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坐飛機(jī)越來越顛簸的原因 全球獨(dú)家

利維坦 | 2023-07-06 01:10:22
The Wall Street Journal

利維坦按:

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(shí)間之長,當(dāng)時(shí)的感受真的是可以用魂飛魄散來形容了……


(資料圖片)

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。

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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?cè)跈C(jī)艙內(nèi)走動(dòng)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(shí),一個(gè)嬰兒開始哇哇哭喊起來。

一分鐘后,警報(bào)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?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)肉眼來說是看不見的,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%。每次顛簸來臨時(shí)都沒有任何預(yù)警。

The Wall Street Journal

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)長可以提前警告乘客和機(jī)組人員,告知他們?cè)陬嶔さ絹碇熬妥⑾岛冒踩珟А?strong>然而,雷達(dá)無法探測(cè)到晴空湍流的存在;機(jī)長通常在飛機(jī)遭遇湍流時(shí)才會(huì)知曉。

云層湍流是由太陽的加熱效應(yīng)產(chǎn)生的。當(dāng)黎明到來時(shí),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(gè)過程不斷重復(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。

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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(huì)暫時(shí)漂浮起來,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。" 這意味著在平均 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。" 大氣科學(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,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(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

文章僅為作者觀點(diǎn),未必代表利維坦立場(chǎng)

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