Hur uppstår turbulens? De fem vanligaste orsakerna, enkelt förklarade

Viktiga fakta

• Turbulens uppstår ur virvlar i atmosfären och delas oftast in efter källa: konvektion, vindskjuvning i klar luft, bergvågor, terrängen nära marken och vakvirvlar efter flygplan [1].
• Konvektiv turbulens fanns med i 57,7 % av de amerikanska flygbolagens turbulensolyckor 2009–2018, och klarluftsturbulens i 28,8 % [1].
• Jetströmmar är smala band av kraftig vind cirka 6–13 km upp som kan blåsa över 440 km/h [2].
• När vindskjuvningen blir tillräckligt stark i förhållande till luftens stabilitet (ett Richardsontal under ungefär 0,25) kan luften brytas upp i vågor och turbulens [3].
• Bergvågor bildas när det blåser mer än 15 knop (cirka 28 km/h) tvärs över en bergskam; strömmarna uppåt och nedåt kan nå 600 meter per minut (2 000 fot per minut) [4].
• Vakvirvlar bakom ett flygplan varar oftast 1–3 minuter och sjunker under dess färdväg [5].
• Vid en typisk punkt över Nordatlanten var svår klarluftsturbulens 55 % vanligare 2020 än 1979 [3].

Vad är turbulens?

Turbulens är oregelbunden, virvlande rörelse i luften som skakar flygplanet upp och ner eller från sida till sida. Luft beter sig ungefär som vatten: den flyter i strömmar, bildar virvlar runt hinder och gör vågor där lager med olika fart möts. Ett trafikflygplan som flyger genom den luften är som en båt som korsar en sjö en blåsig dag.

Och det viktigaste först: för en passagerare med bältet på är turbulens obehaglig, inte farlig. Läs varför i är turbulens farligt.

NTSB:s turbulensstudie delar in den i fem källor [1]. Här är de, från den mest omtalade till den mest lokala.

1. Klarluftsturbulens och jetströmmen

Klarluftsturbulens (på engelska clear-air turbulence, CAT) är turbulens på medelhöga och höga höjder som orsakas av kraftig vindskjuvning, utan moln som visar var den finns [6]. Det är den de flesta menar när de säger "det började skaka från ingenstans".

Den största boven är jetströmmen. Jetströmmar är relativt smala band av kraftig vind högt upp i atmosfären, oftast runt 9 000 meter (30 000 fot) och någonstans mellan 6 och 13 km upp, och de kan nå över 440 km/h [2]. De bildas där varm och kall luft möts, och de är starkast på vintern, när temperaturskillnaden är som störst [2]. WMO skriver att turbulens kan finnas nära jetströmmens kanter på de höjder där trafikflygplan flyger [6].

Varför ger stark vind skakningar? För att farten ändras kraftigt med höjden. Där ett luftlager glider snabbt över ett annat kan gränsen rullas upp i vågor, på samma sätt som vinden gör vågor på vatten. Meteorologer mäter den brytpunkten med Richardsontalet: när skjuvningen tar över luftens stabilitet (ett värde under ungefär 0,25) kan så kallade Kelvin–Helmholtz-vågor bildas och brytas upp i turbulens [3].

Klarluftsturbulens är svår att upptäcka i förväg. Den syns inte på den väderradar som trafikflygplanen har, och den är svår att observera framför ett flygplans färdväg med fjärranalys [3]. Vädermodeller kan inte heller se de små virvlarna direkt, så meteorologer räknar i stället fram turbulensindex ur modellens vindar [3]. Det är så en turbulensprognos fungerar.

2. Åska och konvektion

Konvektion är vertikal rörelse av värme och fukt i atmosfären, särskilt genom uppvindar och nedvindar [1]. Åskväder är den mest kända formen, men inte den enda [1]. Bomullsliknande stackmoln en varm sommardag är mindre tecken på samma stigande luft. WMO uttrycker det enkelt: konvektion är alltid förknippad med turbulens [6].

