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認識亂流閱讀約 7 分鐘更新於

亂流等級:輕度、中度、強烈和極度怎麼分

簡短回答: 機師把亂流(香港常說「氣流」)分成四個等級:輕度、中度、強烈和極度。輕度是身體被安全帶稍微拉住;中度讓走路和送餐變得困難;強烈會把沒固定的東西拋起來,而且很少見;極度更是罕見。用 g 來看,中度是飛機重心處約 0.5 到 1.0g 的變化,而客機的設計至少能承受 2.5g。

重點事實

  • 美國聯邦航空總署(FAA)的亂流等級有四級:輕度、中度、強烈和極度,依飛機和機上人員的反應來判斷 [1]。
  • 世界氣象組織(WMO)的指引把中度亂流定為飛機重心處加速度計變化 0.5 到 1.0g,強烈則是超過 1.0g [2]。
  • 在國際民航組織(ICAO)的客觀指標(EDR)上,以中型運輸機來說,輕度是 0.10 以上,中度是 0.20 到未滿 0.45,強烈是 0.45 以上 [3]。
  • 美國的亂流預報把重型機(超過約 136 公噸,300,000 磅)的強烈門檻定在 EDR 0.54,中型機是 0.44 [4]。
  • 客機必須能承受至少 +2.5g 和 −1.0g 而不受損,上面還有 1.5 倍的安全係數 [5][6]。
  • 2009 到 2018 年美國航空公司的 111 起亂流事故中,通報的強度 44.1% 是強烈、41.4% 是中度、0.9% 是輕度 [1]。

飛機上的「g」是什麼意思

g 是加速度的單位,等於正常的重力。坐在地上不動,或在平穩的空氣中水平飛行,你感覺到的是 1g:你平常的體重。

一下顛簸會讓這個數字短暫改變。飛機突然往上,你被壓進座位、覺得變重,例如 1.3g;飛機往下掉一點,你覺得變輕,例如 0.7g。亂流通常用這個變化量來描述,寫成 Δg(delta g):上面兩個例子都是 0.3g 的變化。

人的身體非常擅長察覺 g 的細微變化,所以一下對飛機來說很小的顛簸,在胃裡可能感覺很大。這也是很多人怕亂流的原因;如果你想知道顛簸對安全的真正影響,可以先讀亂流會墜機嗎。

四個亂流等級

機師通報亂流時使用 FAA 的等級表,同時描述飛機和客艙的狀況。NTSB 在 2021 年的亂流研究中完整收錄了它 [1]。下表的 g 值範圍來自 WMO 的指引 [2],EDR 數值則來自 ICAO 對中型運輸機的標準 [3]。

等級飛機的狀況你在客艙裡的感覺g 值變化(WMO)EDR(ICAO)
輕度高度或姿態有輕微、不規則的變化身體被安全帶稍微拉住;沒固定的東西可能稍微移動;飲料服務可以繼續;走路沒問題小於中度0.10 以上、未滿 0.20
中度高度或姿態有變化,但飛機始終保持在正向控制中明顯被安全帶拉住;沒固定的東西會移位;走路和送餐都很困難0.5 到 1.0g0.20 到未滿 0.45
強烈高度或姿態有大而突然的變化;可能短暫失去控制被用力壓向安全帶;沒固定的東西被拋來拋去;無法走路超過 1.0g0.45 以上
極度被劇烈拋動,幾乎無法控制比強烈更明顯未提供未提供

有兩點能讓這張表沒那麼嚇人。第一,這些是給機師用的通報分類,寫給所有種類的航空器,從小飛機到巨無霸客機都適用。第二,極度亂流罕見到在 NTSB 的 10 年事故資料中完全沒有出現:研究的 111 起美國航空公司亂流事故中,沒有一起被通報為極度 [1]。

輕度顛簸(chop)和輕度亂流

機師也會用「chop」這個字,中文常說輕度顛簸。chop 是「輕微、快速、有點規律的顛簸,高度或姿態沒有明顯變化」[1]。想像車子開在碎石路上。輕度和中度亂流,在晃得很碎、但飛機並沒有真的上下移動時,也可以改報為 chop [1]。

偶爾、間歇、持續

飛行員報告也可能說明顛簸出現得有多頻繁 [1]:

  • 偶爾(occasional): 少於三分之一的時間。
  • 間歇(intermittent): 三分之一到三分之二的時間。
  • 持續(continuous): 超過三分之二的時間。

所以「偶爾輕度顛簸」幾乎是機師在「平穩」之外能通報的最溫和狀況。想了解更多這類報告,可以讀 PIREP 和 SIGMET 是什麼(英文)。

亂流有幾 g?和飛機能承受的比一比

看到這裡,數字開始讓人安心。一下 +0.5g 的顛簸,已經在中度的範圍,會讓飛機從 1g 變成 1.5g。而飛機的設計承受力是:

功能負載因數
平穩飛行1g
一下 +0.5g 的中度顛簸1.5g
限制負載:不允許永久變形 [5][7]至少 +2.5g 和 −1.0g
極限負載:限制負載 × 1.5,至少承受 3 秒不損壞 [6][7]至少 +3.75g

除此之外,客機也必須能承受強烈的垂直陣風:海平面每秒 17 公尺(56 英尺),到 4,600 公尺(15,000 英尺)高度時降為每秒約 13.4 公尺(44 英尺)[8]。

一般航班上最常見的亂流,也就是輕度顛簸和 chop,落在這個範圍最低的那一段。所以輕度亂流是舒適度的問題,不是安全問題。比較強的亂流真正的風險,在於沒繫安全帶的人,亂流會墜機嗎有詳細說明。

