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近 40 年氣候變化致北大西洋上空湍流增 15% 或影響航班安全

2019/8/12 — 19:30

背景圖片來源:Earth.nullschool.net

背景圖片來源:Earth.nullschool.net

北大西洋上空是世上其中一個最重要且最繁忙的飛機走廊,平均每日有近三千個航班橫越這汪洋大海。上周三 (7/8) 刊於《自然》的研究指,人為氣候變化令近 40 年來北大西洋上空的垂直風切變增加達 15% ,而增加幅度亦比其他地區上空為多,可能會影響危害航班上乘客的安全。

航班遇上湍流其中一個主要原因是風切變,這種氣流現象是當風的速度或方向隨高度變化時就會出現。研究針對的中緯度噴射氣流主要驅動因素是赤道和北極之間的溫度差異,即學界所稱的熱風 (thermal wind) 。一般來說,赤道和北極之間的溫差越大,西向東噴射氣流與相關風暴系統就較強。

團隊發現,在更高海拔的上空即 11-50 公里高的極地平流層 (stratosphere) 較低層,由於北極氣候迅速變化,氣溫一直在下降。但同時,赤道上方 11 公里高的對流層 (troposphere) 上層的平均溫度有所增加,換言之兩個大氣層的溫差正在增加。然而,在對流層中較低位置相反的情況卻正在發生,溫度變化令溫差變細並預計會使噴射氣流減弱。據現有研究顯示,當這兩個趨勢疊加時會互相平衡,噴射氣流速度和位置僅有微小變化。不過是次研究則發現,與噴射氣流相關的風切變明顯增加。

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有參與研究的 Paul Williams 指,如果噴射氣流在低層大氣中減慢,但在高層大氣中保持不變,那麼高層大氣中的風切變必須增加。領導研究的 Simon H. Lee 則指,風切變本身是由不同大氣層的溫差形成,因此假如當航班在對流層上層下降至較低的平流層,會在過渡期間,更受上層較高風與低層較低風速差別造成的風切變影響。

團隊利用自 1979 年起的衛星數據,分析海拔約 11 公里高的噴射氣流 (jet stream) 風切變可探測變化,結果顯示這 39 年來該高度的垂直風切變量增加了 15% 。有參與研究的 Simon H. Lee 指,風切變本身是由不同大氣層的溫差形成,因此假如當航班在對流層上層下降至較低的平流層,會在過渡期間,更受上層較高風與低層較低風速差別造成的風切變影響。

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Lee 補充,在 21 世紀中期,多個氣候模型已經顯示出該地區的嚴重湍流出現次數已增加 2 到 3 倍,而是次的觀察結果,發現到氣候變化對噴射氣流產生的影響比之前想像的大。

團隊又指氣候變化越加嚴重,現時的預測已顯示,北大西洋的航班航行高度晴空湍流,將比世界上任何其他地方出現的多。 Williams 明言,氣候變化與晴空湍流之間的關係是完全符合人類對湍流產生的物理學理解。不過,他提醒不必過份擔心湍流增加,在這地區飛行的航班依然相當安全。

來源:
The Washington Post, Buckle up: Climate change is already contributing to bumpier trans-Atlantic flights, study finds, 7 August 2019

報告:
Lee, S.H., Williams, P.D. & Frame, T.H.A. (2019). Increased shear in the North Atlantic upper-level jet stream over the past four decades. Nature. doi: 10.1038/s41586-019-1465-z

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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