結論： 飛行機が揺れるのは、不規則に動く空気の中を飛ぶからです。渦、波、上昇気流や下降気流が飛行機をゆらします。主な原因は、ジェット気流付近の風のシアー（晴天乱気流）、積乱雲などの対流、山を越える風がつくる山岳波、地表近くの空気の乱れ、ほかの飛行機がつくる後方乱気流の5つ。多くは予報したり避けたりできますが、晴天乱気流は目に見えないので、いちばん見つけにくい揺れです。
要点
- 乱気流は大気中の渦から生まれ、ふつうは原因ごとに、対流、晴天域の風のシアー、山岳波、地表の地形、航空機の後方乱気流に分けられます [1]。
- 2009〜2018年の米国の航空会社の乱気流事故では、57.7%に対流による乱気流が、28.8%に晴天乱気流が関わっていました [1]。
- 日本の2004〜2023年の分析では、雲の中の乱気流が36件中14件（約39%）、晴天乱気流が12件（約33%）で、この2つで約7割を占めていました [8]。
- ジェット気流は上空6〜13 km（4〜8マイル）を吹く細い帯状の強い風で、時速440 km（時速275マイル）を超えることもあります [2]。
- 風のシアーが空気の安定さに比べて強くなりすぎると（リチャードソン数がおよそ0.25を下回ると）、空気が波打って乱気流になることがあります [3]。
- 山岳波は、時速約28 km（15ノット）を超える風が尾根を越えるときにでき、その上下の流れは毎分約600 m（2,000フィート）に達することがあります [4]。
- 飛行機の後ろにできる後方乱気流（翼端渦）は、ふつう1〜3分続き、飛行経路より下へ沈んでいきます [5]。
- 北大西洋上の典型的な地点では、強い晴天乱気流は2020年には1979年より55%多くなっていました [3]。
そもそも乱気流とは？
乱気流とは、空気の不規則な渦巻くような動きで、飛行機を上下や左右にゆらすものです。空気は水とよく似ています。流れをつくり、障害物のまわりに渦をつくり、速さの違う層が出会うところに波を立てます。その中を飛ぶ旅客機は、風のある日に湖を渡るボートのようなものです。
揺れそのものが危ないのかどうかは、飛行機の揺れで落ちる？でデータをもとに解説しています。ここでは、揺れがどこから来るのかを見ていきましょう。NTSBの乱気流の調査では、原因を5つに分けています [1]。よく話題になるものから、局地的なものの順に紹介します。
| 原因 | どこで出会う？ | パイロットに見える？ | どう対処する？ |
|---|---|---|---|
| 晴天乱気流（風のシアー） | 巡航高度、ジェット気流の近く | レーダーには映らない | 予報モデル、パイロット報告、高度の変更 |
| 対流・積乱雲 | 雲や雷雲のまわり。低めの高度にも多い | 雷雲は気象レーダーに映る | 雷雲を避けるルートをとる |
| 山岳波 | 山脈の風下側 | レンズ状の雲で見えることもある | 予報と警報、高度の選び方 |
| 地表付近の（機械的な）乱気流 | 風の強い日の地面の近く | 見えない | 離着陸時に想定済み。短時間 |
| 後方乱気流 | ほかの飛行機の後ろ | 見えない | 管制による間隔の確保 |
1. 晴天乱気流とジェット気流
晴天乱気流（CAT：Clear-Air Turbulence）とは、中・高高度で強い風のシアーによって起きる乱気流で、目印になる雲がありません [6]。「何もないところで急に揺れた」と言うとき、多くはこの揺れです。
主な原因はジェット気流です。ジェット気流は上空を吹く比較的細い帯状の強い風で、ふつうは高度約30,000フィート（約9,000 m）付近、上空6〜13 kmの範囲を流れ、時速440 kmを超えることもあります [2]。暖かい空気と冷たい空気がぶつかるところにでき、その温度差が最も大きくなる冬に最も強くなります [2]。世界気象機関（WMO）の資料も、旅客機が巡航する高さでは、ジェット気流の縁の近くで乱気流が見られることがあるとしています [6]。
なぜ速い風が揺れを生むのでしょうか。高さによって風の速さが急に変わるからです。ある空気の層が別の層の上を速く滑ると、その境目が巻き上がって波になります。風が水面に波を立てるのと同じです。気象学ではこの境目をリチャードソン数で表し、シアーが空気の安定さに勝つと（値がおよそ0.25を下回ると）、ケルビン・ヘルムホルツ波と呼ばれる波ができて、くずれて乱気流になることがあります [3]。
日本のデータでも、晴天乱気流による事故は巡航中に多く、そのほとんどにジェット気流が関わっていました [8]。
