《紐約客》長篇特稿丨系好安全帶，迎接更顛簸的天空

Buckle Up for Bumpier Skies

隨著氣候變化，天空正變得更加動蕩。如今的飛機還能保障我們的安全嗎？

本文即將刊登于2026 年 3 月 9 日將要出版的《紐約客》雜志印刷版。作者：伯克哈德·比爾格（Burkhard Bilger）

猛烈的風暴和不穩定的風日益頻繁，到本世紀中葉，晴空湍流可能增加一倍以上。插圖：Carl Burton

當機組人員剛提供完早餐時，扎弗蘭·阿茲米爾（Dzafran Azmir）感受到了第一次震動。他和新加坡航空SQ321航班上的其他210名乘客已在空中飛行了十多個小時。他們的航班于前一晚從英國起飛，阿茲米爾當時正在普利茅斯大學學習音頻工程。飛機穿越了中歐、黑海、土庫曼斯坦和巴基斯坦。當他們飛行在緬甸伊洛瓦底江上空37,000英尺高度時——距離預定降落新加坡還有三小時——湍流開始了。一瞬間，飛機像被拴住的靈緹犬一樣在他們周圍顫抖。接著機頭抬起，借助一股上升氣流向前躍起。11秒后——根據飛行數據記錄器顯示，時間為2024年5月21日上午7點49分32秒——飛行員打開了“系好安全帶”指示燈，并告訴乘務員固定客艙。他們即將遭遇惡劣天氣。

緬甸的晚春是雨季的開始，來自孟加拉灣的暴雨和狂風席卷而來。如果飛行員配備了更好的雷達或預報軟件，他們或許會知道避開下方高聳的積雨云。但除了幾朵白色的云頂外，飛機外的天空晴朗明亮。最初的震動是他們唯一的預警。

2002年，來自NASA、美國聯邦航空管理局（FAA）和六家商業航空公司的研究團隊在俄克拉荷馬城進行了一系列實驗，使用的是一架退役的波音747。他們想看看在遭遇湍流時，一架商用噴氣式飛機能多快完成安全準備。他們招募了一組志愿乘客，給他們偽造的登機牌和行李，并讓其中三人抱著真人大小的嬰兒玩偶。一些志愿者被要求留在座位上，假裝睡覺、閱讀或使用筆記本電腦。其他人則被指示站在過道或坐在洗手間里。由參與研究的航空公司派出的經驗豐富的空乘人員在飛機上來回走動，提供假食物。

研究團隊在三天內進行了19次演練。有些以溫和的廣播警告開始：“女士們先生們，我是機長。大約十分鐘后我們將遇到一排雷暴。”其余則以更緊急的方式開始：“所有乘客和乘務員請立即就座。”更強調性的廣播促使反應更快。但即便如此，最多也只有三分之二的乘客在70秒內系好了安全帶。平均而言，乘客需要一分半鐘才能回到座位；而乘務員必須先收起設備，至少需要四分鐘。整整三分之一的人在70秒后仍未就座。

對于SQ321航班上的人來說，這似乎像是永恒。機長發出警告八秒后，飛機急劇下墜。五秒內，它下降了178英尺——相當于一棟19層樓的高度。阿茲米爾后來告訴記者，根本沒有時間反應。“那些沒有系好安全帶的人，直接被拋向了機艙空中，”他說。阿茲米爾坐在靠近后部的靠窗座位。當飛機遭遇湍流時，往往會前后搖擺，因此第一排和最后一排的升降幅度最大。“我看到對面過道的人完全水平地飛起來，撞到了天花板，”阿茲米爾說，“有人頭部受了重傷。”一些乘客被猛烈地拋起，甚至撞凹了行李架，或將頭撞穿了存放氧氣面罩的面板。站立的人被翻滾著甩向過道盡頭；坐在洗手間的人則撞上了天花板。一位乘客后來形容那是“純粹的恐怖”。然后，同樣突然地，飛機猛地向上沖，將所有人重重摔回地面。僅用四秒鐘，他們身體承受的重力就從負1.5g變為正1.5g，新加坡交通部后來指出。仿佛他們的身體瞬間從氦氣球變成了沙袋。

“我回到機場后一直嘔吐不止，”另一位乘客在飛機緊急降落在曼谷后說道，“我走不了路。”共有104名乘客因傷接受治療。其中40多人需長期住院；6人出現顱腦損傷，包括一名兩歲男孩。在需要手術的17名乘客中，有9人脊椎受傷，其中包括一位名叫凱瑞·喬丹（Kerry Jordan）的澳大利亞女性，她因此癱瘓。一年后，她仍無法刷牙或使用手機。

湍流是航空旅行閣樓中的幽靈——那種我們盡力忽略的顛簸、搖晃和嘎吱聲，盡管聽起來它好像要置我們于死地。大多數時候，它徘徊在山脈和積雨云上方，相對容易避開。飛行員可以在起飛前數小時就在數字地圖上看到遠處潛伏的惡劣天氣，像幽靈般發光。如果它移動，飛機的雷達仍能在80英里或更遠的地方探測到它。但襲擊SQ321航班的上升氣流更為陰險。雖然它源自下方的積雨云，但其中似乎沒有雨水可供雷達波反射。它就像天空中一個看不見的減速帶。

