乱流:飞行途中的幽灵

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  “我们即将经过一段不稳定气流,请旅客留在座位上,系好安全带……”这段广播内容,对于曾经坐过飞机的人来说一定不陌生。乱流发生时,往往会造成机身上下摇晃,严重时会导致乘客受伤。
  虽然大多数人都听过“乱流”一词,但并非每个人都了解乱流发生的原因。究竟什么是乱流?简言之,即大气中混乱的空气流动现象。乱流可从形成原因、现象、高度等方面进行分类。
  从形成原因来看,乱流可分为以下几种。
  对流型乱流:又称热力乱流。成因主要是由于空气流经不同温度的地区时,容易因温度差异而导致空气流动出现“热升冷降”的现象,造成飞机飞行时上下摇晃。对流型乱流较易发生在离地面较近的高度,因此当飞机即将降落机场时,应特别留心此类乱流的发生。
  机械型乱流:又称地形乱流。当空气流过高楼大厦时,因受建筑物阻隔,流向与流速都会受影响,进而变成乱流,这原理就如同水流碰到河床石头时易形成涡漩一样。所以各国都会规定机场周遭建筑物的限制高度,以降低机械型乱流的发生率,确保航行安全。
  山岳波:当气流或风以接近垂直的方向吹过山势较高又较长的山脉(如西风吹过中央山脉)时,背风面易形成所谓的“山岳波”,从而造成上下震动现象,形成乱流。
  风切乱流:风切乱流是指单位距离风速、风向的改变而导致的乱流。这种乱流的形成需要一定的天气背景和环境条件。雷暴、积雨云、龙卷风等天气有较强的对流,能形成强烈的垂直风切;强下击暴流到达地面后向四周扩散的阵风,能形成强烈的水平风切;锋面两侧气象要素差异大,也容易产生较强的风切。
  机尾乱流:除大气变化所形成的乱流现象外,大型飞机翼尖也会因空气流动而形成所谓的机尾乱流。因此,在高空飞行时,体型较迷你的小型飞机绝对要与大型客机保持距离,才能避免陷入机尾乱流中。
  若从现象来区分,乱流主要分为可见乱流与晴空乱流。可见乱流指可看见云层的乱流,如雷雨或积雨云附近的乱流;尤其是受台风影响而形成的螺旋云带区更易出现强烈乱流。一般来说,当台风形成时,空中易出现积雨云,云中常带有旺盛的上升气流与沉降气流,一旦飞机航经积雨云时,就容易出现上下颠簸的不稳定现象。
  晴空乱流最常发生在西风喷流空域中,由于看不见云层,飞机雷达不易侦测,因此常导致意想不到的机身摇晃现象。
  大体而言,导致晴空乱流发生的成因包括高度、风速、水平温差三要素。
  从高度与风速来看,晴空乱流易发生在1万米高、气压约为200百帕至250百帕的高度环境中,尤其当高空风速达到每秒35米以上时,更易形成晴空乱流。
  此外,温差也是促成晴空乱流出现的成因之一。水平方向的温差越大,越易形成冷热空气的对流现象,当水平方向温差达到1℃以上时,高空风速可达到每秒35米以上。
  当冷风(锋面)南下,更易形成冷空气与地面热空气相会,使得水平温差变大、形成高空强风,而强风易形成喷射气流,造成晴空乱流的发生,一旦飞机驶入气流周遭,就容易因风速变化太快而造成机身摇晃。
  由于温差是影响晴空乱流的重要因素之一,因此一旦气象预报将有寒流或锋面南下时,晴空乱流的出现几率便会增高,这也是晴空乱流常发生于秋天至春天之间的原因。
  若从高度来看,在大气环境中,任何高度都有可能发生乱流,并非只限于对流层。但某些高度的大气环境的确较易出现乱流,如台风外围螺旋云区、山区与纵贯山脉东侧(下风面)、丘陵地、大型建筑物周围等,这也是世界各国乱流事件时有所闻的原因所在。
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