1死多伤，新航客机紧急备降背后的“隐秘杀手”
来源：倍可亲(backchina.com)人类的航空史，就是和气流较量的历史。
日前，载有211名乘客和18名机组人员的新加坡航空公司SQ321航班客机，因遇严重湍流紧急备降曼谷。截至5月22日，据新加坡航空公司北京办事处官微消息，“确认有多名人员受伤，并有一人不幸遇难”。湍流对飞行的影响再次引发关注。
湍流可以预测吗？一旦遭遇要如何应对？
什么是湍流？
湍流（Turbulence）是受地球自转和季风的影响，冷热空气相遇、相互摩擦形成的剧烈变化气流。它的流动方向变化很快，用肉眼无法观测，飞机在遇到湍流时，升力和迎角会发生显著变化，在飞行中就会产生震颤、上下抛掷、左右摇晃，造成操纵困难、仪表不准等现象，这就是飞机颠簸。因此，飞机遭遇湍流会增加飞机损耗以及机上人员受伤风险。
引起飞机颠簸的湍流其实是湍流运动的一种——大气湍流。其实，湍流作为复杂的流动现象广泛存在于自然界中。缭绕的炊烟、飞扬的尘土、飘扬的花絮中，都有空气在较大范围的运动、局部升降涡旋、不规则运动等湍流现象。
吹灭蜡烛后能看到随风飘散的烟，也是湍流现象。来源：广西师大物理科学与技术学院微信公号
湍流运动是构成世界丰富多彩的重要因素。长期以来，航空航天、地面和水下航行、流体机械、大气和海洋、能源开发、建筑、环境科学和仿生学等众多学科领域中，湍流是最常见的问题。
美国著名物理学家、诺贝尔奖获得者费曼曾言：湍流是经典物理学中最后一个尚未解决的重要问题。虽然对湍流的研究已进行了100多年，但由于问题的难度太大，科学家对此问题的理解甚少，湍流已成为科学界的百年难题。
“飞机的隐秘杀手”
大气中的湍流不止一种，引起飞机低空颠簸的大气湍流包括热力湍流、动力湍流和晴空湍流等。
热力湍流示意图。来源：《航空知识》杂志微信公众号
热力湍流，主要是由于空气中水平温度的分布不均或垂直温度层结构不稳定产生，前者主要是在离地面较近的热力性质差异较大的区域，比如夏天中午飞机飞行，在航迹下方有沙地、水塘、树林不同的热力性质差异表面，热力湍流就较强。
动力湍流示意图。来源：《航空知识》杂志微信公众号
动力湍流，多出现在对流层的底部，是空气流经粗糙不平的地表面或障碍物时出现的湍流，与地形有关，其强度和规模受风速影响。如在北京首都机场春天大风天气下的颠簸，就可能是因从张家口吹来的西北风经过燕山的摩擦生成较多的湍流。
晴空湍流（clear air turbulence，简称CAT），顾名思义，它出现在天气晴朗的高空，通常出现在6千米以上高空，10千米高度附近最多，颠簸区往往有明显的边界，厚度大约在200-1500米之间。晴空湍流出现前没有征兆，亦不伴有可见的天气现象， 飞行员难以预先发现，因此对飞行产生较大威胁，也造成一定经济损失。在航空界，晴空湍流有“飞机的隐秘杀手”的称号。专业人士认为，在现有科技条件下，想完全避免高空急流所导致的晴空颠簸是不可能的。
据估计，美国每年大约有65000架飞机遭遇中等强度湍流，大约5500架飞机遭遇严重湍流，每年给美国航空业造成大约2亿至5亿美元的损失。我国民航专家李瀚明表示，在大气湍流中飞行，会增加飞机损耗以及乘客和空乘人员受伤的风险。所以，航空公司需考虑如何应对日益加剧的大气湍流。
飞行中的“家常便饭”
北京航空航天大学航空专家、《航空知识》主编王亚男在接受媒体采访时表示，飞机几乎每一次飞行都会遇到湍流（即气流颠簸）的情况，“这是一种普遍存在的现象”。绝大部分湍流都是低烈度的，约持续十几秒钟，但也有小部分湍流是极剧烈的，他估计本次新加坡航空航班应该就是遇到了这种情况。
“这种湍流能让飞机在几秒钟内升降幅度达到上百米，就好像是有一只巨手将飞机抛起来又按下去。”王亚男称，飞机本身的设计其实是能应对这种湍流的。“但机上的乘客可能就比较危险，尤其是那些没有系好安全带的乘客。”王亚男称，在这样的情况下，若没有系安全带，人就可能在机舱里“飞”起来，可能撞击到舱内顶部、舱壁等部位。若人的头部等重要部位受到强烈撞击，就可能导致重伤。
国际航空运输协会统计结果显示，近年来世界范围内商业飞机遇到的严重颠簸，每年约5000起。但大型飞机上由湍流导致的死亡和重伤事件非常罕见。
极强湍流导致过一次著名的飞行事故，发生在20世纪60年代。当时，英国海外航空公司的一架波音707客机尾翼被重度湍流撕裂，导致飞机坠毁，124名乘客殒命。事后调查认为，飞机是在正常飞行过程中突遭罕见强烈湍流，湍流强度超过飞机所能承受程度以及机组所能控制的范围，属不可抗、不可控性质的坠机。