晴天乱気流は、前もって見つけるのが難しい揺れです。旅客機が積んでいる気象レーダーには映らず、リモートセンシングでも「航空機の進路の先で事前に観測するのは難しい」とされています [3]。気象モデルも小さな渦を直接は表せないため、予報ではモデルの風から乱気流指数を計算します [3]。それが飛行機の揺れ予想のしくみです。
2. 積乱雲と対流
対流とは、大気の中で熱や水蒸気が上下に運ばれること、とくに上昇気流と下降気流のことです [1]。雷雨がいちばんよく知られていますが、それだけではありません [1]。暖かい日のもくもくした積雲も、規模の小さい同じ上昇気流のしるしです。WMOの資料はシンプルに、対流には必ず乱気流がともなうと述べています [6]。
けがとの関係で最も大きいのが、この対流による乱気流です。2009〜2018年の米国の航空会社の乱気流事故の57.7%に関わっていました [1]。日本の分析でも、最も多かったのは雲の中の乱気流（主に積乱雲などの対流雲によるもの）で、降下中の事故が多くなっていました [8]。一方で、雷雲は気象レーダーに映るので、パイロットが避けて飛べる、いちばん避けやすい原因でもあります。上昇中や降下中、雲の近くでシートベルトサインが点くことが多いのは、このためです。
3. 山岳波
山岳波とは、高い山の風下側で空気が上下に波打つ現象です [4]。川の中の石の上を水が流れると、その後ろに波紋ができるのと同じです。
山岳波ができやすいのは、次のようなときです [4]。
- 風が尾根に対してほぼ直角（30度以内）に吹き、高さによって向きがあまり変わらない
- 尾根の高さで風速が15ノット（時速約28 km）より強く、高くなるほど強まる
- 山のすぐ上に安定した空気の層（逆転層）がある
波の中では、上下の流れが毎分2,000フィート（約600 m）に達することがあります [4]。空気が湿っていると、波の山の部分に、なめらかなレンズ形の「レンズ雲（つるし雲）」ができることがあり、山岳波があるサインになります [4]。山岳波は予報や警報の対象で、米国の乱気流の予報図にも含まれています [7]。ロッキー山脈、アルプス、アンデスを越える長い路線では感じやすくなります。くわしくは揺れやすい路線（英語）へ。
4. 地表付近の（機械的な）乱気流
地面の近くでは、丘や木や建物の上を吹く風が渦になります。岩の多い川底を水が転がるように流れるのと同じです。NTSBはこれを、地表の地形による乱気流、つまり空気と、でこぼこした地形や人工の建物との摩擦によるものとしています [1]。
主に風の強い日の離陸時と、着陸前の最後の数分に感じます。短時間でおさまるもので、風の日の着陸が少しふらふらするのはこのためです。パイロットはこの状況の訓練をいつも積んでいます。
5. 後方乱気流
揚力を生むすべての翼は、両方の翼端の後ろに回転する渦を残していきます [5]。重い飛行機ほど渦は強く、大型のワイドボディ機が最も強い渦をつくります [5]。渦はできたあと沈んでいき、風に流され、ふつうは1〜3分ほど続きます [5]。
航空管制官は、大きな飛行機の後ろほど距離をとるように飛行機の間隔を空け、渦が沈んで弱まる時間をつくっています [5]。巡航中にまれに古い後方乱気流を横切ると、乗客は短く鋭い「ガタン」という揺れや、横に傾く動きを感じることがあります。
季節によって揺れやすさは変わる？
日本のデータには、はっきりした季節の傾向があります。運輸安全委員会の分析では、7〜9月は雲の中の乱気流による事故が多く（12件中9件、75%）、12〜3月は晴天乱気流による事故が多く（11件中8件、約73%）なっていました [8]。夏は積乱雲、冬はジェット気流。ジェット気流が冬に最も強くなるという気象の知識 [2] とも合っています。
地球温暖化で乱気流は増えている？
晴天乱気流については、増えていることを示す研究があります。2023年にGeophysical Research Lettersに発表された研究は、1979〜2020年を21種類の乱気流の計算で分析しました [3]。北大西洋上の典型的な地点では、強い（severe）以上の晴天乱気流が1年間に存在した時間は17.7時間から27.4時間へと55%増え、並以上は37%、軽い揺れ以上は17%増えていました [3]。増え方が最も大きかったのは、米国上空と北大西洋でした [3]。
同じ研究は、乱気流が増えても、予報の進歩によって実際に遭遇する可能性は下がっているはずだとも指摘しています [3]。