1966年，英國海外航空公司（BOAC）的一架波音707從東京起飛前往香港。那是一個陽光明媚、萬里無云的下午，但當飛機接近富士山時，一股強烈的西北風襲來。這股陣風撕裂了尾部的垂直尾翼，并將其砸向左水平安定面，后者也隨之斷裂。隨著飛機向上扭轉，氣壓又扯掉了另一塊尾翼。四個引擎全部從機翼上被撕脫，導致飛機旋轉著撞向山體側面。油箱破裂，整個尾部連同右翼脫落。當飛機最終墜毀在海拔3500英尺的森林中時，機身已斷成兩截，身后拖曳著長達十英里的殘骸軌跡。

富士山空難是當年日本發生的一系列飛機事故之一。一架商用噴氣機在大霧中著陸時撞上防波堤；另一架不知何故墜入東京灣；還有一架同樣原因不明地墜入日本的瀨戶內海。那是商業航空史上最致命的一年之一——僅這些事故就造成371名乘客和機組人員死亡——并改變了飛機的建造方式。

當新員工來到華盛頓州埃弗雷特的波音生產設施工作時，他們的第一站通常是公司安全體驗中心的展覽。展覽以沉重的基調開場：紀念著名的空難，包括2018年和2019年兩架737 MAX分別在爪哇海和埃塞俄比亞的連續墜毀事件。隨后，氣氛逐漸變得充滿希望。在波音乃至整個航空業，災難催生了創新。氧氣面罩和電子防滑剎車系統在20世紀60年代問世，同時機場還引入了驅鳥炮，用來趕走加拿大雁和其他飛鳥。同年，頭頂行李艙加裝了鎖閉門，防止行李掉落砸傷乘客頭部。衛星通信在70年代出現；能夠規劃航線、速度和高度的自動飛行管理系統在80年代投入使用。雷達系統更加精準；飛機變得更堅固、流線型更強、更具彈性。飛行員更擅長規避湍流——或者，如果無法規避，則學會減速并“順應顛簸”。

“當人們因我們的產品受傷時，我們必須從中汲取每一分教育意義，”波音公司高級航空安全調查員雅各布·齊格（Jacob Zeiger）在我去年12月訪問波音設施時告訴我，“這些技術發現是神圣的。”任何涉及波音飛機的重大事故發生后幾小時內，齊格和他的團隊就會接到通知，他們可能會花一周到十天時間研究損壞情況、采訪機組人員，拼湊出出錯的原因。例如，2008年，一架777的引擎停止響應，在倫敦跑道前迫降，起落架被切斷。事后，調查團隊在波音實驗室重建了該飛機的燃油系統。他們發現，一個小型熱交換單元在飛行過程中積累了冰。自此，每架777都改裝了新版本的該單元。得益于數十年的此類改進，今天的噴氣式飛機可能是世界上最可靠的機器。乘坐它們比走樓梯更不容易致命。

真正變得不可靠的是天空。隨著氣候變化，猛烈風暴和不穩定風日益常見。但晴空湍流的增加尤其令人擔憂，因為它往往遠離風暴且雷達無法探測。自1979年以來，北大西洋上空的晴空湍流增加了多達55%，美國上空增加了41%。如果氣溫繼續上升，到本世紀中葉可能增加一倍以上。因湍流致死仍然極為罕見，但SQ321航班確實有一人死亡。來自英國布里斯托爾的退休保險推銷員杰弗里·基欽（Geoffrey Kitchen），與他結婚50年的妻子一同度假，在飛機降落前去世。飛機的突然下墜似乎給他帶來了極大驚嚇，引發了心臟病發作。

我不是特別害怕飛行的人，但我依然畏懼湍流。我避免坐在飛機后部，飛行前查看雷達圖，即使指示燈熄滅也保持系著安全帶。我記得曾與法醫人類學家克萊德·斯諾（Clyde Snow）有過一次對話，他曾多年為FAA調查飛機失事。據他的經驗，當空難有幸存者時，男性比例不成比例地高：他們是第一批推擠著爬向出口的人。正如他在1970年一項研究中所述，該研究包括兩起乘客必須從燃燒機艙逃生的空難，“顯然年輕男性更有利……在速度、力量和敏捷性起主導作用的情況下。”在這兩起事故中，即使是老年男性的存活率也高于成年女性和兒童。

這一畫面一直縈繞在我心頭，既是對我性別的一種清醒評論，也是一種可怕的極端情景。因此，今年秋天我去尋找顛簸旅程時感到有些奇怪。每年約有1600萬架次航班穿梭于美國上空。其中，大約每250架次中就有一架遭遇中度或更強的湍流——足以讓乘客感到“安全帶明顯受力”，正如國家氣象局所描述的那樣。每3000架次航班中就有一架遭遇嚴重湍流：“飛機可能暫時失控。機上人員將被壓在安全帶上。”按此標準，我所經歷過的最糟糕湍流只能算作輕度：“輕微的高度不規則變化。”要想明確體驗更多，我必須乘坐非常小的飛機。

北美最湍流的航線位于科羅拉多州上空，那里盛行的西風直沖落基山脈的高峰，然后傾瀉到下方的高平原上。今年秋天的一個早晨，在博爾德一片枯黃的田野上，滑翔機飛行員丹·斯文森（Dan Swenson）抬頭望著天空搖了搖頭。一朵巨大的透鏡狀云像外星母艦般懸在我們頭頂。它從西面的前嶺山麓延伸到北面的拉勒米山脈，頂部呈淡色，底部漸變為鐵灰色。“這是怎么回事？”他問道。他瞥了一眼喬丹·格里夫勒（Jordon Griffler），這位年輕的飛行員將用他的單引擎螺旋槳飛機把斯文森的滑翔機拖上天空。格里夫勒聳聳肩，咬了一口百吉餅。“你可以乘著它一直飛到懷俄明州，”他說。斯文森再次搖頭：“天哪！”

