Турбулентность в полёте будет встречаться чаще. Что такое «турбулентность ясного неба» и почему она усиливается

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Многие из нас испытывали это чувство: самолёт, идущий на крейсерской высоте, внезапно проваливается в воздушную яму. Сердце на мгновение замирает, напитки на столиках предательски подрагивают. Обычно через несколько секунд всё успокаивается, и мы списываем это на обычное погодное явление. Но что, если эти «обычные явления» становятся всё менее обычными и всё более интенсивными? Научные данные свидетельствуют: это не просто наше воображение. Атмосфера Земли действительно становится более «нервной», и виной тому — глобальное изменение климата.

Два лица турбулентности: видимая и невидимая угроза

Чтобы понять, что происходит, для начала разберёмся в природе самой турбулентности. Представьте самолёт не как птицу, а как корабль, плывущий по огромному воздушному океану. Этот океан редко бывает идеально гладким.

Самолёт в чистом небе
Самолёт в чистом небе
Автор: Mateus Andre Источник: www.freepik.com

Первый, интуитивно понятный тип турбулентности — механический. Он возникает, когда стабильный поток воздуха сталкивается с препятствиями. Горные хребты, например, работают как гигантские волнорезы. Воздушные массы, ударяясь о них, создают завихрения и волны, которые могут «раскачивать» самолёт. Этим объясняется, почему маршруты над Альпами в Европе, Скалистыми горами в США или Андами в Южной Америке (особенно на подлёте к чилийскому Сантьяго) стабильно входят в рейтинги самых «тряских» в мире. Грозовые фронты действуют похожим образом, создавая мощные восходящие и нисходящие потоки. Эту турбулентность пилоты, как правило, видят на радарах и стараются обходить.

Но есть и второй, куда более коварный враг — турбулентность ясного неба (ТЯН). Она возникает на большой высоте, в абсолютно чистом небе, без видимых признаков непогоды. Её невозможно увидеть ни невооружённым глазом, ни на метеорологическом радаре. Именно она застаёт врасплох и пассажиров, и экипаж. И именно её частота и сила растут пугающими темпами.

Климатический след в стратосфере: как потепление раскачивает воздушные потоки

Причина роста ТЯН кроется в высотных струйных течениях — мощных, узких «реках» воздуха, опоясывающих планету на высоте 9-12 километров. Они образуются на границе между тёплыми воздушными массами с юга и холодными с севера. Скорость ветра в них может достигать 300-400 км/ч.

А теперь добавим в это уравнение климат. Глобальное потепление неравномерно нагревает планету. Воздух у поверхности теплеет, но верхние слои атмосферы, стратосфера, наоборот, охлаждаются. Это увеличивает разницу температур по вертикали, что делает струйные течения более нестабильными и энергичными. Возникает так называемый «сдвиг ветра» — резкое изменение скорости или направления ветра на небольшом расстоянии. Именно этот сдвиг и порождает турбулентность ясного неба.

Цифры подтверждают эту теорию. Исследование, проведённое в 2023 году, показало, что за последние 40 лет количество случаев сильной ТЯН над Северной Атлантикой — одном из самых загруженных авиационных коридоров мира — выросло на 55%. Для США этот показатель составил 41%. В ближайшие десятилетия мы можем ожидать удвоения или даже утроения количества сильной турбулентности по всему миру.