Konvektiv turbulens betyder mest för skador. I NTSB:s studie av amerikanska flygbolags turbulensolyckor 2009–2018 fanns den med i 57,7 % av dem [1]. Åskväder är samtidigt den lättaste orsaken att undvika: de syns på väderradarn och piloterna styr runt dem. Det är en anledning till att bältesskylten ofta tänds nära moln, under stigning och nedstigning.

3. Bergvågor

Bergvågor är svängningar upp och ner i luften på läsidan av höga berg [4]. Tänk dig vatten som rinner över en sten i en bäck: krusningar bildas bakom den.

De bildas oftast när [4]:

• vinden blåser inom 30 grader från rakt tvärs över bergskammen, utan att ändra riktning mycket med höjden;
• vinden vid bergskammen är starkare än 15 knop (cirka 28 km/h) och ökar med höjden;
• ett stabilt luftlager (en inversion) ligger strax ovanför bergen.

Inne i vågorna kan de vertikala strömmarna nå 600 meter per minut (2 000 fot per minut) [4]. Om luften är fuktig kan släta, linsformade moln (lenticularis) bildas i vågtopparna, ett synligt tecken på att vågor finns [4]. Meteorologer gör prognoser och varningar för bergvågor, och de amerikanska turbulenskartorna visar dem [7]. Långa rutter över Klippiga bergen, Alperna eller Anderna är där du troligast känner dem; se de mest turbulenta rutterna (på engelska). Samma fysik gäller när det blåser hårt tvärs över fjällkedjan, till exempel på väg mellan Sverige och Norge.

4. Turbulens nära marken (mekanisk turbulens)

Nära marken bryts vinden upp i virvlar när den gnids mot kullar, skog och byggnader, ungefär som vatten som forsar över en stenig bäckbotten. NTSB kallar det turbulens från terrängen: friktion mellan luften och ojämn mark eller byggnader [1].

Du känner den mest blåsiga dagar, vid starten och de sista minuterna före landning, till exempel en höststormig dag på Landvetter eller Kastrup. Den är kortvarig, den är anledningen till att landningar kan kännas lite vingliga i blåst, och piloterna tränar på den hela tiden.

5. Vakvirvlar (virvelturbulens)

Varje vinge som ger lyftkraft lämnar två roterande virvlar efter sig från vingspetsarna [5]. Ju tyngre flygplan, desto starkare virvlar, och stora widebody-jetplan gör de starkaste [5]. Virvlarna sjunker oftast efter att de bildats, driver med vinden och varar vanligen mellan en och tre minuter [5].

Flygledarna håller avstånd mellan flygplanen, med större avstånd bakom större plan, så att vakvirvlarna hinner sjunka och avta [5]. De sällsynta gånger ett trafikflygplan korsar en gammal vakvirvel på marschhöjd känner passagerarna oftast en kort, skarp knyck eller rullning.

Gör klimatförändringarna turbulensen värre?

För klarluftsturbulens säger forskningen ja. En studie från 2023 i Geophysical Research Letters analyserade åren 1979–2020 med 21 olika turbulensberäkningar [3]. Vid en typisk punkt över Nordatlanten ökade den årliga tiden med svår eller värre klarluftsturbulens med 55 %, från 17,7 till 27,4 timmar; måttlig eller värre ökade med 37 % och lätt eller värre med 17 % [3]. Ökningarna var störst över USA och Nordatlanten [3], alltså där flygen från Norden till Nordamerika går.

Samma studie påpekar att bättre prognoser borde minska risken att faktiskt hamna i turbulens, även när det finns mer av den [3]. Hur mycket det betyder för din säkerhet läser du i är turbulens farligt.