斯文森今年74歲，留著銀色胡須，身材健碩，從30歲起就開始駕駛滑翔機。今天的飛行將是他的第8863次飛行，但這并不意味著可預測。“預報就是預報，”他說，“大多數時候，連第二天的預報都不準。”我們前一天的飛行因危險大風而取消。今天的狀況讓他擔心嗎？“答案是否定的，”他說，“作為一名滑翔飛行員，這種狀況會讓你非常興奮。想想水吧。如果我們在大海上駕帆船，海面平靜，波浪微小，一切安好，突然一個大浪襲來，經驗豐富的船長會說：‘瘋狗浪！’這只是常態的一部分。‘那嚇得我魂飛魄散！’這也是常態的一部分。”

這話并不怎么讓人安心。看到斯文森的滑翔機也不怎么令人放心——那是一架銀橙相間、布滿凹痕的飛行器，看起來像是某個初中火箭俱樂部的孩子們造的。不過，我們很快便升空了。格里夫勒的飛機用一根細灰繩將我們拖至山麓上空一萬英尺高處。隨著一聲巨響，繩索脫落，我們自由漂浮在空中。

有那么一刻，我沉醉于純粹的眩暈驚奇之中，像一片被吹起的葉子飄浮在森林、湖泊和一條蜿蜒入山的舊鐵路上方。接著，第一波湍流襲來。感覺就像在黑冰上打滑——突然、令人作嘔的下墜，令人困惑的失重感——但我沒有剎車，沒有方向盤，也沒有跳傘的希望。唯一能抓的東西是儀表盤上一個標有“RELEASE”的大型銅色旋鈕。但我被告知無論如何不要這樣做，除非我想讓飛行非常短暫。（后來得知，那是用于牽引纜繩的。）“我們現在進入旋轉氣流了！”斯文森從我身后的座位喊道。當強風吹過山脈時，會在高空形成巨大的振蕩波，而下方的空氣則以雜亂的氣流沿山坡旋轉下降，稱為轉子云。感覺就像開車越過一排原木。“我曾經有個乘客，在我們還沒松開牽引繩之前就吐了五次！”斯文森說。

斯文森的滑翔機是探測湍流的精密儀器。一架巨型噴氣機重量可達50萬磅以上，時速超過500英里。它像遠洋輪船一樣沖破空氣，幾乎感受不到大多數風的影響。而這架滑翔機重量不比一輛哈雷摩托車重多少，速度也差不多——每小時50至70英里。它能感受到每一個顛簸。小型飛機造成了許多由湍流引起的傷害，實際上所有的死亡案例（每年約40起）也都發生在小型飛機上。它們完全受制于風。

“你還好嗎？”過了一會兒，斯文森大聲問道，“你說話越多，我就越知道你沒事。”我試圖說我很好，但發出的聲音很奇怪——高亢而窒息。我等了一會兒，然后掩飾性地問他退休前做什么工作。他笑了。“我在博爾德為西北互惠人壽保險公司工作，”他說，“我賣人壽保險。”

在我們下方很遠的地方，前嶺山腳下，我看到一群高大的紅色塔樓從一片黃色叢生草地中升起。從這個距離看，它們顯得古老——如同梅薩維德的懸崖居所——但也隱約帶有未來感。伍迪·艾倫在他的科幻諷刺片《沉睡者》（Sleeper）中曾用它們作為邪惡克隆研究所的背景。事實上，它們容納的是國家大氣研究中心（NCAR），這是二戰后成立的一組聯邦資助中心之一，旨在將最先進的研究應用于最緊迫的實際問題。這里是湍流研究的洛斯阿拉莫斯。那天上午晚些時候當我前往那里時，我半預期建筑物會是黑暗的。政府已停擺，國家科學基金會面臨巨額預算削減。但NCAR目前仍開放。

在主樓內，一個大型玻璃球體安置在鋼架上。里面充滿了虹彩藍色液體，當我旋轉球體時，液體呈現出越來越復雜的圖案，如同旋轉星球上方的云層。它旨在展示大氣的混沌本質，但這是一種極端的過度簡化。在地球上，隨著地球自轉，赤道附近的空氣受熱上升，到達極地時冷卻下沉。山脈和山谷塑造風的路徑；火山灼燒空氣并用灰燼遮蔽它；洋流吸收熱量然后蒸發到天空，用水汽攪動空氣。而且，冷暖鋒在各個角落相互碰撞，引發更加劇烈的變化。要想真正展現這種復雜性，我需要像搖晃雪花球那樣搖晃這個球體。

“湍流是經典物理學中尚未解決的重大問題之一，”NCAR高級研究員拉里·科恩曼（Larry Cornman）在他辦公室與我交談時告訴我，“你必須預測這些事情何時何地發生，但方程本質上是非線性的。”科恩曼68歲，棕色頭發夾雜灰白，垂至肩部。他穿著T恤和運動夾克，說話帶著一種古怪的親和力——這是博爾德嬉皮士時代的遺風。在進入加州大學圣克魯茲分校攻讀數學和物理學位之前，科恩曼曾在北加州的一個佛教公社生活了三年。1983年搬到博爾德后，他在NCAR找到了一份兼職計算機程序員的工作，從此再未離開。此后他獲得了八項專利，并設計了一些使用最廣泛的湍流探測系統。

