晴天乱気流の頻度は増加しているのか？
(flightradar24.com)- 晴天でも突然発生する 晴天乱気流（CAT） が航空安全上の問題として大きくなっており、気候変動との関連性にも注目が集まっている
- CATは、短い距離で風速や風向が変化する ウィンドシア と密接に関係しており、ジェット気流の縁・温度勾配・山岳波・大気循環が形成に関与する
- 1979〜2020年の再解析データを扱った Prosser et al. 2023 の研究では、北大西洋の年間CAT持続時間は 軽度以上 17%、中程度以上 37%、重度以上 55% 増加した
- CATが強い地域は世界の ジェット気流 と重なっており、地球温暖化でジェット気流が強化されると乱気流の発生可能性も高まる可能性がある
- 予測が難しく警告なしに発生する特性のため、CATは米国だけでも機体疲労・整備・負傷の可能性などにより年間約 2億ドル のコストを生む安全問題として残っている
晴天乱気流が注目される理由
- ここ数年、商用航空機の乱気流が 乗客の負傷、緊急着陸、まれな死亡事故につながった事例がより多く知られるようになっている
- 2024年5月、Singapore Airlines SQ321便はミャンマー上空で激しい乱気流に遭遇し、1人が死亡し数十人が負傷した
- この事故は当初、晴天乱気流とみられていたが、その後急速に発達した嵐が原因であることが確認された
- CATは通常、高高度の晴天かつ比較的穏やかな条件で発生する
- 雷雨や目に見える気象システムと異なり、視覚的に識別しにくい
CATが発生する条件
- CATの一次的な原因は、大気中の短い距離で風速や風向が変化する ウィンドシア である
- ジェット気流のように高速で動く空気が、より遅い空気と出会うときに生じる摩擦が乱気流を作ることがある
- 特に対流圏と成層圏の境界である 対流圏界面 周辺でよく見られる
- 高度範囲は約 7,000〜12,000m
- フィートでは約 23,000〜39,000ft
乱気流を強める大気要因
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ジェット気流
- 上層大気の細く強い風の帯で、風速が 時速160km以上 に達することがある
- 縁で強いウィンドシアが生じ、乱気流につながることがある
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温度勾配
- 急激な温度変化は空気密度の変化を生み、乱気流の可能性を高める
- ジェット気流内の暖かい空気と周囲の冷たい空気との温度差が不安定性を強めることがある
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山岳波
- 強い風が山脈を越えると大気中に波動が生まれ、この波動が上方へ伝播することがある
- 空気が安定しており、風が強く一定しているとき、波動が乱流化することがある
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大気循環
- Rossby wave や Coriolis effect のような大規模な大気循環もジェット気流を蛇行させ、強いウィンドシアの領域を作ることがある
過去数十年間に観測された増加
- 最近の研究は、過去数十年間にCAT条件の 頻度と強度 が大きく増加していることを示している
- Evidence for Large Increases in Clear-Air Turbulence Over The Past Four Decades は、1979〜2020年の世界のCAT傾向を再解析データで調査している
- 航空機の巡航高度で飛行機がCATに遭遇する確率は大きく増加しており、特に 中緯度地域 で顕著である
