Чому турбулентність в літаках трапляється все частіше і стає все сильнішою

Ендрю Девіс летів до Нової Зеландії по роботі - він очолював виставковий проєкт. Перша частина перельоту з Лондона до Сінгапуру пройшла досить гладко. Потім літак раптово потрапив у сильну турбулентність.

"Я можу описати це лише як катання на американських гірках, – згадує він. - Після того, як мене сильно притиснуло до сидіння, ми раптово провалилися. Мій iPad ударив мене по голові, на мене вихлюпнулася кава. У салоні панував хаос, усюди були люди та всякі уламки. Люди кричали і просто не могли повірити у те, що сталося".

За словами Девіса, йому пощастило. Інші пасажири отримали глибокі порізи та переломи. 73-річний Джефф Кітчен помер від серцевого нападу.

Смерть внаслідок турбулентності – вкрай рідкісне явище. Офіційних даних немає, але, за деякими оцінками, з 1981 року від неї загинуло приблизно чотири людини. А от травми, зокрема важкі, - геть інша історія.

За офіційними даними Національної ради з безпеки транспорту, тільки в США з 2009 року було зареєстровано 207 випадків тяжких травм - тобто коли людина потрапляла до лікарні на термін понад 48 годин (із тих, хто постраждав, 166 були членами екіпажу та, можливо, не сиділи на своїх місцях).

Експерти попереджають, що у зв'язку зі зміною клімату та атмосферних умов трясіння під час авіаперельотів може стати частішим. Зміни температури та потоків вітру у верхніх шарах атмосфери призведуть до збільшення частоти та інтенсивності сильної турбулентності.

"У найближчі кілька десятиліть можна очікувати, що випадки сильної турбулентності у всьому світі збільшаться вдвічі чи втричі, - каже професор Пол Вільямс з Університету Редінга, який вивчає атмосферні явища.

Якщо турбулентність справді стане більш інтенсивною, чи може вона становити й більшу небезпеку? Чи є способи, за допомогою яких авіакомпанії можуть краще захистити свої літаки від турбулентності та її наслідків?

Бовтанка над Північною Атлантикою

Сильна турбулентність - це ситуація в польоті, коли рухи літака вгору і внизу створюють для пасажира перевантаження більше 1,5 g. Цього достатньо, щоб пасажир, непристебнутий ременем безпеки, відірвався від сидіння.

За оцінками, щороку з понад 35 мільйонів рейсів по всьому світу близько 5000 потрапляють у сильну або дуже сильну турбулентність.

Згідно з щорічним звітом Міжнародної організації цивільної авіації про безпеку польотів, майже 40% тяжких травм, отриманих пасажирами у 2023 році, були спричинені турбулентністю.

Маршрут між Великою Британією та США (а також Канадою та Карибським басейном) відомий своєю турбулентністю. За останні 40 років, з моменту початку спостереження за атмосферою за допомогою супутників кількість випадків сильної турбулентності над Північною Атлантикою збільшилася на 55%.

Однак, згідно з нещодавнім дослідженням, частота турбулентності, за прогнозами, зростатиме і в інших районах, у тому числі в деяких частинах Східної Азії, Північної Африки, північної частини Тихого океану, Північної Америки та Близького Сходу.

Наслідки зміни клімату

Є три основних види турбулентності: конвективна (причина якої - хмари чи грози), орографічна (причина - повітряні потоки навколо гірських районів) і так звана турбулентність ясного неба (зміни напрямку або швидкості вітру). Кожна з них може бути сильною.

Конвективної та орографічної турбулентності часто можна уникнути, а ось турбулентність ясного неба, як випливає з назви, невидима. Іноді вона виникає, начебто, з нізвідки.

Зміна клімату - один з основних чинників, які викликають як конвективну турбулентність, так і турбулентність ясного неба.

Хоча зв'язок між зміною клімату та грозами складний, тепліша атмосфера може містити більше вологи, а сукупний надлишок тепла та вологи збільшує інтенсивність гроз.

Конвективна турбулентність виникає, коли великі об'єми повітря переміщуються вгору і вниз, зокрема в хмарах. А висхідні та низхідні потоки повітря в купчасто-дощових чи грозових хмарах – одні з найсильніших.

Вони і стали причиною сильної турбулентності під час польоту Ендрю Девіса у 2024 році.

