Czy turbulencje są niebezpieczne? Co naprawdę mówią dane o bezpieczeństwie

Najważniejsze fakty

• Przepisy USA wymagają, by konstrukcja samolotu pasażerskiego wytrzymywała przeciążenie co najmniej 2,5 g, czyli 2,5-krotność normalnego ciężaru [1].
• Na to obciążenie graniczne nakłada się współczynnik bezpieczeństwa 1,5, a konstrukcja musi utrzymać wynikające z tego „obciążenie niszczące” przez co najmniej 3 sekundy bez zniszczenia [2][3].
• Samoloty projektuje się też na ostre pionowe podmuchy o prędkości 17 m/s (56 stóp/s) na poziomie morza, malejące do 13,4 m/s (44 stóp/s) na wysokości 4600 m (15 000 stóp) [4].
• W latach 2009–2018 turbulencje spowodowały 111 wypadków amerykańskich linii lotniczych; w żadnym samolot nie został poważnie uszkodzony [5].
• Członkowie personelu pokładowego stanowili 78,9% ciężko rannych; tylko 1 ze 123 ciężko rannych osób miała udokumentowany zapięty pas [5].
• Turbulencje burzowe występowały w 57,7% tych wypadków, a turbulencje czystego nieba w 28,8% [5].
• W raporcie z 2021 roku NTSB podał 28 grudnia 1997 roku jako datę ostatniego śmiertelnego wypadku turbulencyjnego amerykańskich linii [5].

Czy turbulencje są niebezpieczne? Krótka wersja

Turbulencje to nierówne powietrze: wiry, fale oraz prądy wznoszące i opadające, które kołyszą samolotem jak łódką na wzburzonym jeziorze. Wydają się dramatyczne, bo nasze ciało bardzo czule wyczuwa nawet małe zmiany w górę i w dół, ale samolot jest zbudowany na dużo więcej niż wstrząsy, które czujesz podczas zwykłego lotu.

Niebezpieczeństwo, które pokazują dane, nie dotyczy samolotu. Dotyczy ludzi i luźnych przedmiotów w kabinie. Amerykańska Krajowa Rada Bezpieczeństwa Transportu (NTSB) ujęła to jasno: siedzenie z zapiętym pasem to najskuteczniejszy sposób, by uniknąć obrażeń w turbulencjach [5].

Czy turbulencje mogą rozbić samolot?

W przypadku nowoczesnego samolotu pasażerskiego jest to skrajnie mało prawdopodobne. Oto dlaczego.

Konstrukcja ma duże zapasy. Zgodnie z amerykańskimi przepisami certyfikacyjnymi samolot pasażerski musi wytrzymać przeciążenie co najmniej 2,5 g [1]. Przeciążenie mówi, ile razy więcej niż ciężar samolotu dźwigają w danej chwili skrzydła: 1 g to zwykły lot poziomy. Przy tym obciążeniu granicznym konstrukcja nie może się trwale odkształcić [3]. Potem dochodzi współczynnik bezpieczeństwa 1,5 [2], a konstrukcja musi utrzymać takie obciążenie niszczące przez co najmniej 3 sekundy bez zniszczenia [3].

Jest projektowana także na podmuchy. Osobne przepisy wymagają, by samolot wytrzymał ostre pionowe podmuchy o prędkości 17 m/s na poziomie morza, 13,4 m/s na wysokości 4600 m i ok. 6,4 m/s (21 stóp/s) na wysokości ok. 18 300 m (60 000 stóp) [4].

Statystyki to potwierdzają. W badaniu NTSB wypadków turbulencyjnych amerykańskich linii z lat 2009–2018 żaden ze 111 wypadków nie spowodował poważnego uszkodzenia samolotu. Pięć spowodowało drobne szkody, głównie w wyposażeniu kabiny, takim jak fotele, panele sufitowe i schowki na bagaż [5].