科恩曼抵達科羅拉多時，正值航空公司面對一系列神秘墜機事故。1975年6月24日，一架東方航空公司的飛機在紐約跑道前半英里處被吹落地面。它撞上了一些進近燈塔并起火燃燒，碎片散落在羅卡韋大道上。七年后，在新奧爾良，一架泛美航空的航班剛起飛就被風迫降。它沖進鄰近社區，造成地面8人和機上所有乘客死亡。僅在美國，1973年至1985年間，類似的風切變事故就導致400多人死亡。

“人們在死去，但我們不知道原因，”科恩曼告訴我，“我們不了解飛機墜毀背后的物理原理。”致命的陣風被認為來自海洋或機場外的雷暴。但危險其實就在它們正上方。20世紀70年代末，NCAR和芝加哥大學的研究人員發現，這些墜機是由微下擊暴流引起的——突然而猛烈的下沉氣流。在微下擊暴流中，積雨云將冷空氣和雨水徑直向下傾倒，如同破損遮陽篷滴下的水。空氣落地后水平擴散，因此飛行員起初以為自己正逆風飛行。他略微抬高機頭并減少引擎推力。隨后下沉氣流襲來，緊接著是惡毒的順風，將飛機推向地面。

NCAR團隊隨后十年與航空公司、大學、FAA、NASA和NOAA（美國國家海洋和大氣管理局）的研究人員共同致力于解決這個問題。“這是一項國家使命，”科恩曼說。幸運的是，解決方案的雛形已經存在。NCAR團隊使用了先進的新型多普勒雷達系統來探測微下擊暴流。當這些系統與許多機場已有的風探測器結合，并與科恩曼開發的軟件集成后，微下擊暴流可在發生時被探測到。“一個曾導致數百人死亡的問題突然停止了，”科恩曼說。美國上一次商業航班被微下擊暴流擊落是在1994年。

湍流很少如此簡單。它太分散、太變幻莫測，太容易由觸發其他模式的天氣模式引發，形成無盡的級聯效應。“這不是單一現象，”NCAR大氣科學家鮑勃·沙曼（Bob Sharman）告訴我，“不僅僅是大氣對流，也不僅僅是風越過山脈。而是所有事情同時發生并相互作用。”沙曼是美國湍流預測領域的頂尖權威之一。他構建的計算機模型可以預測粗糙空氣最可能出現的位置。“問題是，”他說，“當我們與航空業開會并建議采用概率方法時，會有飛行員站起來說：‘不！我要你告訴我在這個時間、這個地點是否會有湍流。’”沙曼舉起雙手，“沒人知道那個。理論上你當然希望那樣，但在實踐中，那根本不可能。”

10月初，我搭乘紅眼航班從紐約飛往智利圣地亞哥。我一直在閱讀一個名為Turbli的網站，該網站由一位癡迷湍流的斯德哥爾摩工程師伊格納西奧·加列戈-馬科斯（Ignacio Gallego-Marcos）運營，他擁有流體動力學博士學位。加列戈-馬科斯分析了NOAA和英國氣象局一年的預報數據，并結合全球飛行追蹤數據。他在2025年得出結論：全球五條最顛簸航線中有三條飛往圣地亞哥。

智利就像一個研究不穩定風的巨大實驗室。當急流穿越太平洋時，幾乎以完美直角撞擊安第斯山脈。在智利一側，氣候陽光充足、穩定干燥；而在阿根廷一側，強風在山峰上下起伏，形成山波，掀起一排排薄薄的白云，如同泡沫浪尖。冬季，山峰下方的空氣可能驟降至烏科谷，形成窒息的宗達風。突然的壓縮產生巨大熱量，使阿根廷門多薩的氣溫升至100華氏度以上。“這在心理上非常困難，”智利大學的大氣科學家羅伯托·隆達內利（Roberto Rondanelli）在圣地亞哥與我見面時告訴我，“人們在門多薩會變得瘋狂。”

東北方向的情況更糟。隨著阿根廷干旱山谷過渡到亞熱帶雨林，濕度在巨大的積雨云中急劇上升，冷卻后又以暴雨形式傾瀉而下。對流驅動巨大的鞭撻風穿過大氣，伴有猛烈的上升和下沉氣流。“我們在智利沒有這種情況，”隆達內利說，“作為氣象學家，我真的很不滿。我們是無聊的部分。在阿根廷，他們有各種瘋狂的天氣。幾乎棒球大小的冰雹！世界上最大的風暴——寬達一千公里！我很想穿越其中一場風暴。”他嘆了口氣，“我有三個孩子和兩個繼子女，所以我可能不會這么做。但我真的很想感受一下身處其中的感覺——希望能活著出來。”

現代噴氣機配備了一系列傳感器以幫助應對惡劣天氣。磁力計跟蹤飛機方向；陀螺儀幫助計算俯仰和滾轉；加速度計檢測速度變化；多普勒雷達測量與風暴的距離及其移動速度。20世紀90年代初，拉里·科恩曼開發了一個程序，可以從部分傳感器數據中篩選信息，實時測量空氣湍流。大氣科學家稱之為“渦耗散率”（E.D.R.）。其評分通常在0到1之間——從平靜到嚴重。

