近年來，飛機(jī)巡航階段遭遇晴空顛簸的概率增加，強(qiáng)度也有所增大。隨著全球氣候變暖，大氣作為航空運(yùn)行的環(huán)境，其性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和物理過程等都在悄然改變。事實(shí)上，氣候變暖引起的強(qiáng)對(duì)流天氣頻發(fā)、海平面上升、候鳥遷徙習(xí)慣改變等，都會(huì)給未來的空中航道帶來種種不確定因素。

不僅是航空業(yè)，不斷增強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)亦會(huì)給海上運(yùn)輸帶來更多安全隱患。未來，因極地海冰消融而開通的北極航道，或?qū)⒏淖兪澜缳Q(mào)易格局。

全球航運(yùn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)提醒我們，除了酷暑、暴雨、干旱、洪水等極端天氣事件，氣候變暖對(duì)人類社會(huì)的影響正不斷向各方面滲透。及時(shí)察覺并應(yīng)對(duì)這些變化，將是氣候危機(jī)時(shí)代“地球村”居民們的共同課題。

——編者

2023年7月10日，國航CA1524航班飛行中突遇晴空顛簸，導(dǎo)致兩人受傷；2023年2月12日，西部航空PN6392航班遇到氣流發(fā)生劇烈顛簸下墜；2022年5月1日，印度香料航空一航班飛行途中遭遇嚴(yán)重顛簸；2020年8月20日，國航CA1704航班在8900米左右高度上突遇晴空湍流，出現(xiàn)急速顛簸……近年來，飛機(jī)在飛行途中遭遇強(qiáng)烈顛簸的新聞?lì)l頻出現(xiàn)，受到廣泛關(guān)注。

在多種飛機(jī)顛簸中，晴空顛簸是飛機(jī)巡航階段可能遭遇的一種常見類型，是指發(fā)生在飛行高度6000米以上、與對(duì)流云無關(guān)的顛簸。由于它發(fā)生在晴朗的天氣條件下，因此難以被飛機(jī)上裝載的氣象雷達(dá)探測(cè)到。而飛機(jī)一旦遇到，顛簸強(qiáng)度往往會(huì)在中度及以上，如果乘客或乘務(wù)人員此時(shí)未系好安全帶，可能會(huì)受傷。

隨著全球氣候變暖，大氣作為航空運(yùn)行的環(huán)境，其性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)和物理過程等都在改變，晴空顛簸出現(xiàn)的頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間也會(huì)隨之變化。而且，氣候變暖影響的不僅僅是飛機(jī)巡航高度的航道，地面低空環(huán)境、機(jī)場基礎(chǔ)設(shè)施等也會(huì)受到不同程度的影響。

歐洲航行安全組織對(duì)其提供服務(wù)的國家所進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查顯示，86%的受訪者表示適應(yīng)氣候變化對(duì)飛機(jī)制造業(yè)至關(guān)重要。而據(jù)國際民用航空組織（ICAO）的調(diào)查，65%的受訪國家認(rèn)為氣候變化已經(jīng)影響了本國的航空運(yùn)輸，30%的國家已經(jīng)實(shí)施了適應(yīng)氣候變化的措施。

氣候變暖影響航空，晴空顛簸只是冰山一角

晴空顛簸的形成是因?yàn)楦呖沾嬖谇缈胀牧?，晴空湍流是高空風(fēng)切變的產(chǎn)物。有氣候模式模擬顯示，當(dāng)大氣中二氧化碳濃度增加一倍，北大西洋冬季高空晴空湍流的中位數(shù)強(qiáng)度將增加10%-40%。其中，輕微晴空湍流會(huì)增加59%，輕至中度增加75%，中度增加94%，中至重度增加127%，重度晴空湍流則將增加149%。

由此可見，隨著碳排放增多，高空中的晴空湍流會(huì)變得更強(qiáng)，各種強(qiáng)度的晴空湍流更加頻繁，越強(qiáng)的晴空湍流頻率增幅越大。