Звіт Бюро з розслідування транспортних пригод Сінгапуру показав, що літак "імовірно, пролітав над районом збільшення конвективної активності" над південною частиною М'янми, що викликало "19 секунд дуже сильної турбулентності, під час якої літак впав на 54 метри менш ніж за п'ять секунд".

Дослідження, проведене в США та опубліковане в журналі Science у 2014 році, показало, що підвищення глобальної температури на 1°C збільшує кількість ударів блискавок у світі на 12%.

Командир повітряного судна Натан Девіс, пілот комерційної авіакомпанії, каже: "В останні кілька років я помічаю більше великих грозових фронтів діаметром приблизно 130 км, які раніше траплялися досить рідко".

Але він додає: "Великі купчасто-дощові хмари легко помітити візуально, якщо вони не ховаються в інших типах хмарності, тому їх можна обійти".

Найближчим часом може посилитися і турбулентність ясного неба. Її спричинюють струменеві течії - вітер, що швидко рухається, на висоті близько 10 км, де якраз і проходить більшість авіакоридорів).

Швидкість вітру в струменевій течії, яка рухається із заходу на схід через Атлантичний океан, може змінюватись від 250 до 400 кілометрів на годину.

На півночі повітря холодніше, а на півдні - тепліше. Авіакомпанії використовують цю різницю в температурах і напрямку руху повітря як попутний вітер, щоб заощадити час і паливо. Але ця різниця також провокує турбулентність.

"Зміна клімату призводить до сильнішого потепління повітря на південь від струменевої течії, ніж на північ, внаслідок чого різниця температур збільшується, - пояснює професор Вільямс. - Це, у свою чергу, посилює струменеву течію".

"Це має бентежити всіх нас"

Збільшення кількості випадків сильної турбулентності, достатньої, щоб відірвати вас від сидіння, може потенційно призвести до збільшення числа травм або, у найсерйозніших випадках, і до смерті. Деяких пасажирів, зокрема Девіса, це непокоїть.

"Я турбуюся не лише за себе, а й за моїх дітей, - каже він. - Я радий, що інциденти, такі серйозні, як мій, трапляються нечасто, але я думаю, що це має бентежити всіх нас".

Згідно з недавнім опитуванням YouGov, більше п'ятої частини дорослих британців бояться літати, і посилення турбулентності може зробити подорожі для цих людей ще менш приємними.

Венді Баркер, пасажирка з Норфолка, сказала мені: "Для мене посилення турбулентності означає більше шансів, що щось піде не так, і менше шансів вижити".

Однак крила літаків спроєктовані так, щоб літати у турбулентному повітрі. Як каже Кріс Кін, колишній пілот, а нині інструктор наземної льотної школи, "ви не повірите, якими гнучкими є крила. У пасажирському "боїнгу-747" при випробуваннях на руйнування крила згинають вгору приблизно на 25 градусів. Це справді екстремальний випадок, і такого ніколи не станеться навіть у найсильнішій турбулентності".

Однак авіакомпанії мають свій привід для занепокоєння: економічні витрати, пов'язані зі збільшенням турбулентності.

Приховані витрати турбулентності

AVTECH - технологічна компанія, яка відстежує зміни клімату й температури та співпрацює з Метеорологічною службою Великої Британії, допомагаючи попереджати пілотів про турбулентність. Її експерти припускають, що ці витрати можуть становити від 180 тисяч. до 1,5 млн. фунтів на рік на одну авіакомпанію.

Ця сума включає витрати на перевірку та технічне обслуговування літаків після сильної турбулентності, витрати на компенсацію у разі зміни маршруту або затримки рейсу, а також витрати, пов'язані з відхиленням від маршруту.

Eurocontrol, військово-громадська організація, яка допомагає європейській авіації вивчати ризики змін клімату, заявляє, що зміна маршруту в обхід штормів, що викликають турбулентність, може мати ширші наслідки.

Наприклад, якщо відразу багато рейсів одночасно будуть змушені змінювати маршрути польоту, повітряний простір у певних районах може стати більш перевантаженим.

"Це значно збільшує навантаження на пілотів та диспетчерів повітряного руху", - каже представник Eurocontrol.

Обхід штормів також означає додаткові витрати пального та додатковий час у дорозі.

Наприклад, у 2019 році, за даними Eurocontrol, погана погода "змусила авіакомпанії пролетіти на мільйон кілометрів більше, викинувши в атмосферу 19 тисяч тонн CO2".

