这里的清晨有雷暴!技术贴分析亚航失联可能的天气原因

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新加坡金融区拍到的雷暴

日复一日,海洋大陆被岛屿雷暴和近海雷暴交替肆虐。在“雷暴之都”的新加坡,全年有171天都会有闪电。闪电击中人的事故时有发生。在高耸的金融大楼上拍雷暴的末日景象,成了不少金领的业余爱好。

昨日(12月28日)早上7时17分,亚航从泗水前往新加坡的8501航班失联。飞行员最后一次联系地面控制时,是要求提升高度,以躲避雷暴。飞机随后失去联系。由于是短途航行,机上只有四个半小时的航油,到现在,时间已经过去了十几个小时,凶多吉少。

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这已经是马来西亚飞机在2014年的第三次失事,也让号称“最佳廉价航空”的亚洲航空遭受重创。紧张的搜救还在进行,但官方透露的几个关键——爪哇海、雷暴、高度——已经隐隐透露出事件的端倪。

法航先例

亚航的飞机并非个案。早在2009年6月,法航447航班,就因为雷暴失联,坠毁在热带大西洋。

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法航447航班的航线。2为最后雷达位置。

这架A330飞机从巴西里约热内卢起飞,前往巴黎。飞抵大西洋上时,正遇上热带雷暴。相同航线的其他飞机选择了绕行,但447的机长相信A330的性能,决定穿过雷暴。作为空客生产的中长程飞机,A330被认为是最安全的飞机之一,尺寸和载客量也超过了支线的A320飞机。与地面控制台最后一次联系后,航班一头扎进了电闪雷鸣的浓云中。

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A320与A380

雷暴中的气流让飞机上下颠簸,但并不妨碍乘客安然入睡。机长杜布瓦小声私语,与同行女伴——一位轮休的空姐——温存。飞越雷暴并不算特别复杂,特别自动驾驶系统的辅助下。机长已经把驾驶权交给副机长博南,一位32岁的年轻飞行员。

博南却在驾驶舱里手忙脚乱。黑夜中的闪电让人紧张,窗外的浓云大雨更让他感到孤独。由于到达南美洲和非洲之间,飞机进入地面控制盲区,耳机静默得可怕。陪伴博南的,只有驾驶舱中大大小小的显示屏和红绿闪烁的指示灯。只有不断调整着航行姿态的电脑,算得上一个合格的伙伴。

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皮托管

电脑突然中止了自动驾驶,把操纵杆还给博南。雷暴中的雨水淋湿了飞机,在高空的低温下凝结成冰。机腹下方的皮托管因此堵住了。皮托管是飞机的眼睛,通过测量流入管内的气流,来获知飞机的飞行速度。皮托管被堵,飞机误以为飞机失去速度,停止自动驾驶,希望飞行员能处理紧急状况。博南手握操纵杆,被显示屏上的警报惊得心慌,决定提高飞机仰角,企图拉升飞行高度。

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Troposphere:对流层。气温在对流层随高度降低。水汽也集中在对流层。

飞机拉升到11公里的高速。这里是对流层顶,几乎是民航飞机的最大飞行高度。可飞机的仰角也达到惊人的40度。机长感受到异常,艰难走到驾驶舱,被各种警报惊呆了。他连忙问自己的副驾驶:

“发生了什么?”“我也不知道。”

由于过高的仰角,机腹正对气流,大大降低了飞机的速度。失去速度的飞机再难保持高度,如同死亡的巨龙,向地面坠落。机长卧着操纵杆,企图降低飞机的仰角,与呼啸的气流做最后的搏斗。5公里、3公里、1公里、500米…… 地面迫近警报闪着红灯,机长脑子里闪过那位美丽的女伴。

“操,死定了”

