和中度湍流更為常見，也是我們大多數(shù)人會遇到的。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(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(jī)可能會更快出現(xiàn)機(jī)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(dāng)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(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/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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