而相關(guān)氣象資料的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，這些情況正在真實(shí)世界中發(fā)生：1979年至2017年間，北大西洋地區(qū)高空急流的風(fēng)切變強(qiáng)度增加了15%；1979年到2020年，中緯度地區(qū)（南北緯30°至60°之間）的晴空湍流有顯著增加。

從持續(xù)時(shí)間上看，1979年至2020年間，北大西洋上空出現(xiàn)的嚴(yán)重及以上強(qiáng)度的晴空湍流的年總持續(xù)時(shí)間從17.7小時(shí)增加到27.4小時(shí)，增幅高達(dá)55%；中度及以上強(qiáng)度的晴空湍流從70.0小時(shí)增加到96.1小時(shí)，輕度湍流則由466.5小時(shí)增加到546.8小時(shí)。

數(shù)據(jù)顯示，晴空湍流頻率增大趨勢(shì)最顯著的地區(qū)是在東亞，如果這種趨勢(shì)繼續(xù)下去，將會(huì)對(duì)西北太平洋地區(qū)上空的飛行運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。

除了晴空顛簸，全球變暖還會(huì)從多方面影響人類的空中通道。

例如，航路風(fēng)和溫度的變化將會(huì)改變未來的飛機(jī)飛行時(shí)間。目前，大型商用客機(jī)的典型巡航高度在8至12千米?？傮w而言，氣候變暖未來將會(huì)使向東航行的跨大西洋航班順風(fēng)增加，從而縮短飛行時(shí)間，向西飛行的航班則需要飛行更久。

隨著大氣二氧化碳濃度的增加，一架從美國紐約肯尼迪機(jī)場飛往英國倫敦希思羅機(jī)場的飛機(jī)，途中所遭遇的順風(fēng)和逆風(fēng)在所有季節(jié)都會(huì)有所增加，增幅可達(dá)14.5%，但從總體平均風(fēng)速變化來看，航班跨大西洋飛行的耗時(shí)將平均增加2%。

此外，航路溫度也會(huì)隨著氣候變化而變化。在特定巡航條件下，飛機(jī)真實(shí)飛速將每十年下降0.18±0.05%：30年后，每8小時(shí)的長途飛行時(shí)間增加2至3分鐘，大約增加1%。也就是說，航路溫度也會(huì)影響飛行時(shí)間。

眾所周知，大型遷徙性鳥類撞擊飛機(jī)可能會(huì)降低飛機(jī)氣動(dòng)性能，嚴(yán)重時(shí)可能造成發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。然而，氣候變暖正在使不少候鳥的生活習(xí)性悄然變化。當(dāng)它們改變遷徙時(shí)間、調(diào)整飛行高度，就可能與原本“風(fēng)馬牛不相及”的飛機(jī)相遇，從而給飛機(jī)航路帶來安全隱患。

例如，在太平洋地區(qū)，由于厄爾尼諾現(xiàn)象改變了一些動(dòng)物食物來源的可獲得性，不少南方物種向北擴(kuò)張，動(dòng)物的春季遷徙也開始提前。由于目前所有航班的飛行路線及安全建議，均基于已知的大型遷徙性鳥類行為，這些新變化可能會(huì)帶來不可預(yù)測(cè)的鳥擊隱患。有統(tǒng)計(jì)顯示，全球機(jī)場附近的鳥擊事件一直在增加。

地面風(fēng)和溫度變化，挑戰(zhàn)飛機(jī)性能與飛行安全

除了對(duì)高空大氣的影響，氣候變暖還會(huì)顯著改變地面氣溫和地面風(fēng)，而這將會(huì)直接阻礙飛機(jī)性能的有效發(fā)揮。

物理學(xué)常識(shí)告訴我們，氣溫升高會(huì)使空氣密度減小。因此，當(dāng)?shù)孛鏈囟茸兊酶邥r(shí)，飛機(jī)在靠近地面的飛行階段，其發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃油時(shí)單位時(shí)間內(nèi)獲取的氧氣就會(huì)減少，這會(huì)使得飛機(jī)性能有所降低。其最直接的影響就是飛機(jī)的最大載重量減小，起飛和降落時(shí)所需的跑道距離有所增加。