Piloci starają się też omijać najgorsze powietrze. Oficjalne ostrzeżenia SIGMET wskazują silne turbulencje, żeby dało się zaplanować lot z dala od nich, a załogi dzielą się tym, co napotkały, w raportach pilotów. Więcej w poradniku PIREP i SIGMET (po angielsku), a o tym, jak samemu sprawdzić swoją trasę, w poradniku prognoza turbulencji.

Kto naprawdę odnosi obrażenia w turbulencjach?

Badanie bezpieczeństwa NTSB z 2021 roku to najdokładniejsze publiczne spojrzenie na obrażenia w turbulencjach na pokładach amerykańskich linii. Jego wyniki dla lat 2009–2018 [5]:

„Wypadek” ma tu konkretne znaczenie: zdarzenie staje się wypadkiem, gdy ktoś zostaje ciężko ranny albo samolot zostaje poważnie uszkodzony [5]. Turbulencje są więc na szczycie tej listy nie dlatego, że zagrażają samolotom, ale dlatego, że czasem ranią kogoś, kto akurat stoi.

Personel pokładowy ponosi większość ryzyka, bo w pracy jest na nogach. Spośród obrażeń stewardes i stewardów ze znanym miejscem zdarzenia 88,1% wydarzyło się w tylnej części kabiny, głównie w tylnej kuchni [5]. Jeśli zastanawiasz się, gdzie trzęsie najmniej, przeczytaj poradnik gdzie usiąść w samolocie.

W Polsce wypadki i poważne incydenty cywilnych statków powietrznych bada Państwowa Komisja Badania Wypadków Lotniczych (PKBWL). Jej celem jest ustalenie przyczyn i wydawanie zaleceń dotyczących bezpieczeństwa, a nie orzekanie o winie [13].

Jak powstają turbulencje?

Turbulencje pojawiają się, gdy samolot leci przez powietrze, które porusza się nierówno. Powietrze zachowuje się podobnie do wody: płynie prądami, tworzy wiry wokół przeszkód i fale tam, gdzie spotykają się warstwy o różnej prędkości. NTSB dzieli turbulencje według źródła na pięć rodzajów [5]:

Turbulencje czystego nieba i prąd strumieniowy

Turbulencje czystego nieba (CAT) to turbulencje na średnich i dużych wysokościach wywołane silnym uskokiem wiatru, bez chmur, które by je zdradzały [11]. To o nie chodzi, gdy ktoś mówi, że „zatrzęsło znikąd”.

Głównym winowajcą jest prąd strumieniowy: stosunkowo wąskie pasma silnego wiatru w górnej atmosferze, zwykle na wysokości ok. 9100 m (30 000 stóp), w przedziale ok. 6–13 km (4–8 mil), w których wiatr może przekraczać 440 km/h (275 mph) [8]. Powstają tam, gdzie spotyka się ciepłe i zimne powietrze, i są najsilniejsze zimą, gdy ta różnica temperatur jest największa [8]. Według Światowej Organizacji Meteorologicznej turbulencje mogą występować blisko krawędzi prądu strumieniowego, na wysokościach, na których latają samoloty pasażerskie [11].

Dlaczego szybki wiatr powoduje wstrząsy? Bo jego prędkość gwałtownie zmienia się z wysokością. Tam, gdzie jedna warstwa powietrza szybko sunie po drugiej, granica między nimi może zwijać się w fale, tak jak wiatr robi fale na wodzie. Meteorolodzy mierzą ten punkt krytyczny liczbą Richardsona: gdy uskok wiatru przeważa nad stabilnością powietrza (wartość poniżej ok. 0,25), mogą powstać fale Kelvina-Helmholtza, które załamują się w turbulencje [6].

CAT trudno wykryć z wyprzedzeniem. Nie widać jej na radarze pogodowym samolotu, a teledetekcja z trudem wychwytuje ją przed samolotem [6]. Modele pogody też nie widzą małych wirów wprost, dlatego meteorolodzy liczą z wiatrów modelu wskaźniki turbulencji [6]. Tak właśnie działa prognoza turbulencji.