- 北大西洋の年間CAT持続時間の増加率:
- 軽度以上のCAT: 17%増加
- 中程度以上のCAT: 37%増加
- 重度以上のCAT: 55%増加
ジェット気流と気候変動のつながり
- CATが最も強く観測された場所は、世界の ジェット気流 と相関関係を示している
- ジェット気流は対流圏界面付近で見られる高速で細い空気の流れで、天気や気候パターンを決めるうえで重要な役割を果たす
- Prosser の研究では、CAT増加の主な理由の一つは地球温暖化によって導かれる ジェット気流の強化 である
- 全球気温が上昇すると、赤道と極地の間の温度勾配がより明瞭になる
- この変化がジェット気流を強化し、乱気流の可能性を高める
- Williams and Joshi 2013 の研究は、産業化前と比べて大気中の CO2 濃度が2倍になるシナリオで、中程度以上のCAT が最大 83.9% 増加しうると予測している
航空業界が受ける負担
- CATの増加は航空業界に安全とコストの両面で課題をもたらす
- Prosser et al. によれば、CATは米国だけでも航空業界に年間約 2億ドル のコストを発生させると推定されている
- 追加的な機体疲労
- 整備コスト
- 乗客および乗務員の負傷可能性
- CATは予測が難しく、しばしば警告なしに発生するため、航空安全における重要な懸念事項であり続けている
1件のコメント
Hacker News の意見
最近大きく報じられた晴天乱気流（CAT）による負傷の大半は、欧州と南アジアを結ぶ長距離便で発生している
近年その航路では、ウクライナ、ロシア、イスラエル、アフガニスタンの領空を避けるため飛行経路が狭まり、迂回ルートが増えたことで、気象条件を避ける選択肢が減っている
飛行のかなりの区間が暑く山岳地帯の上空を通るようになったことも、条件そのものがより一般的になっていなくても、危険な乱気流事故の増加に寄与した可能性がある
また、記事が答えようとしている中心的な問いは「CAT事故は増えたのか？」ではなく、「CATそのものが増えたのか？」に近い
今日時点でいくつかの路線、例えば CDG->SIN[0] を見たが、ヒートマップ上でCATが強い地域の近くは通っていない。5月に死者が出た LHR-SIN SQ321[1] も、記事によれば後にCATではないと判定されており、高リスクのCAT地域を通らず、むしろロシア領空を通過している
「気象条件を避ける選択肢が減った」という表現もCATの性質と合わない。CATは原因が気象条件と大きく関係しないことが多く、関係があるとしても十分な事前警告を得にくく、避けにくいのが特徴だ
[0] https://www.flightstats.com/v2/flight-tracker/SQ/335?year=20...
[1] https://www.flightstats.com/v2/flight-tracker/SQ/321?year=20...
しかもそれはメディアで報じられたCAT事例についての話であって、記事の主題である世界全体のCAT事象とは違う
記事は全球的な証拠を扱い、Prosser et al. の1979年対2020年のグラフィック、根拠、議論を引用し、CATが強まっている場所はジェット気流だと結論づけている
リンク先の研究にはCATの何らかの継続時間加重確率のチャートがあり、比率なので総飛行量の差は補正されているようだ。0〜1ではなく0〜2.5の範囲なのは奇妙だが、気候変動によってジェット気流がより乱流化している可能性の方が高そうだ
これは事故統計では裏付けられていないように思える。乱気流関連事故には明確な傾向が見られない
(https://www.ntsb.gov/safety/safety-studies/Documents/SS2101....)
