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你好，我坐的飞机 还是过山车？“您好。我们的飞机遇到湍流，正在颠簸，请您系好安全带，收起小桌板，不要离开座位。” 如果你出行有乘坐飞机的习惯，你可能会偶尔纳闷，好像以前没这么颠呢？这并不是你的错觉，近年来，飞机遭遇的颠簸不仅次数越来越多，强度也越来越大。
Retrieved from http://www.caacnews.com.cn 2024年5月21日，从伦敦飞往新加坡的一架波音777客机在飞行途中遭遇剧烈颠簸，造成1人死亡、70余人受伤。五天后的26日，隶属卡塔尔航空的一班客机在飞往都柏林的途中因颠簸导致12人受伤。
新航SQ321事故新闻 Singapore Airlines SQ321 Accident News Retrieved from https://new.qq.com/rain 显然，跌宕起伏的不只是股票和机票价格。频繁出现的飞机颠簸带来的不仅是身体上的不适，还有人们对飞行安全的担忧。一时间，各个机场似乎都充斥着风萧萧兮易水寒的悲壮。SQ321客机的一位幸存乘客告诉泰国媒体，飞机遭遇乱流导致机舱内有未系安全带的人被抛向舱顶。 迫降泰国曼谷 Forced Landing in Bangkok, Thailand Retrieved from https://new.qq.com/rain 像电影《死神来了》的某个开头，严重颠簸引发的航行隐患似乎不是杞人忧天。飞机坐出了过山车的体验，整个世界搅得七荤八素。你抓紧自己的安全带边yue边疑惑道：“这究竟是为什么呢？”
劫后余机 surviving aircraft after disaster Retrieved from https://www.thepaper.cn 新加坡交通部初步调查显示，SQ321航班突遇强烈乱流高度攀升，飞机重力在4.6秒内急速变化，高度骤降1800多米。我们一直说到的乱流，其实是指天空中一些范围、方向和速度各不相同的不稳定气流，被称为“气流扰动”，天气学上将其命名为“大气湍流”。 湍流云 Turbulent clouds Retrieved from https://www.miyoushe.com/dby/article 大气湍流定义为运动状态服从某种统计规律的无规则或随机变化的空气质点，是大气中一种极其重要的运动形式，包括局部升降、涡旋等。 它的存在为大气动热量和水气以及物质交换推波助澜，同时对光波、声波和电磁波的传播也具有一定的干扰作用。一切云卷云舒也离不开它的帮衬，还会增加飞行器的摩擦阻力和能量损耗。 Retrieved from https://baike.so.com/gallery 当飞机进入与机体尺度相近的湍流涡旋时，机体各部位受到不同方向和速度的气流影响，空气动力和力矩的原有平衡被破坏，从而产生不同规模的不规则运动。
飞机颠簸 Aircraft turbulence Retrieved from https://zhuanlan.zhihu.com/p/147698637 湍流中每一点上的压强、温度等物理性质都像在盗梦空间一样，变化莫测。如果大气湍流较强，处于飞行过程的飞机就容易像喝醉酒似的，出现忽上忽下、左右摇晃甚至机身振颤等现象，即飞机颠簸。 飞机与涡旋 Aircraft and Vortices Retrieved from https://k.sina.cn “湍流”，被称为经典物理学最后的未解难题。1839年，G.汉根首次观察到由层流到湍流的转变，对湍流的研究至今已有185年的历史。其实，在500多年前，达·芬奇就已经洞察并描摹出湍流的图像。 达芬奇《湍流素描》 Leonardo da Vinci's "Turbulence Sketches" Retrieved from https://k.sina.cn 而中国也早在古时就认识到了湍流的存在，比如李白在《蜀道难》里挥笔写道的“飞湍瀑流争喧豗,砯崖转石万壑雷”。但这些都只停留在粗浅层面，后来被科学定义的湍流不单指流水，转头错过的白云苍狗、时代进步的滚滚浓烟、你我心脏中沸腾的血液都属于湍流的范畴。 中国贵州黄果树瀑布 Huangguoshu Waterfall in Guizhou, China Retrieved from https://dp.pconline.com.cn 在航空领域，这些不听指挥的气流还可以继续细分为对流湍流、热力湍流、晴空湍流……其中晴空湍流没有明显的天气预兆，难以被飞行员和雷达提前发现，是现今最为危险也是最棘手的一种。
晴空湍流示意图 Clear-Air Turbulence(CAT) Illustration Retrieved from https://k.sina.com.cn 对于SQ321航班事故遭遇的乱流，香港天文台分析表示可能就属于对流引起的湍流。从卫星观测中，我们可以看到事故时段有成熟的对流云团出现，且部分呈现过冲云顶特征。