為什麼同樣的空氣,在不同飛機上感覺不一樣

亂流等級有一部分取決於飛機。同一團空氣,晃小型區域客機會比晃大型廣體客機更厲害,就像同樣的浪,小船晃得比渡輪厲害。

為了處理這一點,氣象學家使用一種和機型無關的指標,叫做渦流消散率(EDR)。EDR 描述的是空氣本身,就像描述「海況」,不受船的大小影響 [1]。它是 ICAO 認可的官方亂流強度指標 [1]。

門檻再依飛機大小調整。美國航空氣象中心的預報使用這些 EDR 數值(×100 顯示)[4]:

機型等級輕度中度強烈
輕型(約 7 公噸以下,15,500 磅以下)131636
中型(約 7 到 136 公噸,15,500 到 300,000 磅)152044
重型(約 136 公噸以上,300,000 磅以上)172454

白話地說:重型客機要遇到明顯更不穩定的空氣,對它來說才算「強烈」。ICAO 對重型機也有同樣的說明 [3]。這也是為什麼坐在哪裡、搭什麼飛機,會改變一趟飛行的感覺。

強烈亂流有多少見?

強烈亂流並不常見,預報員也會盡量讓航班避開它。給你一個概念:2023 年的一項研究發現,在北大西洋巡航高度的一個典型位置,2020 年強烈以上晴空亂流出現的時間大約是 27.4 小時 [9]。那大約是一年的 0.3%,而且是在全世界最繁忙的飛行區域之一。離我們近一點的例子:香港天文台指出,近年香港鄰近區域每年約有 15 天收到晴空湍流報告,其中約有一天是強烈晴空湍流 [10]。

預期會有強烈亂流時,氣象單位會發出叫做 SIGMET 的警告(香港天文台稱為「危險天氣警告」),讓航班可以繞開規劃。你航班的預測只有在這種警告存在時,才應該顯示「強烈」;詳見亂流預測。

每個等級對你代表什麼

  • 輕度: 很多航班都會遇到,完全正常。安全帶指示燈可能會亮,服務通常會繼續。
  • 中度: 空服員可能暫停服務、坐下。把安全帶繫緊,飲料放在餐桌上,慢慢吐氣。不舒服,但在飛機日常就能應付的範圍內。
  • 強烈: 很少見。坐好、繫緊安全帶,遵從機組人員的每一個指示。

Sorapuff 怎麼幫你

Sorapuff 的顛簸計在飛航模式下也能用,它用手機的動作感測器測量每一次顛簸,用 g 顯示,就放在飛機設計承受的 2.5g 旁邊。落地後,你的顛簸報告會統計輕度、中度和較強的顛簸各有幾次,並告訴你最大的那一下只用掉了多少餘裕。顛簸計是免費的,詳見價格。手機測量的是你座位上的感覺,不是飛機重心處,所以讀數請當作參考。

常見問題

中度亂流是什麼感覺?

你會明顯感覺被安全帶拉住,杯子、手機這類沒固定的東西可能會移動,走路和送餐都變得困難。飛機的高度或姿態會有一點變化,但始終保持在正向控制中。用 g 來看,中度亂流是飛機重心處約 0.5 到 1.0g 的變化。不舒服,但完全在飛機的設計範圍內。

強烈亂流是幾 g?

WMO 的指引把強烈亂流描述為飛機重心處加速度計變化超過 1.0g。對照一下,客機必須能承受至少 2.5g 而不產生永久變形,並承受 1.5 倍的負載而不損壞。強烈亂流很少見,機師會避開預報有強烈亂流的區域。它主要的風險在於沒繫安全帶的人。

輕度顛簸(chop)和輕度亂流有什麼不同?

輕度顛簸(chop)是快速、有點規律的顛簸,高度或姿態沒有明顯變化,像車子開在碎石路上。輕度亂流則是高度或姿態有輕微、不規則的變化。兩種情況下你都可能感覺被安全帶稍微拉住,餐飲服務通常也會繼續。機師會選最能描述當下感覺的那個詞。

亂流的 EDR 是什麼?

EDR(渦流消散率)是衡量空氣本身有多不穩定的客觀指標,和機型無關。ICAO 和 WMO 都認可它是官方的亂流強度指標。以中型客機來說,ICAO 把 EDR 0.20 起算為中度、0.45 起算為強烈。很多客機會自動計算 EDR,預報圖也會使用它。

手機可以測量亂流嗎?

大致可以。每支手機都有加速度計,能感測 g 的變化。手機在你的座位上,感覺到的就是你感覺到的顛簸,依座位不同,可能和飛機重心處略有差異。它不會和飛機自己的感測器完全一樣,但能誠實地呈現你這一趟的感覺。

資料來源

  1. Preventing Turbulence-Related Injuries in Air Carrier Operations Conducted Under Title 14 CFR Part 121, Safety Research Report SS-21/01 (2021), NTSB(美國國家運輸安全委員會)
  2. Aviation Hazards: Turbulence and Wind Shear, World Meteorological Organization(世界氣象組織)
  3. New 0.25 degree WAFS Hazard Data, training material (November 2020), ICAO(國際民航組織)
  4. Graphical Forecasts for Aviation help: Turbulence, Aviation Weather Center (NOAA)
  5. 14 CFR § 25.337, Limit maneuvering load factors, Legal Information Institute (Cornell Law School)
  6. 14 CFR § 25.303, Factor of safety, Legal Information Institute (Cornell Law School)
  7. 14 CFR § 25.305, Strength and deformation, Legal Information Institute (Cornell Law School)
  8. 14 CFR § 25.341, Gust and turbulence loads, Legal Information Institute (Cornell Law School)
  9. Evidence for Large Increases in Clear-Air Turbulence Over the Past Four Decades, Geophysical Research Letters (2023)
  10. 晴空湍流,香港天文台