Burze i konwekcja

Konwekcja to pionowy ruch ciepła i wilgoci w atmosferze, zwłaszcza w prądach wznoszących i zstępujących [5]. Burze to jej najbardziej znana postać, ale nie jedyna [5]: kłębiaste chmury cumulus w ciepły dzień to mniejsze oznaki tego samego unoszącego się powietrza. Wytyczne WMO mówią wprost: konwekcji zawsze towarzyszą turbulencje [11].

Turbulencje burzowe najczęściej wiążą się z obrażeniami: występowały w 57,7% wypadków turbulencyjnych amerykańskich linii w latach 2009–2018 [5]. To jednak także przyczyna, której najłatwiej uniknąć: burze widać na radarze pogodowym, a piloci je omijają. To jeden z powodów, dla których znak „zapiąć pasy” często zapala się przy chmurach, podczas wznoszenia i zniżania.

Fale górskie

Fale górskie to falowanie powietrza w górę i w dół po zawietrznej stronie gór [9]. Wyobraź sobie wodę przepływającą nad kamieniem w strumieniu: za nim tworzą się zmarszczki.

Powstają zwykle, gdy [9]:

• wiatr wieje w granicach 30 stopni od prostopadłej do grzbietu i niewiele zmienia kierunek z wysokością;
• wiatr na wysokości grzbietu przekracza ok. 28 km/h (15 węzłów) i rośnie z wysokością;
• tuż nad górami leży warstwa stabilnego powietrza (inwersja).

W falach prądy pionowe mogą osiągać ok. 600 m (2000 stóp) na minutę [9]. Gdy powietrze jest wilgotne, na grzbietach fal mogą tworzyć się gładkie, soczewkowate chmury, widoczny znak, że fale są obecne [9]. Meteorolodzy wydają prognozy i ostrzeżenia przed falami górskimi, a amerykańskie mapy prognoz turbulencji je uwzględniają [12]. Najczęściej poczujesz je na długich trasach nad Górami Skalistymi, Alpami czy Andami.

Turbulencje przy ziemi

Blisko ziemi wiatr ociera się o wzgórza, drzewa i budynki i rozpada się na wiry, trochę jak woda spływająca po kamienistym dnie potoku. NTSB nazywa to turbulencjami od ukształtowania powierzchni: tarciem powietrza o nierówny teren i budowle [5]. Czujesz je głównie w wietrzne dni podczas startu i ostatnich minut przed lądowaniem. Są krótkie i to przez nie lądowanie w wietrze bywa trochę chybotliwe, a piloci stale je ćwiczą.

Turbulencje w śladzie za samolotem

Każde skrzydło, które wytwarza siłę nośną, zostawia za końcówkami dwa wirujące wiry [10]. Im cięższy samolot, tym silniejsze wiry, a najsilniejsze tworzą duże samoloty szerokokadłubowe [10]. Wiry opadają po powstaniu, dryfują z wiatrem i zwykle zanikają po jednej do trzech minut [10]. Kontrolerzy ruchu lotniczego utrzymują odstępy między samolotami, większe za cięższymi maszynami, żeby ślad zdążył opaść i osłabnąć [10]. W rzadkich sytuacjach, gdy samolot na wysokości przelotowej przetnie stary ślad, pasażerowie czują zwykle krótkie, ostre szarpnięcie lub przechył.

Jak zachować bezpieczeństwo w turbulencjach

Dane wskazują kilka prostych nawyków:

1. Trzymaj zapięty pas, gdy tylko siedzisz, nawet gdy znak jest wyłączony. Ciasno i nisko na biodrach.
2. Stosuj się do znaku „zapiąć pasy” i poleceń załogi. Gdy znak się zapali, wróć na miejsce.
3. Korzystaj z toalety, gdy jest spokojnie, najlepiej przed rozpoczęciem zniżania, bo mniej więcej połowa wypadków turbulencyjnych zdarza się podczas zniżania lub podejścia do lądowania [5].
4. Chowaj ciężkie torby pod fotel przed sobą albo do zamkniętego schowka.
5. Trzymaj gorące napoje na stoliku, a nie w ręce, gdy trzęsie.