事故統計でCAT発生の増加を覆い隠す別の要因があるのかは分からない
NTSBは特定の基準を満たした場合にだけ通知を受ける。詳しくは 49 CFR Part 830 を見ればよい
乱気流の増加がすべて弱いか中程度で、重傷者がいないなら、NTSBに報告することはない
1979年は弱いエルニーニョで、2020年は中程度のラニーニャだった
https://ggweather.com/enso/oni.htm
明確に増えているのは、気候変動によるCATだ。ただしこうした事象は非常にまれなので、何十年もの間、明瞭な増加が見えない可能性もある
これまで観測されたCATの大半は現在の航空機設計で耐えられるため、CATが増えても墜落やその他の事故が急増しない可能性がある
「Prosserの報告書は、CAT増加の主な原因の一つとして、地球温暖化がもたらすジェット気流の強化を挙げている。全球気温が上昇するにつれて赤道と極域の間の温度勾配がより明確になり、ジェット気流が強まって乱気流の可能性が高まる」とある
でも、極域の方が地球温暖化の影響をより強く受けるため、ジェット気流は弱まっていると理解していたのだが、それは間違いなのか？
実際には複数の振動やテレコネクションがあり、それら自体も地球温暖化の影響を受け、地域別・季節別の温度勾配を左右する
QBO、エルニーニョ/ラニーニャ、山岳トルク事象のようなものは、短時間で対流圏界面の熱を移動・変化させることができるため、スペクトルの両端でより大きな変動性が見られる
極域は赤道より速く温暖化している。だから全球の温度勾配は小さくなっている
その結果、ジェット気流が弱まるだけでなく、気象パターンがより停滞し、干ばつや洪水がより長く続く期間が生じる
先月、Ian M. Banks の最初の Culture 小説である Consider Phlebas をようやく読むまで、Clear Air Turbulence という言葉を聞いたことがなかった
今にして思うと、宇宙海賊船の名前として完璧だ
https://en.wikipedia.org/wiki/Clear_Air_Turbulence_(album)
厚かましく宣伝すると、私は SkyPath(https://skypath.io)で働いている
私たちは数千便のフライトから CAT データをリアルタイムで監視・収集し、AI モデルで CAT 事象を予測している
パイロットたちは私たちのソリューションにとても満足しており、米国の主要航空会社数社と契約済みで、ほかにも複数の航空会社と実運用での評価プログラムを進めている
パッチされたデータはいずれ自動操縦システムに入る必要がありそうだが、そのプロセスがどうなるのか気になる
認証がここでどう関係するのか？ データの出所に疑いがあるという意味？
LIDAR で CAT を検出する研究が実現可能か知っている人はいる？ 昨年10月の研究では、LIDAR で CAT を事前に検出する方法を見つけたと主張している: http://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2023Photo..10.1185Z/abstrac...
こういう技術はすごいものになりそうだ。そして乱気流の増加が本当なら、気候変動、さらに貨物船燃料の硫黄規制によって太平洋と大西洋が最近暖かくなったことと容易に結び付けられると思うが、それはこの話題から外れる
世界的な航空旅行の増加も大きい。事象の総数は増えざるを得ない
商業便の数は2004年から2019年の間に倍増しており、しばらくはその傾向が続くと予想されている
これはインターネット接続便によるバイアスかもしれないのでは？ Wi-Fi が使える便が増え、ソーシャルに投稿する人が増えたことで、一般の認識だけが大きくなっているのかもしれない
前述のとおり、記録されるのは事象関連の統計だけだ。損傷や負傷を伴う事象がフライトあたりの割合として増えていないなら、おそらくトレンドとは言いにくい
私は飛行機が本当に嫌いで、乱気流に遭うと極度に怖くなる。ところが、私の国のある記者はパイロット経験もあったのだが、テレビで乱気流の最中は飛行機の中で最も安全な瞬間の一つだと言っていたことがある
理由は覚えていないが、この分野に詳しい人が確認するか反論してくれないだろうか？
ただし現代の大型機で軽い揺れを経験することは、機体構造や適切に固定された乗客にとって危険ではない
それでも、特に小型機に乗っているなら必ずシートベルトを締めるべきだ。たとえば後方乱気流は、実際に小型航空機にとってかなりの危険になる
問題は地面に近いときに発生する。離着陸は飛行と非飛行の間の移行なので、最も危険な時間帯だ
https://www.youtube.com/watch?v=--LTYRTKV_A
間違っていたらほかの人が直してくれるだろうが、大型商業旅客機が乱気流で最後に失われたのは1966年だと理解している
https://en.wikipedia.org/wiki/BOAC_Flight_911
https://askthepilot.com/questionanswers/turbulence/
この話題は、Bay Area や NYC 風の話し方でコードスイッチングされていたなら普通の反応と見なされそうだが、特定の航空会社ファン層から出てきたように聞こえるので、反発を多く受けている話題に見える
どちらかが実際に起きているという意味ではないが、時々本当にそう見える