飞机平流层飞行为什么颠簸（大气湍流之晴空颠簸）
飞机平流层飞行为什么颠簸（大气湍流之晴空颠簸）因为坐飞机假如遇到“CAT”听话，别瞎浪即使在安全带指示灯没亮的阶段喝奶茶记得去冰听人言记得走心
01.看不见的“CAT”
友情提示
坐飞机的时候
请系好安全带
即使在安全带指示灯没亮的阶段
喝奶茶记得去冰
听人言记得走心
听话，别瞎浪
因为坐飞机假如遇到“CAT”
没系安全带的你，真的未必能浪得过它
….
什么是CAT？
CAT
是民航中Clear Air Turbulence的简称
也就是晴空颠簸的意思
那为什么CAT是“看不见”的？
你非要这么杠，也可以
…
从上期内容中
《
飞机颠簸指南 | 大气湍流之雷暴云
》
我们可以得知
雷暴伴随的颠簸，大部分是可以提前预见的
因为可以借助机载气象雷达提前对雷暴云进行识别分析，之后采取安全距离绕飞的原则，避开雷暴伴随的颠簸等恶劣天气影响......
但CAT从本质上来讲
是属于干性湍流
所以很难通过目视或者机载气象雷达进行识别
因此CAT是“看不见”的颠簸
即使聪明如你我
02.晴空湍流 | 晴空颠簸
晴空湍流区产生的颠簸，称为晴空颠簸
在航空气象学上，常把出现在6000米以上高度，且与对流云无关的湍流称为晴空湍流，飞机在晴空湍流区飞行时产生的颠簸称之为晴空颠簸。
实际上，关于晴空湍流和晴空颠簸，并非严格地只限于晴空。在对流云外区域，比如卷云、荚状云内部或者其附近的颠簸，以及某些情况下雷暴附近的晴空内的颠簸，都属于晴空颠簸的范畴……
对于晴空颠簸的观测和预报
是整个民航界的一大技术难点
一方面由于湍流本身属于中小尺度系统，而用于日常气象分析的观测资料，无论从时间尺度还是空间尺度上来看，都不够精细，观测效果如同“大网捞小鱼”。
另一方面晴空湍流本身没有明显征兆可以用于其位置和强度的识别，因此就目前手段而言，晴空颠簸是很难准确预测的…..
所以，即便现在蓝天白云，晴空万里
没准待会就突然“暴风雨”
….
一个不留神
友谊的小床…小船说翻也就给你翻了
这样说的话
CAT命题貌似相当的无解了
那我们签派放行或者执飞航班的时候
岂不是得运用“佛系”思想
去对待晴空颠簸？
….
作为新时代共产主义接班人
我的回答是：
“目前为止…”
但是，尽管如此
我们还是有办法的
目前气象上对于晴空颠簸的预报，是在大尺度数值预报颠簸指导产品的基础上，结合天气系统分析，再根据预报员经验，综合判断某一区域出现晴空颠簸的可能性以及影响程度，使用潜势预报来指导飞行，从而一定程度上降低遭遇晴空颠簸的概率…...
高空急流和高空槽
是产生晴空颠簸最主要的区域
接下来我们将重点介绍这两部分内容
03.晴空颠簸 | 高空急流
高空急流附近是出现晴空颠簸的主要区域之一
高空急流，是指高空风速在30米/秒以上的狭窄强风带，常见的急流类型，从赤道到极地分别为：副热带急流、极锋急流和极夜急流。极夜急流位于冬季北极圈附近的平流层，对我国上空的飞行活动影响较小。极锋急流、副热带急流分别位于极地和中纬度，中纬度和热带地区的对流层顶的断裂处......
由于地球地转偏向力的作用
高空急流的走向一般都是自西向东
所以也称为西风急流
西风急流与地球三圈环流的关系
详见《
西风急流是怎么炼成的？
》….
当高空急流的风速超过110KT
就有可能会引起晴空颠簸
并且风速越大，引发晴空颠簸的可能性就越大。这里需要说明的是，晴空颠簸的产生并不是直接由急流带中大风区造成的，而是因为急流带与周围环境气流，或者不同急流之间，比较容易存在较大的风向或者风速上的切变，这样就容易引发大气波动或翻转现象，从而产生颠簸……
环境风场存在风切变，是引发颠簸产生的重要原因之一，基于这一原因，目前民航业内一般通过计算风切变的水平分量和垂直分量，来判断颠簸产生的概率。
Jeppesen飞行计划中的MXSH参数
就是通过计算平均1000ft的风速矢量差
得出参数作为飞行过程中颠簸情况的参考
（对公式有兴趣的同学可以自行度娘）
这里需要重点说明的是，MXSH表示的是垂直方向上的最大风切变指数，所以不能简单粗暴地将其作为“颠簸指数”来应用，更加不能作为“颠簸强度”的指示参数。比如业内默认的MXSH参数在1-5为轻度颠簸、6-10为中度颠簸、10以上为严重颠簸。我相信，你肯定也这样用过，但是严格意义上来讲，这个是不准确，不严谨的。
Jeppesen公司自己在JetPlan user manual第39章公式介绍中也强调过，该算法没有对应任何ICAO的颠簸标准，并且也无法直接反映对应的颠簸程度。垂直风切变与颠簸有一定的关系，但并不绝对，垂直风切变只是众多产生晴空颠簸因素中的一个。垂直风切变指数越大的区域，只能说明越有可能产生颠簸，而垂直风切变指数小的区域，也并不意味着没有严重颠簸影响，虽然概率比较小。所以MXSH只作为放行参考，重要天气预告图，飞行机组的报告是关于颠簸的重要放行依据。当然，即使如此，大家还是以自家公司运行手册为准.....