按此標準，門多薩至圣地亞哥的航班是全球最顛簸的航線。其平均E.D.R.為0.23。這比北美最湍流的航線（從丹佛到杰克遜霍爾，以及從阿爾伯克基到丹佛）高出近三分之一，但仍遠未達到嚴重程度。科恩曼告訴我，在波音737上，0.23的E.D.R.會被記錄為中度湍流——“不舒服，尤其是長時間持續，但人們不會撞到天花板。”不過，平均值可能具有欺騙性。過山車如果包括緩慢爬坡的過程，平均速度可能只有每小時15英里。但你記住的只是第一次下墜。

“我可以向你保證，我一生中最可怕的飛行都是穿越安第斯山脈，”當我從圣地亞哥飛往門多薩時，一位智利飛行員告訴我。他說自己已在山區飛行超過15年，有時乘坐四人小飛機。冬季，當急流增強且風暴從太平洋襲來時，高峰帶來斯庫拉和卡律布狄斯般的困境：飛得高會被山波拋擲；飛得低則會被宗達風吹向巖石。“它能把小型飛機扔下去，”他說。

坐在圣地亞哥的飛機上聆聽安全指示時，我想象如果這些指示更像我所讀到的故事和空難報告會是什么樣子：“如果乘客兩次撞擊天花板，在空中翻跟頭，然后腹部著地……如果服務車翻倒壓住空乘人員并使其腳踝骨折……如果人們開始尖叫并呼喚耶穌……”美國國家運輸安全委員會（NTSB）發現，在美國，湍流導致超過三分之一的商業航班事故。這些事故往往以可預測的方式傷人。例如，乘客通常在飛機后部受傷，常常是在走向洗手間、坐在里面或排隊等候時。但受傷總數難以確定。一家主要航空公司估計每年收到200起與湍流相關的傷害索賠，但NTSB并不追蹤“輕微傷害”——包括那些住院少于48小時的傷害。“這類事件經常發生，但由于未造成死亡或重傷，它們被掩蓋了，”一位NTSB資深氣象學家兼調查員告訴我，“我們每年只有約100名航空調查員處理1400起事故。”

如果說NTSB統計數據有一個教訓，那就是：空乘人員從事著一項危險的工作。當飛機遭遇湍流時，飛行員和乘客通常已在座位上。空乘人員往往仍在站立。他們占據了湍流所致重傷的近80%，而2001年的一項研究發現，每發生一起此類重傷，就有另外70名空乘人員受輕傷。近三分之一的情況下，他們完全不知道湍流即將來臨。

“當時相對平靜，我們三人在后廚房工作，”一位空乘人員在今年3月一份NTSB機組聲明中回憶了一起飛越菲律賓的航班，“一個小男孩走進廚房要三明治零食。突然，毫無預兆地，晴空湍流襲來……一切都發生得太快了。我記得自己飛了起來，然后重重落下，撞到一輛餐車的一側，接著被向后拋出，重重平摔在廚房地板上。我的頭和背部重重砸在地板上，旁邊的小男孩也是如此。他落地時因劇痛和恐懼發出的尖叫聲至今仍困擾著我。”

事實證明，我穿越安第斯山脈的飛行是我一生中最平靜、最寧靜的飛行之一。在返回圣地亞哥的途中，夕陽西下，高聳的山峰無聲地從下方飄過，被染成琥珀色和紫色，如同玻璃底船下的珊瑚。“無法用言語形容，”一位來自圣地亞哥的空乘人員后來告訴我，“哪里還有這樣的山脈？”但她補充說，一年前的一次安第斯飛行讓她深受震撼，以至于一段時間內不敢再飛越那里。“我害怕了三個月，”她說。另一位空乘人員堅稱自己根本不害怕湍流。“我已經超級習慣了，”她說，接著補充道，“但我們不應失去對湍流的恐懼。如果你太過習慣，就可能犯錯。你可能會想，‘不，沒什么，’然后砰！”

三十年前，大氣科學家開始注意到一個令人擔憂的趨勢。他們知道，夏季風暴引起的湍流會增加，因為更熱更潮濕的空氣上升形成積雨云。他們也清楚，冬季晴空湍流會增加，因為極地氣溫急劇下降而熱帶地區不變。這種溫差驅動急流，當它穿過較慢的氣團時會產生湍流渦旋和風切變。但在這些季節性波動之上，似乎還有一個總體趨勢：地球大氣正變得更加粗糙。

這直觀上說得通。近百年來，全球氣溫一直在上升。大氣中的熱量和能量越多，就越應該更加湍流。但氣候往往挫敗預期。例如，如果極地氣溫上升幅度大于熱帶地區，兩者之間的溫差將減小，急流可能減緩。然而，平均而言，湍流似乎在各地都在增加。令人驚訝的是增幅之大。天氣數據顯示，1958年至2001年間，歐洲和北美的晴空湍流增加了40%至90%。英國大氣科學家保羅·威廉姆斯（Paul Williams）分析了1979年至2020年的衛星、氣象氣球和飛機數據，發現了類似的增幅。威廉姆斯估計，如果二氧化碳排放持續不變，到本世紀中葉，北大西洋航線上中度或更強的晴空湍流可能增加高達170%。鮑勃·沙曼合著的一項研究發現，來自風暴和其他來源的湍流也可能幾乎翻倍。

