国航一航班空姐和旅客被抛至天花板，晴空湍流出现频次在增加

7月10日，有网友称上海虹桥-北京首都的CA1524航班在空中经历严重颠簸，乘客和空乘人员被甩到天花板，安全出口的指示灯也被撞坏。

飞常准APP显示，国航CA1524航班于10日15时24分从上海虹桥机场起飞，17时18分降落在北京首都国际机场。

现场乘客还原惊险一幕

10日晚，乘坐该航班的一位乘客告诉极目新闻记者，事发于飞机降落前的三四十分钟，先是有一个小的颠簸，那时乘务人员就提醒乘客系上安全带，很快又发生一次非常强烈的颠簸，“一位40岁左右的女乘客和一位空姐被抛到了天花板上，那位空姐很敬业，护住了女乘客，安全出口的指示灯被撞坏了。”该乘客称，目前还没有收到航空公司关于此事的解释。

事发时乘坐该航班的古生物学者@邢立达回忆，当天是雷雨天气，飞行前半段很平稳，颠簸发生在飞行结束前的30分钟左右，当时机舱里也没有语音提示，很多人还在舱里行走或上厕所，飞机突然下坠有人被甩到空中。

邢教授透露，当时正在看一部劫机的电影，突然发生意外感觉身临其境很吓人。他身旁的乘客因未系安全带而受伤，虽然自己出差常坐飞机，但也很少遇到这么激烈的颠簸，平安落地后所有乘客都为安全降落而鼓掌。

根据@飞常准的回放来看，此条航路上确实有雷雨天气。国航客服回应，有受伤的旅客可保留受伤的凭证，后续航空公司会核实处理。

前几年，本人经历过最剧烈颠簸的一趟航班是飞往银川的，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。

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？

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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。

© The Wall Street Journal

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。

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危险的晴空湍流

在高空中，当空气稳定地水平流动时，飞机也能稳定飞行。但是，空气的稳定如果被破坏了，就会以混乱或随机的方式流动，从而形成湍流。

雷暴，可能是最被人们所熟知的一种湍流形成原因。在下雷暴雨的时候，空气就会有强烈的上下运动，从而产生大量湍流。除此之外，山脉、高空中的急流、飞机周遭气流温度等因素也会引起湍流。

飞过山脉时可能遇到湍流

| ATSB, flightsafetyaustralia

好在飞机上装有气象雷达，可以提前探测前方的天气和一些湍流。

飞机有气象雷达 | Aircraft Science

根据反射回来的回波，雷达显示器上会将前方的情况用不同的颜色显示：绿色表示轻微的颠簸，黄色是代表稍强但可控的中度颠簸，红色表示飞机可能暂时失控，而洋红色（或称品红色）表示飞机几乎完全失控。

不同的颜色对应着不同的颠簸程度

| IntuVue RDR-4000 Pilot's Guide

根据雷达信息，飞行员会提前绕行以避开红色和洋红色区域。此外，飞行员还会报告湍流，空中交通管制员收到通知后就会提醒经过该地区的其他航班。

飞机会绕过可能有剧烈颠簸的区域 | JxJ Aviation

然而，晴空湍流（Clear-Air Turbulence, CAT）就麻烦得多。在云层的上方，在晴朗的蓝天高空里，气流的方向、速度、高度和强度等变化也会引起湍流。晴空湍流飞行员看不到，机载雷达也检测不到。

关于晴空湍流，“我们掌握的唯一信息只有飞机何时经过它，”大气科学家保罗•威廉姆斯（Paul Williams）说道。

晴朗高空中有时突然出现乱流 | Graeme Marlton

晴空湍流就像是在风平浪静的海面上隐藏着的波涛汹涌。在严重的湍流中，飞机的垂直运动将超过重力。这意味着，“如果你没有系安全带，你就会变成一个弹射器，被弹出座位，”威廉姆斯解释道。

极端情况下，还有人因为伤势过重而身亡。更极端的时候，机体可能还会损坏甚至解体。

夏威夷航空一飞机遭遇严重气流颠簸，机舱内的天花板有地方破裂了 | Tara Goodall

晴空湍流在增加

威廉姆斯和同事们在《地球物理研究通讯》发布的研究论文分析了1979年至2020年的大气数据，统计了过去晴空端流的出现频率。

调查结果显示，自1979年以来，美国大陆上空严重的晴空湍流增加了41%。回看过去的不同时期，该数据虽然时而上升，时而下降，但是从长期来看，它有一个明确的上升趋势。而这也与气候变化的预期影响相一致。

美国大陆上空的晴空湍流增加了41% | 参考资料[1]

研究发现，北大西洋上空的剧烈飞行颠簸增加得最为明显——增加了55%，该区域每年的剧烈颠簸持续时间从17.7小时增加到了27.4小时。这里有一条非常繁忙的飞行航线。

北大西洋上空的剧烈颠簸增加了55% | 参考资料[1]

除了强烈的晴空湍流，中等强度的晴空湍流也增加了37%——北大西洋上空每年的中等湍流持续时间从70小时增加到96.1小时。

飞机颠簸的平均持续时间也将增加。例如，在跨大西洋的航班上，乘客可能会遇到10分钟的颠簸，但威廉姆斯预测，几十年后乘客受到颠簸的时间可能会增加到20分钟或者半小时。

此前，汉莎航空一航班遭遇晴空湍流，飞机突然下坠，食物和各种物品飞得到处都是，有乘客表示当时以为自己要死了……| CBS

过去的一项研究也指出，在1958年至2001年期间，北大西洋、美国和欧洲上空的晴空湍流显著增加了。在北美的东西海岸，晴空湍流更常在冬季出现。我国东部、欧洲东部等地区也有类似情况。

威廉姆斯表示，根据气候变化模型，预计夏季和秋季的晴空湍流频率也将增加。“到2050年，预计夏季将会像1950年的冬季和秋季一样颠簸。”

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。

© CN Traveller

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）。

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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，这种增加对于普通航班意味着什么呢？

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次航班，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。

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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

（来源：科学带回家、利维坦微信公众号。感谢原作者，仅用于知识分享。）