航空業中晴空湍流常發生在雲層密集的環境以外(即晴空),對流層的中層和上層,有時也發生在平流層的下層。
有必要提醒一下:「晴空」指的並不是萬裡無雲,因為晴空湍流發生時,天空中常有雲量密度較低的捲雲存在。因此捲雲也可以作為一個警示,提醒機組人員注意晴空湍流。
晴空湍流也是一種大氣湍流,根據對中緯度對流層的中層和底層的觀察,這種大氣湍流是由風向或風速的高度變化引起的。
我們可以在大氣的空氣動力學中去討論空間風變化的原因,在急流下方的小範圍內,存在一些強烈的大氣「碰撞」,這種現象被稱為溫帶擾流。
記住,強風梯度對應於強烈的水平溫度變化。在一個恆定的飛行高度層,快速的溫度變化可能會產生較強的湍流。
(視頻:高空500pha的風)
儘管有一些簡單規則和觀測設備可以使用(民航組織強烈建議機組人員積極交換關於湍流的信息),但晴空湍流仍然並不容易確定和量化。由于晴空湍流是自然湍流且其發生具有不規則性和不可預測性:同一地點,現在沒有湍流並不排除幾分鐘後沒有。
湍流體積用水平和垂直面來描述,它的強度由兩個閾值指定:中度和嚴重。這裡說的是湍流體積,並不是湍流的分類,湍流按強度分類請看下圖:
飛機在易發生湍流的區域停留的時間越長,遭遇湍流的可能性越大。正如數字運行模型提供的觀測或預報所揭示的那樣,當前的定位、量化和預報方法都是基於風向和/或風速高強梯度的發現。
(圖片來源於:flightradar24)
A圖黃褐色區域為水平區域上看到的湍流可能發生的區域。
B圖黃褐色區域則為垂直方向(等壓線表示)看到的湍流可能發生的區域。
C圖用等風速線輪廓來標記湍流區,紅色表示湍流最嚴重的的區域。
C圖中仔細觀察,對於區域1(接近polar side,即極區一側),水平分布範圍小,因此區域1中的飛機採取水平飛行能夠更加快速的逃離湍流區;對於區域2(接近tropical side,即接近熱帶對流層頂),垂直分布範圍小,因此區域2中的飛機採取垂直飛行能夠更加快速的逃離湍流區。這裡有一條國際規則足以粗略判斷晴空湍流是否存在:當某個地區的水平風切變每185km速度變化為15m/s,垂直風切變每300米速度變化為2.6m/s,相當於水平溫度每222km變化超過5℃。(視頻:氣壓高度500pha溫度分布狀況)
在明顯的高空槽附近(常在中緯度地區發現)或在較高的山脊線附近(更常在低緯度地區發現,通常伴隨卷狀雲),還有其他具有明顯潛在湍流的區域。風向的突然變化是形成湍流的關鍵因素,而不是風速。
最後大家可以觀看下面的視頻(視頻來源於youtube ),詳細了解晴空湍流: