飛行機はますます揺れが激しくなってきています。これは本当に気候変動によるものなのでしょうか?

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リヴァイアサンプレス:

数年前、私が経験した最も乱気流の激しい飛行は銀川行きの飛行でした。浮き沈みがあまりにも激しく、長く続いたので、その気持ちは恐怖としか言いようがありませんでした...

現在の研究では、地球温暖化が晴天乱気流の増加につながっているという点では概ね一致しています。対流圏は、私たちが住む地球の表面に最も近い大気の層です。大気の中には複数の層があり、対流圏の上には成層圏があります。温室効果ガスの増加により、通常なら成層圏に放出される熱が対流圏に閉じ込められることになります。その結果、成層圏は対流圏の温暖化と同程度の速度で冷却されます。これにより、大気の垂直方向に大きな温度差が生じます。その結果、気流はより混沌として不安定になり、晴天乱気流に遭遇する回数が増加します。

今日は太陽が輝いていて、空は青いです。機長が飛行機が巡航高度に達したとアナウンスしたため、シートベルト着用サインが外された。乗客は機内を歩き回っていました。突然、飛行機が揺れ始めました。あなたは本能的に椅子の肘掛けを握ります。立ち上がった乗客たちは支えにしがみついた。同時に、赤ちゃんが泣き始めました。

1分後、警報解除の音が鳴り、体がリラックスして深呼吸します。しかし、その後、飛行機は岩のように急降下した。胃が喉につかえるような感じがするが、小屋の外には雷雨はなく、雲ひとつない。いったい何が起こったのでしょうか?

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晴天乱気流と呼ばれるこの現象は、地球の周りを渦巻く高速気流の渦によって引き起こされます。これらの強力な気流は地球を西から東へ周回し、天気図では低気圧と高気圧の中心が変化するにつれて曲がる幅広い波線として表示されます。

これらの気流が飛行経路からあまり離れていない限り、航空機はこれらの高速気流に乗って飛行することを好むため、速度が上がり、飛行時間が短縮されます。

これらの渦は肉眼では見えませんが、航空機の翼に影響を及ぼす可能性があります。衝撃が十分に強い場合、航空機が突然上下に揺れることがあります。乗客はパニックに陥り、乗務員はよろめくだろう。過去40年間で、晴天乱気流は世界中で55%増加しました[1]。気候モデルは、晴天乱気流が今後30～60年で100～200％増加する可能性があると予測している。それぞれの衝撃は何の前触れもなく襲ってきた。

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乱気流が嵐や雲層にある場合、パイロットはその存在を比較的簡単に検出できます。航空機搭載レーダーは、遠く離れた場所から降雨量の動向を追跡し、空気の乱流の動きを明らかにすることができます。機長は乱気流が来る前に乗客と乗務員に席に着きシートベルトを締めるよう事前に警告することができます。しかし、レーダーでは晴天乱気流の存在を検出することはできません。パイロットは通常、航空機がそれに遭遇したときに初めてそれに気づきます。

雲の乱気流は太陽の加熱効果によって発生します。夜明けが訪れると、太陽が地面を温め始め、今度は地表近くの空気が暖まります。この暖かい空気は、その上にある冷たい空気よりも密度が低いため、上昇し続けます。入れ替わった冷たい空気は下降を続け、このプロセスが何度も繰り返され、いわゆる空気対流が形成されます。この気流の上昇と下降は航空機の翼に圧力をかけますが、その圧力が強くて急激であれば、航空機は当然揺れます。

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晴天乱気流は、ほぼ例外なく高速気流で発生します。高速気流（長方形のパイプとして想像できます）内の高速気流帯は、上下の低速気流にせん断力を加え、高速気流の上下の境界が不安定になり、ぼやけてしまいます。しかし同時に、ジェット気流内のガスとその上下のガスの密度差によって境界が安定化します。

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英国レディング大学のポール・ウィリアムズ氏とその同僚は、過去の飛行データと気象データを研究した結果、北大西洋ジェット気流の乱気流頻度が1979年から2020年にかけて17%から55%増加したことを発見しました[2]。最大の増加は、最も深刻な乱気流カテゴリー（重力加速度が1gを超える）で見られました。

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この重力速度では、乱気流により飛行機の下向きの加速度が重力による加速度よりも速くなるため、胃を含め飛行機内に固定されていないものはすべて一時的に浮きます。シートベルトを着用していない場合、飛行機が数十メートル急降下するときに座席から持ち上げられます。

では、この値上げは定期便にとって何を意味するのでしょうか?

まず、激しい乱気流は比較的まれにしか発生しません。飛行中の測定に基づくと、巡航高度で大気中に激しい乱気流が発生するのは、わずか 0.1% 程度です。 「つまり、平均的な8時間の飛行では、激しい乱気流が発生するのはわずか30秒程度だ」と、大気科学教授のウィリアムズ氏は説明した。 10 回の飛行のうち、9 回は激しい乱気流に遭遇せず、1 回だけ数分間激しい乱気流に遭遇する可能性の方が高くなります。

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軽度から中程度の乱気流の方が一般的であり、ほとんどの人が経験することになります。中程度の乱気流では、航空機の高度の急上昇と急降下は通常数メートルの範囲になります。ウィリアムズ氏は、今日の8時間の飛行では晴天乱気流が10～15分程度発生する可能性があるが、モデルでは地球規模の気候変動による風のシア（風のベクトル（風向、風速）が空中の水平および/または垂直距離で変化する大気現象）により、乱気流がさらに悪化すると予測していると述べた。 [編集者注] 気流の増加により、この乱気流のレベルは今後数十年で2倍または3倍になる可能性があります[3]。

乱気流が頻繁に発生すると、航空機の老朽化や摩耗が早まり、航空会社はメンテナンス費用の増大に直面する可能性があります。乗客は、私のように、幼い子供を座席に座らせておくのに苦労し、シートベルトのサインが点灯するたびに緊張する、もっと心配な親に遭遇することもあるだろう。シートベルトのバックルは、小さな子供にとっては非常に簡単に外してしまうものだ。

参考文献:

[1]agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023GL103814

[2]www.nature.com/articles/s41586-019-1465-z

[3]link.springer.com/article/10.1007/s00376-017-6268-2

キャサリン・ライト著

翻訳者：tim

校正/竹と豆腐のリーン

オリジナル記事/www.scientificamerican.com/article/yes-airline-flights-are-getting-bumpier-heres-why/

この記事はクリエイティブ・コモンズ・ライセンス（BY-NC）に基づいており、timによってLeviathanに掲載されています。

この記事は著者の見解を反映したものであり、必ずしもリヴァイアサンの立場を代表するものではありません。