一般来讲，当垂直切变每 300 米（1000 英尺）超过 5 海里/小时，或者水平切变每 240 公里（150 英里）超过 40海里/小时，就有可能出现中度的晴空颠簸……
实际上ICAO认定的真正的颠簸指数，是涡旋耗散率指数，即EDR指数。它是根据飞行过程中，飞机传感器实时探测到的EDR的平均值和峰值，相互对应得出的EDR指数。EDR指数在1-5为轻度颠簸，6-14为中度颠簸，15-27为严重颠簸。详情见ICAO附件三......
所以业内经验“5”以上是中度颠簸
准确的说，是EDR指数
而并非有人误用的MXSH值
当然，提醒总是好的
关于颠簸指数的讨论
这里就不做过多展开
先挖个坑，有空再填
让我们回归正题
晴空颠簸比较容易出现在高空急流的哪些区域呢？
以中纬度地区极锋急流为例
晴空颠簸最常见于以下四个区域：
1、对流层顶附近：对流层顶出现断裂，且坡度较陡的区域，往往有较强乱流出现。如右图中急流上方倾斜的对流层顶位置（晴空颠簸区1）；
2、急流轴低压一侧下方：急流轴下方的急流锋内部区域，通常存在比其他区域更大的风速和风向切变，所以该区域出现颠簸的概率是最大的（晴空颠簸区2）；
3、两股急流汇合区域：通常情况下为极锋急流与副热带急流汇合区域，因为不同急流风向和风速上的较大差异，所以该区域更容易引发晴空颠簸；
4、急流轴靠近极地一侧：当300百帕等压面上，显示150海里（纬度2.5º）范围内风速变化超过20 海里/小时，此处存在足以产生晴空颠簸的水平风切变；
最后需要重点提醒的是：
由于极锋急流和副热带急流都具有冬强夏弱的特点，所以晴空颠簸发生的概率，冬季要比夏季出现的几率要大很多，在即将进入的冬春季航班运行，需要特别留意急流伴随的颠簸的影响......
04.晴空颠簸 | 高空槽
深的高空槽，也是比较容易引发晴空颠簸的区域
高空槽是指活动在对流层中层西风带上的短波槽，又称高空低压槽，一次高空槽活动是反映不同纬度间冷暖空气交换的过程......
在高空槽的槽后，会伴随一定强度的冷平流。冷平流的出现，会造成水平方向上温度梯度的增大，而温度梯度的增加是有利于晴空颠簸的产生。一方面由于热成风效应，高空风速会进一步加大，另一方面对流层顶也更容易出现断裂或重叠的现象......
假如你像金牛座的同学一样
喜欢刨根问底
就是想知道高空槽里面的冷平流
对晴空颠簸出现的位置到底有何影响
那么我们从专业的气象角度
来分析一下
一般气象上会分析500百帕等压面上
高空槽和温度槽的相对位置
1、温度槽落后于高空槽位置：此时槽后冷平流较强，高空槽处于加深发展的阶段，晴空颠簸的区域比较容易出现在温度槽的槽前至高空槽底部的区域，包括槽线位置上（如左图）；
2、温度槽与高空槽位置一致：虽然冷暖平流不明显，但此时高空槽发展最为鼎盛，晴空颠簸比较容易出现在高空槽槽前位置，包括槽线（如右图）；
是不是稍微有一点点懵？
那我们来简单粗暴地偷个懒
那就是在高空槽的槽前、槽后以及槽线位置上
都有很可能碰到晴空颠簸的影响
高空槽这货儿，还是挺不安全的
05.晴空颠簸 | PLUS
重点介绍完高空急流和高空槽中CAT的分布
最后大家给大家介绍几种CAT PLUS版本
1高空急流 深的低压槽
高空急流叠加上低压槽的效果，在急流靠近低压一侧，锋面及锋面后部出现晴空颠簸的可能性会加大....