按照轻重程度区分，飞机遭遇的湍流可分为轻度湍流、中度湍流和严重湍流。飞机遭遇轻度湍流的情况下，空乘可以继续送餐，乘客也可以在机舱内走动，但会稍感困难。中度湍流会导致没有固定好的物品脱落。严重湍流的情况下，如果乘客没有系安全带，就会被抛来抛去，可能会造成骨折等严重伤害。
全球变暖的影响
去年6月，英国雷丁大学研究人员在美国《地球物理通讯》月刊上发表的论文指出，随着气候变化，湍流在增多，乘客乘坐飞机的体验将越来越糟。研究指出，过去40年里，晴空湍流在世界各地出现的次数增加55%。据相关气候模型预测，在未来30年至60年内，晴空湍流可能会增加100%至200%。
研究人员统计了1979年至2020年间多条航线的飞行状况，发现如今较为繁忙的一条北大(专题)西洋上空航线出现剧烈晴空颠簸的频率比最早增加了55%。从地域上看，美国和北大西洋上空航线的晴空颠簸数量增幅最大。欧洲、中东地区和南大西洋航线上的颠簸次数也明显增加。
研究人员说，上述增长与气候变化的影响一致。二氧化碳排放活动产生的暖空气正在增加急流中的风切变，进而加强北大西洋乃至世界各地的晴空湍流。
早在2020年，一项由中国科学家发表于《地球空间与科学》的研究也得出类似结论：气候变化对风切变的增加有着显著影响，风切变的增加也影响到晴空湍流和航空安全。
湍流如何预测
航空专家介绍，几十年来，飞行员一直使用机载气象雷达，可以提前探测前方天气和一些湍流。根据反射回来的回波，雷达显示器会将前方情况用不同颜色显示：绿色表示轻微颠簸，黄色代表稍强但可控的中度颠簸，红色表示飞机可能暂时失控，而洋红色表示飞机几乎完全失控。
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，飞行员还会报告遇到的湍流，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。
王亚男介绍，“民航客机的巡航高度，一般都是在万米左右的平流层，在这个高度进行平飞时，飞机是不大容易因乱流而产生颠簸的。不过在飞机起飞、爬升和降落过程中，飞机会在对流层中飞行，遇到乱流的可能性就比较大。”
新加坡航空公司发生事故的777-300ER机型（资料图）
但晴空湍流是个例外，它是一种较难预测和规避的大气现象。据了解，现代客机气象雷达的波长是针对云层中水滴的尺寸设计的，如果机载雷达探测到的水滴存在剧烈的垂直运动，那么导航屏幕上会显示红色的颠簸区域，提示飞行员绕飞避让。然而，晴空湍流通常不含水汽，所以机载雷达无法探测到伴随急流生成的晴空颠簸，而气象预报只能粗略推测晴空颠簸可能发生的位置。
我国哪些地方容易发生飞机颠簸？民航华东空管局气象中心曾分析2011-2018年国内的1万余份航空器颠簸报告发现，从地区分布来看，华北地区颠簸发生率比其他地区都高；从时间分布上来讲，冬季最多，春季和秋季次之，夏季最少。
中国民航大学航空气象系教授刘海文介绍，目前晴空颠簸在中国主要影响地区主要处于我国高空急流南部一带，从北京、上海经过南昌，再到长沙等地，整体空间分布呈“逗号”形状，拉萨、乌鲁木齐是受影响严重的区域，南北向航线相对要比东西向航线受影响大，但沿着急流走的航线除外。
遇到湍流怎么办
既然遇上湍流是家常便饭，乘客也无需过于担心甚至“恐飞”。航空专家约翰·斯特里克兰在接受采访时表示，相对而言，因气流颠簸造成的机上乘客受伤的情况并不多见。专家认为，这种颠簸对飞机机身来说都是在可承受范围内，设计时都有考虑到，无需过度恐慌。
我国民航专家綦琦介绍，针对晴空颠簸，机组飞行员在日常模拟机训练中也会有专门训练。王亚男解释，民航部门从机体强度、操作规范、航空监控与气象预警系统等方面建立了一套针对颠簸的预防机制，最大限度地保证飞机安全。
要减少湍流对飞行安全的影响，乘客也要养成良好的飞行习惯，尽量避免因突然的飞行颠簸而造成人身伤害。其中，最重要的就是在座位上坐好，并系好安全带。美国国家运输安全委员会（NTSB）的一项研究显示，大多数“在湍流中受伤的乘客和空乘人员当时都没有系安全带”。航空公司建议无论长途或短途飞行，整个飞行过程中都系好安全带。
同时，乘客应留意机舱广播，注意聆听安全通知，并遵循乘务员指示。突发强烈颠簸时，如旅客离座位较远，来不及回座，应立即蹲下，抓住旁边可固定的物体，如座椅护手、座椅脚柄等。
