飞机颠簸是什么原因？五大来源一次讲清

关键事实

• 颠簸源自大气中的涡旋，通常按来源分为：对流、晴空中的风切变、山地波、地表特征和航空器尾流 [1]。
• 2009 至 2018 年美国航空公司的颠簸事故中，57.7% 有对流颠簸参与，28.8% 有晴空颠簸参与 [1]。
• 急流是距地面约 6 至 13 公里（4 至 8 英里）高空的狭窄强风带，风速可超过 440 公里/小时（275 英里/小时）[2]。
• 当风切变相对于空气的稳定度足够强（理查森数低于约 0.25）时，空气可能卷成波浪并破碎成颠簸 [3]。
• 风速超过 15 节（约 28 公里/小时）的风吹过山脊时会形成山地波，其中的上下气流可达每分钟约 610 米（2,000 英尺）[4]。
• 飞机身后的尾涡通常持续 1 到 3 分钟，并会下沉到它的飞行路径下方 [5]。
• 在北大西洋的一个典型位置，2020 年严重晴空颠簸出现的时间比 1979 年多了 55% [3]。

什么是飞机颠簸？

颠簸是空气中不规则的、打旋的运动，它让飞机上下或左右晃动，在气象上也叫湍流。空气很像水：它会形成气流，在障碍物周围打旋，在速度不同的两层交界处掀起波浪。客机穿过这样的空气，就像小船在有风的湖面上航行。

颠簸让人心里一紧，但飞机的设计强度远远超过这些力；想知道余量有多大，可以读飞机颠簸会有危险吗。

NTSB（美国国家运输安全委员会）的颠簸研究把它分成五个来源 [1]。下面从最常被谈起的，讲到最局部的。

1. 晴空颠簸和急流

晴空颠簸（clear-air turbulence，简称 CAT，也叫晴空湍流）是在中高空由强风切变引起、没有云来标示的颠簸 [6]。人们说“好好的突然就颠起来了”，多半指的就是它。

主要“元凶”是急流。急流是高空中相对狭窄的强风带，通常在约 9,100 米（30,000 英尺）附近，高度在 6 到 13 公里之间，风速可超过 440 公里/小时 [2]。它们形成于冷暖空气交汇的地方，冬季冷暖对比最大，所以急流在冬天最强 [2]。世界气象组织（WMO）的指南指出，在客机巡航的高度上，急流边缘附近可能会有颠簸 [6]。

为什么风快就会颠？因为风速随高度变化得太剧烈。一层空气快速滑过另一层时，交界处会卷起波浪，就像风吹过水面掀起浪花。气象学家用理查森数衡量这个临界点：当风切变压过空气的稳定度（数值低于约 0.25）时，这种开尔文－亥姆霍兹波就可能形成并破碎成颠簸 [3]。

晴空颠簸很难提前发现。客机携带的气象雷达看不到它，用遥感手段也“难以在飞机航迹前方提前观测到” [3]。气象模型同样看不见小尺度的涡旋，所以预报员改用模型的风场计算颠簸指数 [3]。这正是飞机颠簸查询背后的原理。

2. 雷暴和对流

对流是大气中热量和水汽的垂直运动，尤其是上升气流和下沉气流 [1]。雷暴是最有名的一种，但不是唯一的一种 [1]。夏天午后一朵朵蓬松的积云，就是同一种上升气流的小规模表现。WMO 的指南说得很简单：有对流就一定有颠簸 [6]。

对受伤而言，对流颠簸最值得注意。在 NTSB 对 2009 至 2018 年美国航空公司颠簸事故的研究中，57.7% 有对流颠簸参与 [1]。雷暴也是最容易避开的：它会显示在气象雷达上，飞行员会绕开它。这也是为什么在爬升和下降阶段、靠近云层时，安全带指示灯常常会亮起。

3. 山地波

山地波是高地下风方向空气的上下振荡 [4]。想象溪水流过一块石头：石头后面会出现一道道涟漪。

它们往往在以下条件下形成 [4]：

• 风向与山脊的夹角在 30 度以内，几乎正对着山吹，而且风向随高度变化不大；
• 山顶高度的风速超过 15 节（约 28 公里/小时），并随高度增强；
• 山脉上方紧贴着一层稳定的空气（逆温层）。

在山地波里，垂直气流可达每分钟约 610 米（2,000 英尺）[4]。如果空气潮湿，波峰处会形成光滑的透镜状荚状云，这是山地波存在的可见信号 [4]。气象部门会发布山地波预报和警报，美国的颠簸指导图中也包含山地波 [7]。飞越落基山脉、阿尔卑斯山或安第斯山的长航线最容易感受到它；在中国，青藏高原及周边的高山同样会形成山地波。哪些航线更颠，可以读最颠簸的航线（英文）。

4. 地表（机械）颠簸

贴近地面时，风刮过山丘、树木和建筑物，会碎成一个个涡旋，就像溪水翻过布满石头的河床。NTSB 把这称为地表特征引起的颠簸：空气与不规则地形或人造建筑之间的摩擦 [1]。