飞机高速砸入洋面,机上乘客瞬间死亡。此时,距离飞机的最大高度,才过了3分30秒。

雷电风暴

强烈的雷暴天气往往会延误飞机的起飞和降落。起飞和降落是飞机的最危险阶段,任何危险天气都值得警惕,更别说电闪雷鸣、风雨交加的雷暴了。

对于已经在高空飞行的飞机来说,雷暴的危险性相对降低。雷达可以探测雷暴,指导飞行员绕开云雨。哪怕是直接穿过雷暴,也并非那么恐怖。金属躯壳可以帮助飞机屏蔽了闪电,让机舱内的乘客安然无恙,消除了雷暴的最大威胁。

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远观雷暴形成的云

相对于耀眼的闪电,雷暴的其他特征反而危险性更大。在雷暴中,空气急剧的上升和下降,让飞机难以保持稳定的高度。紊乱的气流让飞机颠簸不断,也让气压忽高忽低,导致飞行员难以判断飞行高度。雷暴形成的浓云会降低飞行员的能见度,也会干扰到地面的雷达。雷暴中夹杂的水珠,会凝结在飞机表层,甚至像法航447的情况,堵住皮托管。高空中的冰雹,有时也会砸在机身上,叮叮咚直响。

只有在极端情况下,各种不利条件加在一起,再加上飞行员失误,才会酿成447那样的灾祸。

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雷暴形成过程

飞机通常对各种情况都有准备方案,飞越雷暴也是飞行员的必学科目。毕竟,雷暴在哪里都会发生,甚至是极地和沙漠。这一中小尺度的极端天气,能快速形成,贯穿整个对流层,让飞行员猝不及防。在雷暴中,低空的暖湿空气抬升。水汽在高空遇冷凝结,成为水珠,变成云和降水。凝结释放的热量加热气团,让气团更加剧烈的上升,直至对流层顶。另一方面,水珠会在下降过程中蒸发,冷却空气,让另一部分气团变得沉重而下降,在地面上四散开。从雷暴下方散开的冷空气,会驱动周边的暖空气抬升,形成新的雷暴,造成雷暴的传播。

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闪电

在雷暴紊乱的气流中,冰晶和其他颗粒会相互摩擦,导致正负电荷分离。剧烈上升运动让电荷聚集在云顶和云底,形成强大的正负电压。当电压积累过大时,云顶和云底、云底和地面之间的空气会被击穿。电荷释放出巨大能量,发出强光和巨大声响,成为雷暴形成的典型特征。

海洋大陆

亚航失联所处的爪哇海,正是世界上雷暴最多的地方。

雷暴的根本动力,是底层暖湿的空气。如热气球一样,高温空气容易上升。此外,空气的水份在一定高度会开始凝结。释放出的热量简直是雷暴的燃料。而常年高温多雨的热带,正是暖湿空气的老家。法航和亚航的事故都发生在热带。当前的十二月,哈德利环流的上升支正位于爪哇海附近,提供了强劲的上升推力,是这个地区雷暴最频繁的季节。

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日夜交替,在岛屿和海洋上分别制造雷暴。

而印尼和马来西亚的特殊地貌,更为雷暴添威。这个地区面积广阔,印尼的海陆面积几乎与美国本土持平。区域内分布着上万个大大小小的岛屿,海陆交替。中午时分,岛屿上的地面在日照下升温,促使空气上升,创造了雷暴最初所需的抬升。到了下午两三点的时间,岛屿上的雷暴就已经基本成型,进入到“凝结-加热-抬升”的正循环模式,达到最盛。深夜之后,岛屿最先降温,但爪哇海这样的近海还保持着温热。海面上的温热空气开始酝酿新的雷暴。到了清晨,海上雷暴已经在近海形成,并向海洋深处传播。

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卫星云图

十二月二十九日,亚航的飞机在清晨失联,正是海上雷暴最肆虐的时间。卫星云图揭示了爪哇海上的大片雨云。在这个季节,这片雷暴区是飞行员无可规避的路线。只是这次飞行员出了怎样的问题,还要经过漫长的黑匣子搜索才能知晓。


新加坡樟宜机场的候机厅里,依然显示着亚航8501航线的条目,仿佛在等待晚归的人。

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樟宜机场

(文/Vamei Z 来源:十五言)