Varför vissa flyg skakar mer än andra

Lägger du ihop orsakerna förklarar de de flesta skakiga flyg:

• Rutt: flyg längs en kraftig jetström eller över stora bergskedjor möter mer klarluftsturbulens och bergvågor.
• Årstid: jetströmmarna är starkast på vintern [2], medan åskväder spelar större roll i varmt, fuktigt väder, som en sommarcharter till Medelhavet eller ett flyg till Thailand under regnperioden.
• Flygfas: stigning och nedstigning går genom molnlager och åskområden; ungefär hälften av de amerikanska flygbolagens turbulensolyckor sker under nedstigning eller inflygning [1].
• Tid på dygnet: se bästa tiden att flyga för mindre turbulens (på engelska).

Vill du sitta där rörelserna känns minst, läs om var det känns minst turbulens i planet.

Så hjälper Sorapuff

Sorapuffs ruttprognos tittar på de orsaker du inte kan se. Den hämtar NOAA:s GFS-vindar längs din rutt, räknar ut ett välkänt index för klarluftsturbulens i telefonen och lägger till varningar för åska och bergvågor (SIGMET) samt färska pilotrapporter från aviationweather.gov. Den är jämförd med tusentals verkliga pilotrapporter, och den visar en sannolikhet, aldrig ett löfte. En prognos är gratis; Pro ger obegränsat med prognoser (priser).

Vanliga frågor

Vad är klarluftsturbulens?

Klarluftsturbulens är skakningar på medelhöga och höga höjder som orsakas av kraftig vindskjuvning, oftast nära jetströmmen, i luft utan moln som visar var den finns. Eftersom den är osynlig och inte syns på väderradarn är det den typ som oftast känns som att den kom från ingenstans. Meteorologer förutser den ur vädermodellernas vindar, och piloter delar rapporter om den.

Varför kan piloterna inte se turbulens på radarn?

Flygplanets väderradar upptäcker vattendroppar och is, så den visar åskväder och kraftigt regn tydligt. Klarluftsturbulens uppstår i torr, molnfri luft, så det finns inget för radarn att studsa mot. Därför förlitar sig piloterna på prognoser och på rapporter från andra flygplan, och tänder bältesskylten när skakningar väntas.

Ger jetströmmen turbulens?

Ofta, ja. Själva jetströmmen är snabb men kan vara lugn i kärnan. Turbulensen bildas oftast vid kanterna, där vindens fart ändras kraftigt med höjden eller över en sträcka. Flygbolagen gillar att åka med jetströmmen österut för medvindens skull, och besättningen byter höjd för att hitta lugnare luft när det skakar.

Varför skakar det mer över berg?

Vind som blåser tvärs över en bergskedja kan få luften att svänga upp och ner på läsidan, som krusningar bakom en sten i en bäck. Bergvågor bildas lättast när stark vind blåser rakt över en bergskam och stabil luft ligger ovanför. Meteorologer varnar för dem, och piloterna väljer höjd och rutt för att hålla resan så lugn som möjligt.

Kan ett annat flygplan orsaka turbulens?

Ja. Varje vinge lämnar två roterande virvlar efter sig, starkast bakom tunga flygplan. De sjunker och avtar inom några minuter. Flygledarna håller avstånd mellan flygplanen så att virvlarna hinner försvinna, så passagerare känner dem sällan, och när de gör det är det oftast en kort knyck.

Källor

1. Preventing Turbulence-Related Injuries in Air Carrier Operations Conducted Under Title 14 CFR Part 121, Safety Research Report SS-21/01 (2021), NTSB
2. The Jet Stream, NOAA JetStream: An Online School for Weather
3. Evidence for Large Increases in Clear-Air Turbulence Over the Past Four Decades, Geophysical Research Letters (2023)
4. Mountain Waves, SKYbrary Aviation Safety
5. Wake Vortex Turbulence, SKYbrary Aviation Safety
6. Aviation Hazards: Turbulence and Wind Shear, World Meteorological Organization
7. Graphical Forecasts for Aviation help: Turbulence, Aviation Weather Center (NOAA)