據(jù)預(yù)測(cè)，本世紀(jì)中葉(2021-2050年)到本世紀(jì)中后期(2071-2100年)，飛機(jī)的夏季平均起飛距離將增加1.6%-11%。以波音737-800飛機(jī)為例，未來夏季，它的起飛距離將額外增加3.5米至168.7米。對(duì)于跑道足夠長的機(jī)場，只需增加飛機(jī)的滑跑距離，而對(duì)于跑道較短的機(jī)場，就必須對(duì)超過某個(gè)溫度閾值的飛機(jī)限制重量，以確保安全起飛。

自1980年以來，隨著地表溫度的升高，各機(jī)場夏季需要對(duì)航班限重的天數(shù)已有所增加。研究發(fā)現(xiàn)，在未控制的高排放假設(shè)情境下，到2050年至2070年，美國四個(gè)主要機(jī)場每年5月至9月間對(duì)波音737-800飛機(jī)的限重天數(shù)將增加50%-200%。

限重對(duì)于航空公司的影響十分顯著。以希臘希俄斯機(jī)場和空客A320為例，1988年至2017年間，每架飛機(jī)所需減少的有效載荷相當(dāng)于搭載38名乘客及其行李或航行1300千米的燃料。

此外，飛機(jī)在運(yùn)行中也有溫度限制。2017年6月20日，美國菲尼克斯氣溫超過49℃，由龐巴迪CRJ支線飛機(jī)執(zhí)飛的40余個(gè)航班由于高溫被取消，原因是氣溫超過了其運(yùn)行的最高溫度。

地面風(fēng)在飛機(jī)起飛和降落階段發(fā)揮著重要作用：逆風(fēng)是飛機(jī)起降最有利的條件；順風(fēng)會(huì)使飛機(jī)起飛或著陸滑跑距離增長，也會(huì)帶來沖出跑道的風(fēng)險(xiǎn)；側(cè)風(fēng)則會(huì)使飛機(jī)對(duì)不準(zhǔn)跑道、發(fā)生滾轉(zhuǎn)等。因此，在飛機(jī)起降時(shí)，對(duì)順風(fēng)和側(cè)風(fēng)有相應(yīng)限制。氣候變暖給地面風(fēng)帶來的改變，可能影響航空安全系數(shù)。

此外，氣候變暖使強(qiáng)對(duì)流天氣增加，也會(huì)對(duì)航空造成影響。在機(jī)場范圍內(nèi)，對(duì)流天氣會(huì)增加航班的延誤和取消。在航行過程中，對(duì)流天氣可能會(huì)讓飛機(jī)更多遭遇顛簸、積冰、低能見度、風(fēng)切變及閃電等安全威脅。

有研究預(yù)測(cè)，2050年的春季和夏季,荷蘭東南部城市馬斯特里赫特上空的對(duì)流天氣將會(huì)增加。這些對(duì)流天氣可以發(fā)展到17千米的高度，將迫使航線延長、飛機(jī)爬升和下降坡度更陡、空速降低，所有這些都會(huì)對(duì)尾氣排放、飛行時(shí)間和飛行成本產(chǎn)生不利影響。而且，這還會(huì)使更多飛機(jī)進(jìn)入其他空域，從而產(chǎn)生潛在的安全問題。