飛機能承受多少湍流？每年，這個問題都由一群被稱為“颶風獵人”的美國空軍和NOAA飛行員及研究人員提出并回答。該計劃非正式始于1943年，當時約瑟夫·達克沃斯（Joseph Duckworth）中校飛入德克薩斯州加爾維斯頓附近的一場颶風眼中。達克沃斯的飛行源于一場打賭，但該計劃此后承擔了更嚴肅的角色：報告颶風發展情況并研究其內部機制。去年，佛羅里達州安柏瑞德航空大學的氣象學家兼颶風獵人喬舒亞·瓦德勒（Joshua Wadler）分析了自2004年以來每次NOAA颶風飛行的湍流數據，以及20世紀80年代兩次著名的飛行。他測量了每次飛行在六個運動軸上的顛簸程度：滾轉、俯仰、偏航、縱蕩、橫蕩和垂蕩。（僅這些詞匯就足以引起眩暈。）然后他列出了有史以來最顛簸的飛行記錄。

瓦德勒自己最糟糕的飛行是2022年穿越颶風伊恩（Ian）——那次飛行以其劇烈的左右搖晃而聞名。但那次飛行在他的榜單上排名第二。最顛簸的是1989年在巴巴多斯以東穿越颶風雨果（Hugo）的飛行。“就像在汽車洗車房里坐過山車，”NOAA氣象學家弗蘭克·馬克斯（Frank Marks）最近告訴我，他曾飛越一百多場颶風。“在不到一分半鐘內，風速增至每小時170英里。然后，就在我們即將進入風眼，前方開始出現一點晴朗和陽光時，有人說，‘三號引擎冒火了！’我們心想，哦，糟了。”他們的飛機——一架名為“科米特”（Kermit）的洛克希德P-3 Orion——三號引擎失去動力，下墜超過600英尺，險些墜入大西洋。它拉出俯沖，重新爬升回風暴風眼。然后在那里盤旋約一小時，直到一架空軍飛機護送它穿過風眼墻的一個薄弱點。

“科米特”及其姊妹機——另一架名為“豬小姐”（Miss Piggy）的P-3 Orion——自1976年以來已飛入數百場颶風，從未丟失一名乘客。同期，美國空軍在其洛克希德WC-130飛機上執行了數千次颶風飛行，也未發生任何死亡事件。這兩種飛機均為軍用設計：馬克斯告訴我，P-3像飛行坦克；WC-130更像飛行谷倉。商用噴氣機設計用于較輕任務，并試圖避開颶風。但在一個風更大的世界里，它們將如何應對？

“我與航空公司交談，他們意識到存在迫在眉睫的威脅，”保羅·威廉姆斯告訴我，“但這對他們來說還很遙遠。他們認為那是幾十年后的事。真正注意到這一點的是設計師。他們現在設計的飛機到2050年仍將飛行，所以他們不能等待。這里有一點令人震驚的事實：適航設計和認證標準基于20世紀60年代的湍流測量數據。合理的問題是，這些標準是否仍然適用？到2050年它們是否仍適用？”

去年12月我訪問波音設施時，公司正經歷艱難時期。2018年和2019年墜毀的兩架737 MAX（造成全員遇難）均由同一故障傳感器導致：它不斷告訴飛行控制軟件將機頭向下傾斜。第二次事故后，FAA將整個737 MAX機隊停飛20個月。隨后，2024年，另一架該型號飛機又遇險情。它在俄勒岡州波特蘭上空爬升至16,000英尺時，一側面板爆裂，在飛機左側留下一個大洞。艙內壓力迅速下降，一名15歲男孩的襯衫被從背上撕裂。后來發現，該面板缺少四個本應將其固定的螺栓。

“過去五到七年對我們個人來說非常艱難，”運營副總裁達雷爾·拉爾森（Darrel Larson）告訴我。拉爾森在北達科他州的農場長大，身材瘦長，舉止樸實。我們站在建造777的廠房地板上——這是世界上體積最大的工廠。它是一個巨大的開放式機庫，長三分之二英里，寬三分之一英里，被一排排玻璃墻辦公室分隔。下方有隧道系統，上方有軌道網絡，懸掛著能將八噸重引擎吊過地面的龍門起重機。工廠全天候運轉，卻異常安靜。飛機主要由附近其他站點制造的模塊組裝而成，并按嚴格編排的順序拼接。縮膜包裝的飛機洗手間在周邊，旁邊是裝滿編號零件箱的手推車。這是世界上最復雜的樂高套裝。

批評者將公司最近的失誤歸咎于外包：約1200家供應商為波音飛機設計和制造零部件。“我們確實存在一些問題，”拉爾森說，“但我們正在走出困境。我們無法足夠快地制造飛機。”他帶我走到一架即將安裝機翼的半成品777旁。“我記得我第一次參與機身對接，”他說，“機械師鉆了大約800個孔，然后開始檢查周圍的蒙皮。我當時想，這得花多長時間啊！”機翼必須以五千分之一到萬分之一英寸的間隙與機身對接。然后用恰到好處的扭矩螺栓固定，使其即使在最嚴重的湍流中也能彎曲并保持牢固。在波音的壓力測試中，它們可彎曲近45度并彈回，經受多年彎曲而無結構疲勞。“這不是農用設備，”拉爾森說，“這是一個生命支持系統。在35,000英尺高空，你不能靠邊停車。”