揺れる便と揺れない便があるのはなぜ？
原因を組み合わせると、揺れるフライトのほとんどが説明できます。
- ルート： 強いジェット気流に沿って飛ぶ便や、大きな山脈を越える便は、晴天乱気流や山岳波に出会いやすくなります。
- 季節： ジェット気流は冬に最も強く [2]、暖かく湿った季節は積乱雲の影響が大きくなります。
- フライトの段階： 上昇や降下では雲の層や雷雨の近くを通ります。米国の航空会社の乱気流事故の約半分は、降下中や進入中に起きています [1]。
- 時間帯： 揺れにくい時間帯（英語）を参考にしてください。
パイロットどうしが揺れの情報をどう共有しているかは、PIREPとシグメットの解説（英語）で紹介しています。
Sorapuffでできること
Sorapuffのルートの揺れ予報は、目に見えない原因に目を向けます。ルート沿いのNOAA GFSの風をダウンロードし、よく知られた晴天乱気流の指数をスマホの中で計算。aviationweather.govから、雷雨や山岳波の警報（シグメット）と最近のパイロット報告も加えます。数千件の実際のパイロット報告と照らし合わせて確かめていますが、予報は可能性で、約束ではありません。予報1回は無料、Proで予報が無制限になります（価格、英語）。
よくある質問
晴天乱気流とは何ですか？
晴天乱気流とは、中・高高度で強い風のシアーによって起きる揺れで、多くはジェット気流の近く、目印になる雲のない空気の中で起こります。目に見えず気象レーダーにも映らないので、「何もないところで急に揺れた」と感じやすいタイプです。予報はモデルの風から計算され、パイロットどうしも報告で情報を共有しています。
パイロットは乱気流をレーダーで見られないの？
旅客機の気象レーダーは水滴や氷の粒をとらえるので、雷雲や強い雨ははっきり映ります。晴天乱気流は乾いた雲のない空気の中で起きるため、レーダーの電波がはね返るものがありません。そのためパイロットは、予報とほかの飛行機からの報告を頼りにし、揺れが予想されるときはシートベルトサインを点けます。
ジェット気流で飛行機は揺れる？
揺れることがよくあります。ジェット気流は速い風ですが、その中心部は意外と穏やかなこともあります。乱気流ができやすいのは、高さや場所によって風速が急に変わる、その縁の部分です。東へ向かう便は追い風を求めてジェット気流に乗ることが多く、揺れたときは乗務員が高度を変えて穏やかな空気を探します。
山の上を飛ぶと揺れやすいのはなぜ？
山脈を越えて吹く風は、風下側で空気を上下に波打たせることがあります。川の石の後ろにできる波紋のようなものです。この山岳波は、強い風が尾根をまっすぐ横切り、その上に安定した空気があるときにできやすくなります。気象機関が警報を出し、パイロットはできるだけ穏やかに飛べる高度やルートを選びます。
ほかの飛行機のせいで揺れることはある？
あります。どの翼も後ろに2つの回転する渦を残し、重い飛行機ほど渦は強くなります。渦は沈みながら数分で弱まっていきます。管制官が飛行機の間隔を空けて渦が消える時間をつくっているので、乗客が感じることはまれで、感じても短い「ガタン」という揺れがほとんどです。
出典
- Preventing Turbulence-Related Injuries in Air Carrier Operations Conducted Under Title 14 CFR Part 121、安全調査報告書 SS-21/01（2021年）、米国家運輸安全委員会（NTSB）
- The Jet Stream、NOAA JetStream（オンライン気象学校）、米国海洋大気庁
- Evidence for Large Increases in Clear-Air Turbulence Over the Past Four Decades、Geophysical Research Letters（2023年）
- Mountain Waves、SKYbrary Aviation Safety
- Wake Vortex Turbulence、SKYbrary Aviation Safety
- Aviation Hazards: Turbulence and Wind Shear、世界気象機関（WMO）
- Graphical Forecasts for Aviation help: Turbulence、米国航空気象センター（NOAA）
- 運輸安全委員会ダイジェスト第44号 第2章「機体動揺事故の発生状況」（2024年3月）、国土交通省 運輸安全委員会