繪制變暖風(fēng)險(xiǎn)圖，百余國確認(rèn)航運(yùn)已受影響

氣候變暖造成的一大后果是海平面上升，未來幾十年，這將給不少低海拔沿海機(jī)場帶來嚴(yán)峻考驗(yàn)。

自1900年以來，全球海平面上升了0.2米。預(yù)測(cè)顯示，到2150年，在一定程度的變暖情景下，海平面可能上升1至5米。這可能會(huì)使海平面高出許多低海拔沿海機(jī)場的跑道。例如，馬來西亞檳榔嶼國際機(jī)場海拔僅3米，美國紐約肯尼迪機(jī)場海拔為4米，意大利羅馬菲烏米奇諾機(jī)場海拔為5米。還有研究表明，如果全球平均溫度上升2℃，海平面上升將使低海拔沿海地區(qū)1238個(gè)機(jī)場中的100個(gè)機(jī)場低于平均海平面。

目前看來，歐洲、北美和大洋洲的不少機(jī)場處于危險(xiǎn)之中，但東南亞和東亞的風(fēng)險(xiǎn)最高。受益于日益增強(qiáng)的防洪措施，目前該風(fēng)險(xiǎn)已降低了23%，但要在2100年將風(fēng)險(xiǎn)維持在當(dāng)前水平，可能需要高達(dá)570億美元的投入。

除了平均海平面的升高，強(qiáng)降水、臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣的發(fā)生，對(duì)低海拔沿海機(jī)場的防洪、排水能力也是巨大考驗(yàn)。這些極端天氣可能會(huì)使機(jī)場運(yùn)行中斷，且中斷恢復(fù)時(shí)間不確定，尤其對(duì)于樞紐機(jī)場而言，影響將非常巨大。

全球氣候變暖所引起的極端天氣事件，還包括中高緯度地區(qū)冬季的極寒。當(dāng)極寒事件頻發(fā)，機(jī)場的除冰車、防凍液等設(shè)施設(shè)備物資儲(chǔ)備也需動(dòng)態(tài)調(diào)整，某些地區(qū)的供暖需求也會(huì)增加。

氣候變化和航空市場的變化對(duì)機(jī)場而言是雙重挑戰(zhàn)。未來幾年，航空市場的恢復(fù)將給新興市場和成熟市場的運(yùn)營帶來越來越大的壓力。預(yù)測(cè)顯示，即使是在相當(dāng)成熟的歐洲航空市場，一些地區(qū)也會(huì)出現(xiàn)較高增長率。其中，東南歐和中歐的航空市場預(yù)計(jì)增長最快，但這些地區(qū)恰好也是氣候變化潛在影響最大的地區(qū)。因此，這些地區(qū)可能不得不在應(yīng)對(duì)航空市場需求快速增長的同時(shí)，應(yīng)對(duì)氣候變化所帶來的挑戰(zhàn)。

2019年，國際民用航空組織（ICAO）對(duì)其193個(gè)成員國展開調(diào)查，了解他們對(duì)氣候變化適應(yīng)的理解和相關(guān)計(jì)劃，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果繪制了風(fēng)險(xiǎn)圖。其中，65%的受訪國家認(rèn)為氣候變化已經(jīng)影響了本國的航空運(yùn)輸，另有15%的受訪國家預(yù)計(jì)到2030年將受到影響。在具體行動(dòng)方面，30%的國家已經(jīng)實(shí)施了適應(yīng)氣候變化的措施，另有25%的國家計(jì)劃在十年內(nèi)實(shí)施，只有6%的國家尚未制訂相應(yīng)計(jì)劃。

歐洲航行安全組織在2018年對(duì)其提供服務(wù)的國家進(jìn)行調(diào)查，86%的受訪者表示適應(yīng)氣候變化對(duì)飛機(jī)制造業(yè)至關(guān)重要，53%的受訪者已經(jīng)開始制訂相應(yīng)計(jì)劃。就特定組織而言，48%的組織認(rèn)為自己已經(jīng)受到影響。展望2050年，57%的組織預(yù)計(jì)將受到影響，僅10%的組織明確表示不會(huì)受到影響。