黄色区域表示存在对流湍流（向日葵9号卫星影像） The yellow area indicates the presence of convective turbulence (imagery from Himawari-9 satellite) Retrieved from https://new.qq.com/rain 云团突破云顶可不是天宫完工的喜讯，而是强风暴来袭的预告之一。大气中的湍流通常活跃在大气底层的边界层、对流云的云体内部和大气对流层上部的西风急流区。1958年，喷气客机时代到来让民航飞机的普遍巡航区域进入对流层顶部，不超过12600米，与大气湍流可谓抬头不见低头见。 机窗外面的大风大浪你哪里敢看，只好闭眼想象自己是即将登门蟠桃宴的齐天大圣，翻天覆地不过如此。 对流湍流机制 Convective Turbulence Mechanism Retrieved from https://new.qq.com/rain 大气湍流虽然看上去随时可见，但也需要合适的热动力条件才会发生。当空气层中同时具有明显的风速切变和一定的不稳定度，大气湍流便应运而生。常见的成因有高空急流、山脉波、飞机尾流、雷暴天气等。 飞机尾流示意图 Aircraft Wake Vortex Diagram Retrieved from https://zhuanlan.zhihu.com/p/662610948 其中，高空急流是导致晴空颠簸的重要应援者之一。地球南北两极温差使得密度较小的暖空气上升至高空，密度较大的冷空气下沉到低空。空气由高压流向低压构成风和环流，当冷暖气团在高空相遇时，便合铸出了名为“高空急流”的绝世武功。 北半球急流纬度剖面图 Northern Hemisphere Jet Stream Latitude Cross-Section Diagram Retrieved from https://www.thepaper.cn 作为数千米高空中狭窄而强劲的东西向风带，高空急流中的风速普遍超过90千米/小时。风速切变越大，形成湍流的可能性越高。飞机穿越急流时，遭遇颠簸的风险大幅度增加。美国国家气象局表示，在极端乱流中，飞机会剧烈颠簸，几乎无法控制。
高空急流风带 Jet Stream Wind Belt Retrieved from http://finance.itbear.com.cn 太阳辐射对高低纬度的加热不均和自转偏向力影响形成了不同纬度和不同高度上的不同环流圈，这种理想化的全球环流模式被我们称为“三圈环流“。从此，各个风区的神秘面纱慢慢被科学揭开，一些气流变得有迹可循。
三圈环流 Three-Cell Circulation Retrieved from https://k.sina.com.cn 机舱里冷气充足，但你知道地球的体温正在一点点爬升。《自然气候变化》刊登的一项研究表示，全球气温每升高1℃，高空急流风速将加快2%，最快风速可能比平均风速高出2.5倍。全球气候变暖给对流层带来更富实的能量，为气流的混乱和不稳定打响更狂热的节拍。 观测温度趋势 Observed Temperature Trends（1992-2011） Retrieved from http://www.adearth.ac.cn/article/2019 毋庸置疑，人类活动导致的气候变化将创造更加严峻的湍流形势。在过去的40年内，全球晴空湍流频率上升55%，其中增加最明显的正是全球航班最繁忙的中纬度地区。英国雷丁大学预测2050至2080年，北美和北大西洋地区的晴空湍流将分别增加113%和181%。 随之上涨的还有航空业运营成本与飞行安全挑战，据统计，美国航空公司每年因避让湍流而改变航线和高度导致的额外经济损失就高达1亿美元。好在人们对颠簸和湍流机理的认识也在深化，燃料耗费得以降低，飞机颠簸的预报能力大大提高。美国国家海洋和大气管理局的全球集合预报指导产品已经可以预测晴空湍流概率。 晴空颠簸概率预报 Clear-Air Turbulence Probability Forecast（2015-07-01） Retrieved from https://kns.cnki.net 有时候人们害怕飞行，主要原因之一是缺乏掌控感，有一种把命运交给他人与未知的焦虑不安。似乎在广阔的蓝天上，任何灾难降临我们都束手无策。可我们真的只能坐以待毙吗？显然不是。我们可以选择节能减排、绿色环保的生活方式，爱护环境。控制温室效应，合理利用资源，推动产业转型，追求可持续发展。还可以积极支持有关研究，将一切变数把握在自己手里，一起携手应对全球气候压力。 Retrieved from https://www.sohu.com 事实上，空中乘务组都会接受专业的相关训练。飞行员在起飞前会提前通过飞行计划和气象预报了解航线上的颠簸指数，并在飞行中提供客舱提醒。如果遇到意外颠簸，飞行员会申请改变飞行高度或航路来绕开颠簸区，严重时还会为飞机调整一个规定的“颠簸速度”，尽可能保证飞机结构完整和乘客舒适安全。
民用航图 Civil Aviation Charts Retrieved from https://www.xuefeiji.org/bbs/show-632.html 对于我们乘坐者而言，飞行时不管遇到什么情况都应保持冷静，系好安全带，听从机组人员的指示。相信机组人员，相信我们能够成功穿越急流，相信人类和地球可以一同跨过气候危机的世纪难关。
各国应对气候变化统计 Statistics on Climate Change Responses by Countries Retrieved from http://www.xinminweekly.com.cn/fengmian 乘客朋友们，我们的飞机已经平安到达目的地。各位气候创变者，期待与您的行程再次相遇，祝您旅途愉快。 参考文献 REFERENCE： [1]乔善勋.高空急流和热穹之下的天空[N].航空之家,2024-08-17 [2] Sharman R D, Trier S B, Lane T P, et al. Sources and dynamics of turbulence in the upper troposphere and lower stratosphere: a review[J].Geophysical Research Letters,2012 [3]刘海文,游景超,武凯军,等.民用航空飞机晴空颠簸研究进展[J].中国民航大学学报,2023,41(06):1-8. [4]李子良,陈会芝.飞机颠簸的气象条件分析[J].四川气象,1999,19(2):22-23. |