Jeśli podróżujesz z niemowlęciem, warto wiedzieć, że NTSB wezwał do badań, które pomogą zwiększyć dobrowolne korzystanie z atestowanych fotelików dla dzieci poniżej 2 lat [5]. Zapytaj swoją linię lotniczą, czy możesz zabrać fotelik.

Czy turbulencji jest coraz więcej?

Trochę więcej, tak. Badanie z 2023 roku w Geophysical Research Letters, oparte na 21 sposobach obliczania turbulencji dla lat 1979–2020, wykazało, że w typowym punkcie nad Północnym Atlantykiem na wysokości przelotowej roczny czas z silnymi lub silniejszymi turbulencjami czystego nieba wzrósł o 55%, z 17,7 godziny w 1979 roku do 27,4 godziny w 2020 roku [6]. Czas z umiarkowanymi lub silniejszymi wzrósł o 37%, a z lekkimi lub silniejszymi o 17% [6]. Największe wzrosty dotyczyły nieba nad USA i Północnym Atlantykiem [6], czyli także tras z Polski do Ameryki Północnej.

Warto pamiętać o dwóch rzeczach. Nawet po tym wzroście silne turbulencje czystego nieba występowały w tym punkcie przez ok. 27 godzin w roku, który ma ok. 8800 godzin. A to samo badanie zauważa, że coraz lepsze prognozy powinny zmniejszać szansę, że samolot faktycznie na nie trafi [6].

Dlaczego turbulencje wydają się groźniejsze, niż są

W kabinie spadek o kilka metrów może wydawać się runięciem w dół. Nawet podczas rzadkiego, silnego zdarzenia z 2024 roku, w którym ranni zostali pasażerowie i załoga, śledczy zarejestrowali spadek wysokości o 54 m (178 stóp) [7]. Według wstępnego raportu nagła zmiana prawdopodobnie sprawiła, że osoby bez zapiętych pasów uniosły się w powietrze [7]. Samolot zmienił kurs na inne lotnisko i wylądował [7].

To zdarzenie jest wyjątkiem, nie regułą, a jego lekcja jest taka sama jak wniosek NTSB: osoby z zapiętymi pasami zostają w fotelach. Co dokładnie oznaczają turbulencje lekkie, umiarkowane i silne, wyjaśnia poradnik poziomy turbulencji (po angielsku).

Strach potęgują też dźwięki: skrzypienie paneli w kabinie, zmiana szumu silników czy stuk podwozia. Prawie wszystkie są zupełnie zwyczajne, a co oznacza każdy z nich, wyjaśniamy w poradniku co oznaczają dźwięki w samolocie. Jeśli turbulencje to główne źródło twojego lęku, zajrzyj też do poradnika strach przed lataniem samolotem.

Jak pomaga Sorapuff

Miernik wstrząsów w Sorapuff działa w trybie samolotowym, dzięki czujnikom ruchu w twoim telefonie. Pokazuje każdy wstrząs w g tuż obok 2,5 g, na które zbudowano samolot, ze spokojną wskazówką, która nie drga nerwowo, a po lądowaniu Raport wstrząsów mówi, jaką część tego zapasu wykorzystał twój największy wstrząs. Miernik jest za darmo (cennik, po angielsku). To informacja, a nie urządzenie bezpieczeństwa: zawsze słuchaj poleceń załogi.

Najczęstsze pytania

Czy turbulencje mogą rozbić samolot?

W przypadku nowoczesnego samolotu pasażerskiego w normalnej eksploatacji jest to skrajnie mało prawdopodobne. Samoloty są certyfikowane na co najmniej 2,5 g bez uszkodzeń, z dodatkowym współczynnikiem bezpieczeństwa 1,5, i projektowane na silne pionowe podmuchy. W badaniu NTSB 111 wypadków turbulencyjnych amerykańskich linii z lat 2009–2018 żaden nie uszkodził poważnie samolotu. Ryzyko dotyczy osób bez zapiętych pasów.