如今，當航班遭遇災難時，幾乎從來不是我們擔心的那種方式。機翼不會在狂風中斷裂。飛機不會被拋向山脈。自1952年首批付費乘客乘坐商用噴氣客機（從倫敦飛往約翰內斯堡）以來的七十年間，商業航班數量呈指數增長，而死亡風險卻變得極小。“在美國和歐盟的飛機上，致命傷害的概率為四千六百萬分之一，”波音航空安全調查員雅各布·齊格告訴我。當事故確實發生時，通常是由于人為錯誤、地面碰撞或多種因素組合，包括在顛簸航班中簡單走動的行為。

飛機設計師已盡最大努力減輕痛苦。自20世紀30年代以來，機艙已從裸露金屬管中的柳條椅演變為充滿曲面、氛圍照明的繭狀空間。空氣被加壓，使飛行員能飛至更平穩的天空。服務車用復合材料減輕重量，并配有內置制動器和防開抽屜。如果飛機突然下墜，乘客座椅可承受16g的力；折疊座椅配有安全帶以固定機組人員。如果發生火災，墻壁、座椅靠背和小桌板均由自熄聚合物制成，不會釋放有毒煙霧。地板燈將引導乘客穿過昏暗的過道，到達充氣展開的逃生滑梯，通向地面或水面。

盡管如此，所有使機艙更安全的巧妙創新之外，飛行的經濟學也可能使其更危險。曾經配備豪華躺椅和寬敞過道的飛機，如今每年搭載更多乘客。頭等艙乘客躺在帶內置安全氣囊安全帶的平躺座椅上，而經濟艙乘客則肩并肩、膝碰座椅靠背坐著，希望在風暴中不撞到頭。2021年，FAA發布了一項關于緊急疏散的研究，結論是當前機艙座位要求“可容納且不阻礙99%美國人口的撤離”。但去年，美國國家科學院、工程院和醫學院的一個審查小組發現該研究存在缺陷。FAA試驗僅包括無身體限制的志愿乘客，且無人超過60歲。

“這是一個低利潤行業，所以總是成本效益分析，”拉里·科恩曼在博爾德告訴我，“但年復一年，人們仍在受傷。”科恩曼認為，防止受傷的最佳方法是完全避開湍流。空中交通管制會通過天氣地圖或雷達系統警告飛行員任何風暴。但對于晴空湍流，飛行員仍依賴已通過該區域的其他飛行員的報告——這對雙方都不滿意。“飛行員是一個模擬、定性傳感器，”科恩曼說，“他們被顛簸后說，‘這是中度湍流。’但這意味著什么？”小型飛機上的劇烈顛簸在巨型噴氣機上可能只感覺是一兩次顛簸。或者飛行員可能忙于控制飛機而根本無法評論天氣。“等到他們報告時，事件早已發生在后方，”科恩曼說，“因此位置也不夠準確。”

湍流不必依賴口耳相傳。商用噴氣機有能力自動測量并傳輸湍流數據——使用科恩曼90年代初在NCAR開發的軟件——并將其轉發給其他飛行員。該軟件可免費提供給航空公司，但大多數公司因發送和處理數據的成本以及與他人共享的顧慮而退縮。“金額不大，但累積起來可觀，”沙曼告訴我，“很多人說，‘等等，我們勉強維持運營，負擔不起額外十萬的傳輸費用！’而那些愿意付費的公司則說，‘為什么我要把數據分享給不付費的人？’”目前，僅有約2000架飛機配備了該軟件——約占美國機隊的四分之一。

幾年前，科恩曼找到了繞過這個問題的方法。在美國，由空中交通管制服務的商業航班（每天約27,000架次）必須傳輸其位置、高度和速度。通過追蹤這些傳輸和飛機隨時間的運動，科恩曼在NCAR開發的新程序可以創建湍流發生的逐刻快照。FAA計劃今年測試該程序。結合NCAR早期的軟件、沙曼的預報模型以及地面雷達陣列的數據，該系統有望開始為飛行員提供所需的提前預警。“這就是我的未來，”科恩曼說，“所有這些操作將整合成一個無縫網絡。飛行員無需與空中交通管制通話問‘我該上升還是下降？’他們只需看到一個帶有彩色編碼航跡的顯示屏，就能看出幾千英尺上方情況更好。”

只有一個障礙：該系統仍需“小白鼠”。即使最好的天氣模型也無法精確預測晴空湍流的發生位置。因此，NCAR程序繼續依賴已被顛簸的飛機的第一手報告。新技術可能在未來幾年改變這一狀況。配備激光雷達傳感器的飛機——利用激光探測比雷達更細微的粒子——甚至可在無云天空探測到湍流。但激光雷達系統仍過于笨重昂貴，無法裝入飛機鼻錐。政府和航空業在投資改善方面進展緩慢。目前，飛向湍流的航班最佳希望或許是編程飛機自身來“順應顛簸”。

“這有點像‘選擇你自己的冒險’，”波音飛行控制部門技術研究員瑞安·佩蒂特（Ryan Pettit）告訴我。我們坐在多功能模擬器駕駛艙的飛行員座位上。從內部看，它像一架777的駕駛艙，配有成排的儀表、開關和數字屏幕，透過擋風玻璃可見雷尼爾山。從外部看，它像一個巨大的獨眼機器人：一個艙室架在三條兩層樓高的機械腿上。在數月追逐湍流的過程中，我在商業航班上最接近湍流的經歷是在德克薩斯州，當時一架雷暴在我飛機準備降落在奧斯汀時襲來。“各位，看來前一小時四十五分鐘會很平穩，”我們離開紐約時機長警告道，“之后就走下坡路了。”但這個模擬器絕非不可靠。它是按需提供的湍流。