你主要会在大风天的起飞阶段和落地前最后几分钟感受到它。它持续时间很短，这也是为什么有风时落地会有点摇晃；飞行员对此训练有素。

5. 尾流颠簸

每一副产生升力的机翼，都会在翼尖后方留下两股旋转的涡流 [5]。飞机越重，涡流越强，大型宽体客机产生的涡流最强 [5]。涡流形成后往往会下沉并随风飘移，通常持续一到三分钟 [5]。

空中交通管制员会让飞机之间保持间隔，在大飞机后面留出更长的距离，让尾流有时间下沉、消散 [5]。偶尔客机在巡航中穿过一道残留的尾流，乘客通常只会感到短暂而突然的一颠或一晃。

气候变化会让颠簸变多吗？

就晴空颠簸而言，证据显示是的。2023 年发表在《地球物理研究快报》上的一项研究，用 21 种颠簸算法分析了 1979 至 2020 年的数据 [3]。在北大西洋的一个典型位置，每年出现严重及以上晴空颠簸的时间增加了 55%，从 17.7 小时增加到 27.4 小时；中度及以上增加了 37%，轻度及以上增加了 17% [3]。增幅最大的是美国上空和北大西洋 [3]。

同一项研究也指出，即便颠簸变多，更好的预报应该会降低真正遇上它的机会 [3]。至于这对你的安全意味着什么，请读飞机颠簸会有危险吗。

为什么有的航班更颠

把这些原因放在一起，大多数颠簸的航班都能解释：

• 航线： 沿强急流飞行或飞越大山脉的航班，更容易遇到晴空颠簸和山地波。
• 季节： 急流在冬季最强 [2]，而在温暖潮湿的季节，雷暴的影响更大。
• 飞行阶段： 爬升和下降要穿过云层和雷暴区；美国航空公司约一半的颠簸事故发生在下降或进近阶段 [1]。
• 时段： 见一天中什么时候飞颠簸更少（英文）。

颠得厉不厉害，可以对照飞机颠簸等级来看。

如何借助 Sorapuff

Sorapuff 的航线颠簸预报关注的，正是你看不见的那些原因。它下载航线上 NOAA GFS 的高空风数据，在你的手机上计算一种知名的晴空颠簸指数，并加入来自 aviationweather.gov 的雷暴和山地波警报（SIGMET）以及最新飞行员报告。这套预报已经用数千份真实飞行员报告检验过；它给出的是可能性，从来不是保证。一次预报免费；Pro 可无限次预报（价格）。

常见问题

晴空颠簸是什么意思？

晴空颠簸是在中高空、通常在急流附近，由强风切变引起的颠簸，周围没有云来标示它。因为它看不见、气象雷达也测不到，所以最容易让人觉得“好好的突然就颠了”。预报员根据气象模型的风场来预测它，飞行员之间也会互相报告。

为什么雷达看不到晴空颠簸？

客机的气象雷达探测的是水滴和冰晶，所以能清楚显示雷暴和强降雨。晴空颠簸发生在干燥无云的空气里，雷达波没有东西可以反射。因此飞行员要依靠预报和其他飞机的报告，并在预计有颠簸时打开安全带指示灯。

飞机失重感是怎么产生的？

飞机遇到下沉气流、短暂往下一沉时，座椅托住你的力会一下子变小，你就会觉得身体变轻、胃里一空，这就是失重感。比如从平时的 1g 变成 0.7g，变化只有 0.3g，人体却对这种变化非常敏感，所以感觉比实际大得多。它转瞬即逝；坐着系好安全带就很安全。

急流会引起颠簸吗？

常常会。急流本身风速很快，但核心部分可能很平稳；颠簸往往出现在它的边缘，那里的风速随高度或水平距离变化剧烈。航空公司喜欢顺着急流向东飞以获得顺风，遇到颠簸时，机组会换个高度寻找更平稳的空气。

飞过山区为什么更颠？

风吹过山脉时，会让下风方向的空气上下振荡，就像溪水里石头后面的涟漪。强风几乎正对山脊吹、山顶上方又有一层稳定空气时，这种山地波最容易形成。气象部门会发布警报，飞行员会选择合适的高度和航路，让乘坐尽可能平稳。

别的飞机会造成颠簸吗？

会。每一副机翼后面都会留下两股旋转的涡流，重型飞机后面最强。它们会在几分钟内下沉、消散。空管会让飞机之间保持间隔，给尾流留出消散的时间，所以乘客很少感觉到；即使感觉到，通常也只是短暂的一颠。

来源

1. Preventing Turbulence-Related Injuries in Air Carrier Operations Conducted Under Title 14 CFR Part 121, Safety Research Report SS-21/01 (2021), NTSB（美国国家运输安全委员会）
2. The Jet Stream, NOAA JetStream: An Online School for Weather（美国国家海洋和大气管理局）
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（世界气象组织）
7. Graphical Forecasts for Aviation help: Turbulence, Aviation Weather Center (NOAA)（美国航空气象中心）