2高空急流 高空脊
当有高空急流穿过高空脊时，急流作用会导致高空脊的振幅加大，也就是弯曲度增加，因此晴空颠簸出现的可能性也就加大，并且这种情况下出现晴空颠簸的概率，比在急流穿过高空槽时还要明显......
3高空急流 气旋发展
当高空急流的下方出现成熟的气旋发展，晴空颠簸出现的位置一般位于气旋北侧，高空急流附近及其右侧区域......
4高空急流 山地波
当有急流位于山区附近，急流本身特点加上山地波效应，会使得山地波会向上发展至整个对流层、甚至到达平流层，因而也能产生属于晴空颠簸的影响......
06.晴空颠簸 | 建议措施
1航前准备阶段
作为签派员：应当收集好与颠簸相关的气象信息，包括重要天气预告图、SIGEMT或AIRMET报文中关于颠簸的位置、高度、强度的描述，并参考飞行计划中的风切变指数或者其他一些航路预报的产品，做好飞行讲解工作。更加精细的分析，可以利用卫星云图中卷云带的分布，来识别高空急流的位置......
如何利用卷云识别急流
可以参照《
老板，来碗横向波动云线
》
作为飞行员：在与签派沟通过程中，如果预期航路上会有颠簸影响，包括晴空颠簸，那应当根据自家航企的《运行手册》及SOP相关章节，提前建立情景意识，做好空中颠簸处置预案，尽可能地去避免颠簸可能造成的不利影响……
2飞行阶段
以下措施主要针对由西风急流引起的颠簸：
1、沿着急流方向飞行时：
如果遭遇颠簸，机组应改变当前飞行高度层或航向，因为此类颠簸区顺着急流带，既不厚又不宽。
2、横穿急流带飞行时：
如果遭遇颠簸，此类颠簸区通常不会太宽，无需改变当前飞行高度层或航向。
3、陡的槽线区域飞行时：
如果风速、风向突然变化造成颠簸，建议穿越槽线，而不是平行槽线飞行。
4、在穿越倾斜的对流层顶飞行时：
如果遭遇颠簸，注意观察外界温度。保持高度巡航时，穿越对流层顶时的温度最低。在倾斜的对流层顶的靠近平流层一侧飞行时，温度突然发生变化的区域最容易出现颠簸（此处通常存在对流层顶的断层）。
5、当穿越急流带时，最好能够随着温度上升而爬升，随着温度降低而下降。
6、注意监听无线电：
其它飞机的报告非常重要。如果遭遇晴空颠簸，尽量向管制员详细报告情况。
参考资料：《航空器驾驶员指南-雷暴、晴空颠簸和低空风切变》
“不知者，更应敬畏”
07.晴空颠簸 | 未来科技
1EDR数据组网
EDR（Energy dissipation rate） 即大气涡旋耗散率，仍然是目前世界上公认的最先进的颠簸算法之一。
目前在欧美地区已经有很多航空公司在其运行的机型上，成功地部署EDR算法，利用AMDAR测量的风温数据估算EDR指数，并通过ACARS实时数据传输，将航路颠簸信息下传至地面，通过数据组网实现同步图形化显示，提高颠簸监测和预警能力，经验证已经能够十分准确的探测大气湍流强度，进而反映空中颠簸的情况。
国内航空公司方面，目前厦航在与NCAR和Delta的合作中，也已完全掌握包括飞机部署、数据传输、地面解码在内的整套EDR数据采集技术，弥补了亚太地区大气颠簸数据监测的空白。
2018年初，厦航已与华航就EDR共享达成合作意向，相信未来，会有越来越多的航空公司和研究机构共同参与，实现亚太地区EDR数字监控和数据共享，从而实现更为有效的颠簸风险管控....
2机载激光雷达Lidar
2012年，波音公司首次推出EcoDemonstrator项目，采用美国航空公司提供的一架新一代737-800飞机。利用该项目对波音商业飞机的配置进行重新设计，并以此作为新技术的评价测试平台。
2018年波音公司与日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）合作，在EcoDemonstrator项目中采用飞机装载激光雷达，通过探测机身前方的气溶胶物质，来实现成功模拟前方空气流动特点，从而捕捉机身前方10英里之外的晴空湍流，并对湍流中心位置提前预警，可以提供60S的足够反应时间，供飞行员做出判断和调整飞行策略，未来可能探测距离更远，提前反应时间更长......
想了解更多，可在WIFI环境下戳视频
Lidar技术的应用，相对比EDR探测
对于航路颠簸情况
不仅具有探测能力，还具备了预警功能
“科技，让飞行变得更美好”
过了零点
今天就是国庆节了
在举国欢庆的日子里
还有一群可爱的民航人在继续坚守岗位
默默无闻地
将安全带给千万家
自己给自己点个赞吧
要不，文末也点一个？
文章最后
祝大家国庆节节日快乐
好梦，晚安
然后假期继续上班
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