Tần suất nhiễu động trời quang đang tăng?

 (flightradar24.com)
1 điểm bởi GN⁺ 2024-06-30 | 1 bình luận | Chia sẻ qua WhatsApp
  • Nhiễu động trời quang (CAT), hiện tượng có thể bất ngờ xảy ra ngay cả khi bầu trời trong xanh, đang trở thành một vấn đề an toàn hàng không ngày càng lớn, đồng thời mối liên hệ với biến đổi khí hậu cũng được chú ý
  • CAT có quan hệ mật thiết với wind shear — sự thay đổi tốc độ hoặc hướng gió trong một khoảng cách ngắn — và các yếu tố như rìa dòng tia, gradient nhiệt độ, sóng núi và hoàn lưu khí quyển đều tham gia vào quá trình hình thành
  • Trong nghiên cứu Prosser et al. 2023 sử dụng dữ liệu tái phân tích giai đoạn 1979~2020, thời lượng CAT hằng năm ở Bắc Đại Tây Dương đã tăng 17% với mức nhẹ trở lên, 37% với mức vừa trở lên, và 55% với mức nghiêm trọng trở lên
  • Những khu vực CAT mạnh trùng với dòng tia trên toàn cầu; nếu dòng tia mạnh lên do nóng lên toàn cầu, khả năng xảy ra nhiễu động cũng có thể tăng
  • Do khó dự báo và có thể xảy ra không cảnh báo, CAT vẫn là một vấn đề an toàn gây chi phí khoảng 200 triệu USD mỗi năm chỉ riêng tại Mỹ, do mỏi kết cấu máy bay, bảo trì và nguy cơ chấn thương

Vì sao nhiễu động trời quang được chú ý

  • Trong vài năm gần đây, ngày càng có nhiều trường hợp nhiễu động trên máy bay thương mại được biết đến vì dẫn tới hành khách bị thương, hạ cánh khẩn cấp và những tai nạn tử vong hiếm gặp
  • Tháng 5/2024, chuyến bay Singapore Airlines SQ321 gặp nhiễu động mạnh trên không phận Myanmar, khiến 1 người thiệt mạng và hàng chục người bị thương
    • Ban đầu sự cố này được cho là nhiễu động trời quang, nhưng sau đó được xác định nguyên nhân là một cơn bão phát triển nhanh
  • CAT thường xảy ra ở độ cao lớn, trong bầu trời quang đãng và điều kiện tương đối yên bình
    • Khác với giông bão hay các hệ thống thời tiết có thể nhìn thấy, CAT rất khó nhận biết bằng mắt

Điều kiện hình thành CAT

  • Nguyên nhân chính của CAT là wind shear, tức sự thay đổi tốc độ hoặc hướng gió trong khí quyển trên một khoảng cách ngắn
  • Khi luồng không khí di chuyển nhanh như dòng tia gặp luồng không khí chậm hơn, ma sát phát sinh có thể tạo ra nhiễu động
  • Hiện tượng này đặc biệt phổ biến quanh tropopause, ranh giới giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu
    • Khoảng độ cao vào khoảng 7.000~12.000m
    • Tính theo foot là khoảng 23.000~39.000ft

Các yếu tố khí quyển làm tăng nhiễu động

  • Dòng tia

    • Là dải gió hẹp và mạnh ở tầng khí quyển trên, với tốc độ gió có thể đạt trên 160km/h
    • Ở rìa của dòng tia có thể xuất hiện wind shear mạnh, dẫn tới nhiễu động

  • Gradient nhiệt độ

    • Sự thay đổi nhiệt độ đột ngột tạo ra thay đổi mật độ không khí và làm tăng khả năng nhiễu động
    • Chênh lệch nhiệt độ giữa không khí ấm trong dòng tia và không khí lạnh xung quanh có thể làm tăng tính bất ổn định

  • Sóng núi

    • Khi gió mạnh vượt qua dãy núi, các sóng trong khí quyển được tạo ra và có thể truyền lên trên
    • Khi không khí ổn định, còn gió mạnh và đều, các sóng này có thể chuyển thành nhiễu động

  • Hoàn lưu khí quyển

    • Các hoàn lưu khí quyển quy mô lớn như Rossby wave và Coriolis effect cũng có thể làm dòng tia uốn lượn, tạo ra các vùng wind shear mạnh