佩蒂特和他的同事保羅·斯特雷弗林（Paul Strefling）坐在我們中間的飛行員座位上，他們是從事乘坐質量工程的工程師。他們的工作是編程飛機尾部和機翼的可動部件——方向舵、升降舵以及近二十多個副翼、襟副翼和擾流板——以便在遭遇湍流時自動平滑飛行。為了獲取模擬器數據，他們的團隊駕駛全尺寸波音噴氣機在落基山脈上進行研究飛行。他們搜尋粗糙空氣，然后像賽道上的賽車手一樣反復穿越。他們使用飛機傳感器記錄每一次顫動和震動，然后下載到模擬器計算機中。我們所在的駕駛艙可替換為737或787的駕駛艙，并根據這些飛機的尺寸和形狀重新編程湍流。然后，只需隔壁控制室切換開關，艙室就會在其活塞腿上搖晃滾動，如同癲癇發作。

佩蒂特說，陷入湍流的飛機既作為一個整體移動，也作為柔性結構移動：“飛機彎曲和扭曲的方式之多令人震驚。”為了補償所有這些顛簸和扭曲，飛行控制軟件使用飛機傳感器計算風的力量和方向。然后移動機翼和尾部的襟翼以抵消壓力。“假設飛機像一把尺子一樣彎曲，”佩蒂特說，“升降舵”——尾部的水平臺面——“可以移動以對抗這種彎曲。或者方向舵會阻止其左右移動。”如果飛機上揚，擾流板可將其壓下；如果下墜，機翼襟翼可將其抬升；如果開始滾轉，副翼可使船體復位。

控制室傳來聲音確認我們已扣好五點式安全帶。隨后演示開始：“三、二、一，現在。”駕駛艙猛然一動，我們開始上下顛簸。它模擬的是在愛達荷州和蒙大拿州記錄的中度湍流風。但控制室將風的垂直和橫向力分離，使我能單獨感受它們。現在我們正被垂直力顛簸著，有點有趣——像騎木馬。接下來是橫向運動。佩蒂特后來告訴我，它們強度只有前者一半，但感覺加倍不適——緩慢、暈船般的波浪如同海浪。但最糟糕的無疑是同時具有垂直和橫向的運動。當控制室編程駕駛艙重現完整湍流時，穩定的波浪突然變得混亂、失衡、完全不可預測。一兩下沖擊，奇怪的停頓；一點側向抽動，然后底部塌陷。

“湍流的訣竅在于它全部混雜在一起，”佩蒂特事后說，“當飛機以那種面條狀彎曲時，你的身體也在彎曲。它設計用于垂直承載你的重量。但如果你在座位上，你可能以某一頻率左右移動，而在更高頻率下，你的頭朝一個方向，身體朝另一個方向。這更容易引發暈動癥。還存在一個頻率，你的眼睛開始抖動，再也無法聚焦。”

我們又運行了幾次測試——我一直讓他們加大強度——但結果大致相同。每組波浪后，控制室會重復測試，只不過這次開啟了湍流阻尼軟件。當運動僅為垂直或橫向時，效果顯著：大浪變小浪。但當運動合并時，阻尼似乎幾乎沒有區別。斯特雷弗林向我保證，整體運動減少了，軟件緩解了一些顛簸。但突然的沖擊和下墜依然存在，你仍然無法預見它們。

“這是我一直難以解釋的事情，”斯特雷弗林說，“有時你會遇到具有多種模式的混沌事件突然凝聚，這些東西真的很難阻尼和控制。這讓我內心深處感到困擾，因為我無法改進它們。你知道，我已為此工作了十多年。我將永遠不停止這項工作。我將永遠為之努力。”

第二天當我從西雅圖起飛時，天空烏云翻滾，預示降雨。政府停擺已結束，但大氣似乎仍可疑地缺乏監控。國家氣象局失去了約600名員工；FAA短缺超過3000名空中交通管制員；甚至有傳言要徹底解散NCAR。白宮管理與預算辦公室主任拉塞爾·沃特（Russell Vought）稱該研究中心為“全國最大的氣候恐慌主義來源之一”。

盡管如此，當輪到我們的飛機起飛時，起飛依然令人振奮——低沉的轟鳴和上升的嗡嗡聲，平穩脫離和突然升空，然后穿越云層沖入刺眼的藍天。飛行就是懸浮于不信之中。在零下溫度、稀薄空氣中以亞音速疾馳，距地球35,000英尺，你別無選擇，只能相信大氣不會殺死你。相信你登上的巨型機器不會解體。一架波音777由三百多萬部件組成，其中許多對保持其升空至關重要。而大氣擁有更多無數活動部件。正如法國航空先驅皮埃爾 - 喬治·拉特科埃爾（Pierre-Georges Latécoère）在1918年所說：“我重新做了所有計算，它們證實了專家所說的：這行不通。只有一件事可做：讓它行得通。”

我們對湍流的恐懼是對這一不可思議壯舉的自然但不成比例的反應。我們對它的反應如同風本身一樣混沌且非線性。“運行幾秒鐘的模擬并使其稍好一些很容易，”佩蒂特說，“但如果你在飛行中遭遇一兩個小時的中度湍流，焦慮會逐漸累積。過了一會兒，我會想，調轉飛機，我想回家。我不再去夏威夷了。” ?

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