Як очікується, у зв'язку з прогнозованим посиленням екстремальних погодних явищ до 2050 року рейси будуть ще частіше змушені облітати шторми та супутню турбулентність.

"Це ще більше підвищить витрати авіакомпаній та пасажирів і збільшить вуглецевий слід польотів", - попереджає Eurocontrol.

Як авіакомпанії захищаються від наслідків турбулентності

В останні роки прогнозування турбулентності покращилося, і хоча його не можна вважати ідеальним, професор Вільямс вважає, що ми можемо правильно передбачити близько 75% турбулентності ясного неба.

"20 років тому цей показник був ближчим до 60%, але завдяки ретельнішим дослідженням з часом він зростає", - каже він.

Літаки оснащені метеорологічними радарами, які виявляють шторми на маршруті.

Як пояснює командир повітряного судна Девіс, "більшість авіакомпаній складають план польоту, в якому на основі комп'ютерного моделювання детально вказуються ймовірні зони турбулентності протягом усього маршруту".

Це не дає стовідсоткової точності, але "у поєднанні з даними інших літаків та звітами диспетчерської служби після вильоту це дає дуже гарне уявлення про ситуацію".

Американська авіакомпанія Southwest Airlines нещодавно ухвалила нові правила підготовки до посадки: обслуговування пасажирів їжею та напоями в салоні тепер припиняється, коли літак знижується до 5500 метрів замість колишніх 3000 м.

Завдяки тому, що екіпаж та пасажири сидітимуть пристебнутими ременями безпеки та готуватимуться до посадки на цій висоті, кількість травм, пов'язаних із турбулентністю, скоротиться на 20%, вважають у компанії.

Торік Korean Airlines вирішила припинити подавати локшину пасажирам економкласу: за оцінками компанії, з 2019 року кількість випадків турбулентності подвоїлася, що підвищило ризик опіків для пасажирів.

Від сов до штучного інтелекту: крайні заходи

Деякі дослідження пішли ще далі у боротьбі з турбулентністю та почали розглядати альтернативні способи конструкції крил.

Ветеринари та інженери вивчили, як совам вдається так плавно літати при поривчастому вітрі, і виявили, що крила цих птахів діють як амортизатори та стабілізують голову та тулуб при польоті в турбулентності.

Дослідження, опубліковане в 2020 році в журналі Royal Society, дійшло висновку, що "відповідна шарнірна конструкція крил також може виявитися корисною для невеликих літаків… допомагаючи протидіяти поривам вітру та турбулентності".

Крім того, австрійський стартап Turbulence Solutions стверджує, що створив для легких літаків технологію придушення турбулентності, в якій датчик виявляє турбулентне повітря та посилає сигнал на закрилки, що протидіють цій турбулентності.

За словами генерального директора компанії, це може знизити помірну турбулентність у легких літаках на 80%.

Для вирішення проблеми турбулентності пропонується використовувати і штучний інтелект.

У Каліфорнійському технологічному інституті розробляють технологію Fourier Adaptive Learning and Control (FALCON), яка в режимі реального часу вивчає повітряні потоки, що обтікають крило. Вона передбачає можливу тряску й відправляє команду на закрилки крила, які регулюються для нейтралізації турбулентності.

Однак Фінлей Ашер, авіакосмічний інженер і член спільноти працівників авіаіндустрії Safe Landing, пояснив, що до впровадження таких технологій ще далеко: "У найближчі 20 років вони навряд чи з'являться на великих комерційних літаках".

Але навіть якщо турбулентність стане частішим і сильнішим явищем, експерти стверджують, що це не привід для занепокоєння. "Загалом це просто викликає роздратування", - каже пілот Натан Девіс.

Можливо, однак, що пасажирам доведеться довше сидіти з ременем безпеки.

Пасажир Ендрю Девіс дізнався про це на власному досвіді.

"Я дійсно став набагато нервовішим і не чекаю на польоти з таким нетерпінням, як раніше, - зізнається він. - Але я не дозволю мені перешкодити. Як тільки я сідаю, я пристібаюся, і якщо мені потрібно встати, я вибираю підходящий момент, а потім швидко повертаюся на своє місце і знову пристібаюся".

Зображення на початку статті: Ivan-balvan via GETTY