Среднегодовые вероятности столкновения с турбулентностью ясного неба (CAT) умеренной или более сильной степени в (a) 1979 году, (b) 2020 году, (c) 1979 году, рассчитанном с помощью модели линейной регрессии, и (d) 2020 году, рассчитанном с помощью модели линейной регрессии. Вероятности рассчитаны на основе данных ERA5 на уровне 197 hPa и усреднены по 21 диагностическому параметру CAT. См. Дополнительную информацию S1 для версий этого рисунка, соответствующих слабой или более сильной, а также сильной или более сильной CAT. Цитирование: Prosser, M. C., Williams, P. D., Marlton, G. J., & Harrison, R. G. (2023). Evidence for large increases in clear-air turbulence over the past four decades. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL103814. https://doi.org/10.1029/2023GL103814
Среднегодовые вероятности столкновения с турбулентностью ясного неба (CAT) умеренной или более сильной степени в (a) 1979 году, (b) 2020 году, (c) 1979 году, рассчитанном с помощью модели линейной регрессии, и (d) 2020 году, рассчитанном с помощью модели линейной регрессии. Вероятности рассчитаны на основе данных ERA5 на уровне 197 hPa и усреднены по 21 диагностическому параметру CAT. См. Дополнительную информацию S1 для версий этого рисунка, соответствующих слабой или более сильной, а также сильной или более сильной CAT. Цитирование: Prosser, M. C., Williams, P. D., Marlton, G. J., & Harrison, R. G. (2023). Evidence for large increases in clear-air turbulence over the past four decades. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL103814. https://doi.org/10.1029/2023GL103814
Автор: Prosser, M. C. et al Источник: agupubs.onlinelibrary.wiley.com
Карта «неспокойного неба»: где трясёт чаще всего?

Чтобы систематизировать эти данные, энтузиасты и учёные создают глобальные карты турбулентности. Проект Turbli, например, анализирует тысячи авиамаршрутов, используя такой показатель, как EDR (eddy dissipation rate), или скорость диссипации вихревой энергии. Проще говоря, это мера того, как быстро хаотичные потоки воздуха теряют свою энергию. Чем выше EDR, тем сильнее тряска.

Изменение среднегодовой и усреднённой по диагностическим параметрам вероятности столкновения с умеренной или более сильной (MOG) турбулентностью ясного неба (CAT) в данных ERA5 на уровне 197 hPa за период 1979–2020 гг., показывающее (a) абсолютное изменение и (b) относительное изменение. Изменения определены по линейному тренду. Штриховка точками указывает на статистическую значимость на уровне p = 0.05, согласно двустороннему критерию Вальда (Fahrmeir et al., 2022), применённому к абсолютному изменению. Два прямоугольника обозначают области Северной Атлантики (36–60°N и 55–10°W) и США (30–55°N и 124–60°W), используемые на Рисунках 3 и 4 и в Таблице 1. См. Дополнительную информацию S1, где представлены версии этого рисунка для слабой или более сильной и сильной или более сильной CAT, а также разбивка по диагностическим параметрам для абсолютного изменения MOG CAT. Цитирование: Prosser, M. C., Williams, P. D., Marlton, G. J., & Harrison, R. G. (2023). Evidence for large increases in clear-air turbulence over the past four decades. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL103814. https://doi.org/10.1029/2023GL103814
Изменение среднегодовой и усреднённой по диагностическим параметрам вероятности столкновения с умеренной или более сильной (MOG) турбулентностью ясного неба (CAT) в данных ERA5 на уровне 197 hPa за период 1979-2020 гг., показывающее (a) абсолютное изменение и (b) относительное изменение. Изменения определены по линейному тренду. Штриховка точками указывает на статистическую значимость на уровне p = 0.05, согласно двустороннему критерию Вальда (Fahrmeir et al., 2022), применённому к абсолютному изменению. Два прямоугольника обозначают области Северной Атлантики (36-60°N и 55-10°W) и США (30-55°N и 124-60°W), используемые на Рисунках 3 и 4 и в Таблице 1. См. Дополнительную информацию S1, где представлены версии этого рисунка для слабой или более сильной и сильной или более сильной CAT, а также разбивка по диагностическим параметрам для абсолютного изменения MOG CAT. Цитирование: Prosser, M. C., Williams, P. D., Marlton, G. J., & Harrison, R. G. (2023). Evidence for large increases in clear-air turbulence over the past four decades. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL103814. https://doi.org/10.1029/2023GL103814
Автор: Prosser, M. C. et al Источник: agupubs.onlinelibrary.wiley.com

Анализ этих данных рисует любопытную картину. Как уже упоминалось, маршруты над горами предсказуемо лидируют. Но география ТЯН, связанной с климатом, иная — она накрывает огромные пространства над океанами и равнинами, где раньше полёты были более спокойными. Это означает, что даже на, казалось бы, безопасных трансатлантических или транстихоокеанских рейсах вероятность попасть в зону сильной тряски теперь выше.