Czy turbulencje mogą złamać skrzydło samolotu?

Skrzydła są projektowane i testowane na obciążenia dużo większe niż w zwykłych turbulencjach. Przepisy USA wymagają, by konstrukcja wytrzymała obciążenie graniczne, co najmniej 2,5 g, bez trwałego odkształcenia, a 1,5 raza więcej przez co najmniej 3 sekundy bez zniszczenia. Skrzydła są też zbudowane tak, by się uginać, więc ruch ich końcówek podczas wstrząsów jest normalny.

Jak powstają turbulencje?

Turbulencje powstają, gdy samolot leci przez powietrze, które porusza się nierówno: przez wiry, fale oraz prądy wznoszące i opadające. Główne przyczyny to uskok wiatru przy prądzie strumieniowym (turbulencje czystego nieba), burze i konwekcja, fale górskie, wiatr przy ziemi oraz ślad za innymi samolotami. Większość z nich da się przewidzieć albo ominąć; najtrudniej dostrzec turbulencje czystego nieba.

Czym są turbulencje czystego nieba?

To wstrząsy na średnich i dużych wysokościach wywołane silnym uskokiem wiatru, zwykle przy prądzie strumieniowym, w powietrzu bez chmur, które by je zdradzały. Ponieważ są niewidoczne i nie pokazuje ich radar pogodowy, najczęściej wydają się pojawiać „znikąd”. Meteorolodzy przewidują je na podstawie wiatrów z modeli pogody, a piloci przekazują sobie raporty o nich.

Czy silne turbulencje w samolocie są niebezpieczne?

Silne turbulencje są rzadkie i mogą zranić osoby bez zapiętych pasów, bo powodują duże, nagłe zmiany wysokości i rzucają luźnymi przedmiotami. Piloci starają się ich unikać dzięki oficjalnym ostrzeżeniom SIGMET i raportom innych pilotów. Gdy zapali się znak „zapiąć pasy”, usiądź i zapnij pas ciasno. Pasażer z zapiętym pasem jest bardzo dobrze chroniony.

Dlaczego piloci włączają znak „zapiąć pasy”, choć prawie nie trzęsie?

Bo turbulencje mogą szybko się zmienić, a zapięty pas to najlepsza ochrona, jaka istnieje. Piloci często włączają znak, gdy spodziewają się wstrząsów przed sobą na podstawie prognoz, raportów pilotów lub radaru. Nie znaczy to, że samolot ma kłopoty. Znaczy, że załoga chce, by wszyscy siedzieli, zanim zacznie mocniej trząść.

Źródła

1. 14 CFR § 25.337, Limit maneuvering load factors, Legal Information Institute (Cornell Law School)
2. 14 CFR § 25.303, Factor of safety, Legal Information Institute (Cornell Law School)
3. 14 CFR § 25.305, Strength and deformation, Legal Information Institute (Cornell Law School)
4. 14 CFR § 25.341, Gust and turbulence loads, Legal Information Institute (Cornell Law School)
5. Preventing Turbulence-Related Injuries in Air Carrier Operations Conducted Under Title 14 CFR Part 121, Safety Research Report SS-21/01 (2021), NTSB
6. Evidence for Large Increases in Clear-Air Turbulence Over the Past Four Decades, Geophysical Research Letters (2023)
7. Transport Safety Investigation Bureau Preliminary Investigation Findings of Incident Involving SQ321 (May 29, 2024), Ministry of Transport, Singapore
8. The Jet Stream, NOAA JetStream: An Online School for Weather
9. Mountain Waves, SKYbrary Aviation Safety
10. Wake Vortex Turbulence, SKYbrary Aviation Safety
11. Aviation Hazards: Turbulence and Wind Shear, World Meteorological Organization
12. Graphical Forecasts for Aviation help: Turbulence, Aviation Weather Center (NOAA)
13. O Komisji (Misja PKBWL), Państwowa Komisja Badania Wypadków Lotniczych