什么是气流颠簸?为何它越来越难预测?

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  • 专家表示,随着气候变化影响天气模式,航班颠簸越来越明显。

  • 世界经济论坛的一份白皮书探讨了航空业提高自动化水平、引入新技术所带来的益处与挑战。

  • 以下是您需要了解的关于气流颠簸和晴空湍流的信息,其中晴空湍流更难预测。

“至少30人受伤,许多人被甩来甩去,一名乘客显然被卡在了天花板上。”

这段话摘自一篇关于严重空中颠簸的新闻报道,报道中乘客在一架从西班牙飞往乌拉圭、后改降巴西的航班上所遭遇。

据该航空公司称,飞机安全着陆,受伤乘客被送往当地医院接受治疗。类似事件也屡见报端,包括伦敦飞往新加坡的航班于2024年5月发生的一起事件,当时飞机遭遇严重颠簸,数十人受伤,一人死亡。

专家表示航空旅行仍是最安全的交通方式,而且业界报告称其安全性持续提升。

与此同时,旅客遭遇颠簸航班的可能性越来越大,专家称气候变化是罪魁祸首。

什么是气流颠簸?

气流颠簸指影响飞机飞行的不规则空气运动。它是由风速和风向的变化引起的,通常由山脉、急流和风暴等因素造成。

航空公司通常可以预测并规避颠簸区域,同时机组人员接受过培训,以便在突发事件中管理乘客面临的任何风险。

颠簸对飞机的影响范围很广:轻度和中度颠簸时可能只会造成几次轻微晃动;严重到一定程度时,飞机可能短暂失控;在极端颠簸下,则可能造成结构损坏。

航空业每年为此支付数亿美元,用于赔偿相关损失、延误及人员伤害。

颠簸强度的差异。Image: NOAA

这些事件可能令乘客感到不安,因颠簸导致的严重受伤和死亡在大型飞机上较为罕见,据美国联邦航空管理局称。2009年至2023年间,共有37名乘客和146名机组人员因颠簸而严重受伤。每年商业航班数量在此期间有所增加,从2009年的2600万架次增至如今的约4000万架次,据Statista数据显示。

颠簸有哪些不同类型?

颠簸可以有多种形式,每种形式都有不同的特征和成因。每种类型的颠簸都给飞行员和乘客带来独特的挑战。

  • 对流性或热力颠簸是由地表受热不均引起的,导致暖空气柱上升、较冷空气下降。

  • 机械性颠簸由空气与建筑物或不平坦地形等地面障碍物之间的摩擦产生。

  • 山地波颠簸发生在气流受山脉扰动、在下风向形成涡旋时。

  • 锋面颠簸由天气锋面上暖气团与冷气团的相互作用引起。

  • 尾流颠簸由飞机翼尖涡流产生。

  • 雷暴相关的颠簸范围可远超可见的风暴云层。

还有另一种颠簸——晴空湍流(CAT),它与风切变有关。这种情况发生在高空、看似晴朗的天空中,通常出现在快速移动的空气与速度慢得多的空气相邻的地方,位于急流之中。它几乎肉眼、传感器和卫星都无法察觉。

2023年,一架从美国得克萨斯州飞往德国的航班因晴空湍流,在餐食服务期间突然下降1,000英尺,当时乘客和机组人员正在客舱内走动。7人被送往医院治疗,伤势轻微。据推测,这可能就是影响2024年5月伦敦至新加坡航班的那种颠簸类型。

飞行员如何应对颠簸?

飞行过程中,飞行员采用多种策略和技术来探测、应对颠簸并做出反应。他们依靠飞行前的天气简报、机载气象雷达系统以及其他飞机实时报告的飞行员报告(PIREP)来预判颠簸状况。

预计会出现颠簸时,飞行员可能会调整高度或航线,以寻找更平稳的空域,并与空中交通管制部门沟通以申请这些调整。

现代飞机配备了先进的气象雷达,能够探测对流性颠簸,使飞行员得以绕开风暴系统飞行。

先进系统,例如国际航空运输协会的“颠簸感知”网络(IATA's Turbulence Aware network)可提供实时颠簸数据,增强飞行员做出明智决策的能力。

对于雷达无法探测的晴空湍流,飞行员依赖预报、其他飞机的报告以及自身经验。

整个飞行过程中,飞行员持续监测天气状况,与空中交通管制保持沟通,并依托其培训和经验。

遇到颠簸时,飞行员会开启“系好安全带”指示灯,向乘客发布安抚性广播,并可能降低飞机速度以减少不适感。

为何空中颠簸越来越频繁,且越来越难预测?

科学家表示,晴空湍流的严重程度和发生频率正在上升,原因是气候变化使气温升高,加剧了急流中的风切变。1979年至2020年间,严重晴空湍流的发生频率上升了55%,发生区域为美国上空及北大西洋,后者是全球最繁忙的航线之一。中度和轻度颠簸也有所增加。

专家预测,到2050年,飞行员可能遭遇的严重晴空湍流至少是目前的两倍。不过需要指出的是,这种情况很少见——只有零点几个百分点的大气存在严重颠簸,任何给定时刻皆是如此。

世界经济论坛如何应对气候危机?

颠簸预测的未来

在努力减缓全球变暖(包括航空业自身的直接排放)的同时,专家强调改进颠簸预报的重要性。

《自然》期刊建议在三个方面采取行动,以帮助航空业在此领域开发预测模型和策略:

1. 利用地球大气的计算机模拟,更深入地了解空中颠簸及其如何受气候变化影响;

2. 开发用于探测和预报颠簸的技术,例如使激光雷达(一种利用激光探测晴空湍流的雷达)更加紧凑且具有成本效益;

3. 利用人工智能,通过对海量空中颠簸数据集进行算法训练,优化预测模型。这将有助于发现细微变化和复杂规律,并提高预测准确性。

世界经济论坛白皮书 《先进空中交通:塑造航空业的未来》探讨了在航空业引入更高水平的自动化和新技术进步所带来的益处及挑战。

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