Стоит ли бояться? Инженерные решения и новые вызовы

Главный вопрос, который волнует каждого пассажира: насколько это опасно? Здесь есть хорошие новости. Авиаконструкторы всегда знали о турбулентности и проектировали самолёты с колоссальным запасом прочности. Современные лайнеры — невероятно надёжные машины. К примеру, крылья Boeing 787 Dreamliner способны изгибаться вверх на 7,5 метров, эффективно гася колебания. Случаи, когда турбулентность приводила к разрушению самолёта, остались в далёком прошлом авиации.

Boeing 787 Dreamliner
Boeing 787 Dreamliner
Автор: By pjs2005 from Hampshire Источник: commons.wikimedia.org

Основная опасность сегодня — не для самолёта, а для людей внутри него. Большинство травм (а по данным FAA, их было более 200 за последние 15 лет) получают те, кто не был пристёгнут. Внезапный бросок самолёта может подкинуть человека к потолку с огромной силой. Именно поэтому команда «пристегните ремни» — это не рекомендация, а жизненно важное правило.

Для авиационной отрасли растущая турбулентность — это новый вызов. Она приводит к увеличению износа самолётов, заставляет пилотов искать обходные пути, что ведёт к перерасходу топлива, и требует разработки более совершенных систем прогнозирования. И здесь на помощь приходят современные технологии, включая искусственный интеллект, который анализирует огромные массивы данных для предсказания «невидимых» зон тряски.

В конечном счёте, усиление турбулентности — это одно из самых наглядных и персональных проявлений изменения климата. Это не абстрактные графики роста температур, а вполне ощутимое явление, с которым миллионы людей сталкиваются на высоте 10 000 метров. И это веский повод задуматься о том, что процессы, запущенные на поверхности планеты, уже меняют даже небо над нашими головами.

Изображение в превью:
Автор: Mateus Andre
Источник: www.freepik.com

1 комментарий

d
А может не турбулентность учащается, а просто за 40 лет количество самолетов в небе увеличилось в разы и случаи попадания в турбулентность стали просто чаще фиксироваться?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Главный обман 2010-х: почему 3D-телевизоры исчезли так же быстро, как появились

В 2010 году казалось, что телевидение переживает второе рождение: с конвейеров сходили экраны, обещавшие глубину, объём и полное погружение. Семь лет спустя ни один крупный производитель уже не...

Обзор Snowsky Retro Nano: недорогой беспроводной ЦАП от FiiO

Как многим известно, компания FiiO, дабы избежать путаницы в своем модельном ряду, породила ещё один бренд: Snowsky. Делает он ровно тоже самое, с таким же железом и софтом, но в более простом...

Обход ГОСТа на ВЭФ Спидола-232: как советские радиолюбители открывали 100-метровый диапазон

ВЭФ Спидола-232 выпускал Рижский государственный электротехнический завод ВЭФ, с первого квартала 1979 года. Переносной приёмник второго класса сложности, вес 3,4 килограмма, габариты 260х360х110...

Двести лет без солнца: что скрывает легенда о Фимбульвинтере

Весна должна была прийти. Люди ждали, когда земля прогреется, взойдут посевы и скот снова можно будет выгнать на пастбища. Но солнце оставалось тусклым, лето не приносило привычного тепла, а запасы...

Клэм-чаудер: как один американский суп разделился на белую и красную версии

Клэм-чаудер кажется блюдом, которое должно пахнуть морем сильнее, чем спором. Но на северо-востоке США одна миска супа способна выдать региональную принадлежность. В Новой Англии ждут светлую...

Песок рисует звук: опыты Хладни с вибрирующими металлическими пластинами

В конце XVIII века звук можно было услышать, измерить высотой тона или описать движением струны, но почти невозможно увидеть. Эрнст Хладни нашёл способ заставить колебание оставить рисунок. Он брал...