坐飞机越来越颠簸的原因

今天小编分享的科学经验：坐飞机越来越颠簸的原因，欢迎阅读。

利维坦按：

前几年，本人经历过最剧烈颠簸的一趟班機是飞往银川的，上下颠簸幅度之大，持续时间之长，当时的感受真的是可以用魂飞魄散来形容了……

现在的研究通常认为，全球气候变暖导致了晴空湍流的增多。对流层是我们所生活的大气层中最接近地表的一层。大气层内存在着多个层，对流层上方是平流层。温室气体的增加导致热量在对流层内被困住，而通常会被释放到平流层中。因此，平流层以类似于对流层升温的速率冷却。这造成了大气层垂直方向上的明显温差。从而导致气流更加混乱和不稳定，因此晴空湍流的遭遇次数也会增加。

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今天阳光灿烂，天空湛蓝。机长刚刚宣布客机已经达到巡航高度，所以解除了安全带指示灯。乘客们在机舱内走动着。突然，飞机开始摇晃。你本能地抓住椅子的扶手。已经站起来的乘客们紧紧抓住支撑物。与此同时，一个婴儿开始哇哇哭喊起来。

一分钟后，警报解除了，你的身体松弛下来，深深地呼出一口气。然而，紧接着飞机像块石头一样直线下降。你的胃悬到了嗓子眼——但机舱外没有雷暴，甚至没有云。这到底发生了什么？

这种被称为晴空湍流（Clear-air turbulence）的现象是由于在全球范围内的高速气流旋涡引起的。这些强大的气流自西向东环绕地球，我们在气象图上看到它们呈宽阔、波浪状的线条，随着低气压和高气压中心变化弯曲。

只要这些气流带离飞行航线不太远，航空公司飞机就会喜欢在这些高速气流带内飞行，这样可以增加航速，缩短飞行时间。

这些旋涡对肉眼来说是看不见的，但会对飞机的机翼造成冲击。当冲击足够强烈时，会使飞机突然上下颠簸。乘客会感到惊恐，机组人员也会踉跄不稳。在过去的 40 年中，全球各地的晴空湍流增加了 55% [ 1 ] 。气候模型预测，在未来的 30 至 60 年内，晴空湍流可能会增加 100% 至 200%。每次颠簸来临时都没有任何预警。

当湍流在暴风雨或云层中时，飞行员可以相对容易地察觉到它们的存在。机载雷达可以追踪远处的降雨动态，以揭示空气的湍流运动。机长可以提前警告乘客和机组人员，告知他们在颠簸到来之前就座并系好安全带。然而，雷达无法探测到晴空湍流的存在；机长通常在飞机遭遇湍流时才会知晓。

云层湍流是由太阳的加热效应产生的。当黎明到来时，太阳开始加热地面，进而使得靠近地表的空气升温。这些较温暖的空气比上方的较冷空气密度低，因此它们不断上升。被替代的冷空气则不断下沉，这个过程不断重复，形成了所谓的空气对流。这些气流的上升和下沉推动着飞机的机翼，如果推力强烈而且突然，飞机自然就会晃动起来。

晴空湍流几乎全都发生在高速气流中。高速气流内的快速气流带（可想象为一个长方形管道）对上下的较慢气流施加剪切力，导致高速气流的上下边界不再稳定，呈现模糊的状态。然而，与此同时，高速气流内的气体与其上下气体之间的密度差异使边界重新稳定。

通过研究历史飞行和天气数据，英国雷丁大学的保罗 · 威廉姆斯（Paul Williams）及其同事发现 [ 2 ] ，从 1979 年到 2020 年，北大西洋喷流中的湍流频率增加了 17% 至 55%。其中最严重的湍流类别增加幅度最大（重力加速度超过 1g）。

在这种重力加速度下，飞机上任何没有被固定的物体，包括你的胃，都会暂时漂浮起来，因为湍流导致飞机的向下加速度比重力加速度更快。如果你没有系好安全带，当飞机迅速下降几十米时，你会从座位上升起。

那么，这种增加对于普通班機意味着什么呢？

首先，严重湍流是相对较少发生的。根据飞行中的测量数据，在巡航高度的大气层中，只有约 0.1% 的时间会有严重湍流存在。" 这意味着在平均 8 小时的飞行中，大约只有 30 秒的时间会遇到严重湍流。" 大气科学教授威廉姆斯解释道。更有可能的情况是，一个人坐 10 次班機，其中有 9 次没有遭遇严重湍流，而只有 1 次会遇到几分钟的严重湍流。

轻度和中度湍流更为常见，也是我们大多数人会遇到的。在中度湍流中，飞机的高度跳跃和下降通常在几米范围内。威廉姆斯表示，如今的 8 小时飞行中可能会有 10 到 15 分钟的晴空湍流，但根据模型的预测，随着全球气候变化导致的风切变【一种大气现象，风矢量（风向、风速）在空中水平和（或）垂直距离上的变化。编者注】在气流中增加，未来几十年内这种程度的湍流可能会增加一倍或两倍 [ 3 ] 。

由于颠簸更加频繁，飞机可能会更快出现机体老化和磨损，航空公司可能也会面临更高的维修成本。乘客们还可能会遇到更多像我这样焦虑不安的父母，他们努力让自己年幼的孩子保持在座位上，每当安全带指示灯亮起时都感到很紧张——对于小孩来说，那种安全带扣环太容易打开了。

参考文献：

[ 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

译 /tim

校对 / 瘦竹与腐竹

原文 /www.scientificamerican.com/article/yes-airline-flights-are-getting-bumpier-heres-why/

本文基于创作共享協定（BY-NC），由 tim 在利维坦发布

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