Mức tăng được quan sát trong vài thập kỷ qua

  • Các nghiên cứu gần đây cho thấy tần suất và cường độ của các điều kiện CAT đã tăng đáng kể trong vài thập kỷ qua
  • Evidence for Large Increases in Clear-Air Turbulence Over The Past Four Decades đã khảo sát xu hướng CAT trên toàn cầu giai đoạn 1979~2020 bằng dữ liệu tái phân tích
  • Xác suất máy bay gặp CAT ở độ cao bay hành trình đã tăng mạnh, đặc biệt nổi bật ở các khu vực vĩ độ trung bình
  • Tỷ lệ tăng thời lượng CAT hằng năm ở Bắc Đại Tây Dương: {b:17,37,55}
    • CAT mức nhẹ trở lên: tăng 17%
    • CAT mức vừa trở lên: tăng 37%
    • CAT mức nghiêm trọng trở lên: tăng 55%

Mối liên hệ giữa dòng tia và biến đổi khí hậu

  • Những vị trí quan sát thấy CAT mạnh nhất có tương quan với dòng tia trên toàn cầu
  • Dòng tia là các luồng không khí nhanh và hẹp xuất hiện gần tropopause, đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định thời tiết và các mẫu hình khí hậu
  • Trong nghiên cứu của Prosser, một trong những lý do chính khiến CAT tăng là sự mạnh lên của dòng tia do nóng lên toàn cầu
    • Khi nhiệt độ toàn cầu tăng, gradient nhiệt độ giữa xích đạo và vùng cực trở nên rõ rệt hơn
    • Sự thay đổi này làm dòng tia mạnh hơn và tăng khả năng xảy ra nhiễu động
  • Nghiên cứu Williams and Joshi 2013 dự báo trong kịch bản nồng độ CO2 trong khí quyển tăng gấp đôi so với thời kỳ tiền công nghiệp, CAT mức vừa trở lên có thể tăng tối đa 83,9%

Gánh nặng đối với ngành hàng không

  • Sự gia tăng CAT tạo ra thách thức cho ngành hàng không cả về an toàn lẫn chi phí
  • Theo Prosser et al., CAT được ước tính gây ra chi phí khoảng 200 triệu USD mỗi năm cho ngành hàng không chỉ riêng tại Mỹ
    • Mỏi kết cấu máy bay gia tăng
    • Chi phí bảo trì
    • Nguy cơ hành khách và phi hành đoàn bị thương
  • Vì CAT khó dự báo và thường xảy ra mà không có cảnh báo, đây vẫn là một mối lo quan trọng trong an toàn hàng không

Bài viết liên quan

1 bình luận

 
GN⁺ 2024-06-30
Ý kiến trên Hacker News

  • Phần lớn các ca chấn thương do nhiễu động trời trong (CAT) được đưa tin rầm rộ gần đây xảy ra trên các chuyến bay đường dài giữa châu Âu và Nam Á
    Trong vài năm gần đây, trên tuyến đó, đường bay đã bị thu hẹp do tránh không phận Ukraine, Nga, Israel và Afghanistan; các tuyến bay vòng tăng lên khiến lựa chọn để tránh điều kiện thời tiết ít đi
    Việc một phần đáng kể hành trình bay đi qua các khu vực nóng và địa hình núi non cũng có thể đã góp phần làm tăng các sự cố nhiễu động nguy hiểm, dù bản thân các điều kiện đó không nhất thiết trở nên phổ biến hơn

    • Thật lạ khi đây là bình luận được đánh giá cao nhất. Bản đồ nhiệt trong bài cho thấy CAT tăng ở nhiều khu vực trên toàn thế giới, trong đó nhiều nơi không nằm trên tuyến châu Âu–Nam Á
      Ngoài ra, câu hỏi cốt lõi mà bài viết muốn trả lời gần với “bản thân CAT có tăng không?” hơn là “tai nạn do CAT có tăng không?”
      Tính đến hôm nay, tôi đã xem một vài tuyến, chẳng hạn CDG->SIN[0], và nó không đi gần các vùng CAT mạnh trên bản đồ nhiệt. Chuyến LHR-SIN SQ321[1] có người tử vong hồi tháng 5, theo bài viết, về sau cũng được kết luận không phải CAT, không đi qua vùng CAT rủi ro cao, và ngược lại còn đi qua không phận Nga
      Cách nói “lựa chọn để tránh điều kiện thời tiết ít đi” cũng không phù hợp với tính chất của CAT. CAT thường có nguyên nhân không liên quan nhiều đến điều kiện thời tiết, và ngay cả khi có liên quan, đặc trưng của nó là khó tránh vì khó nhận được cảnh báo trước đầy đủ
      [0] https://www.flightstats.com/v2/flight-tracker/SQ/335?year=20...
      [1] https://www.flightstats.com/v2/flight-tracker/SQ/321?year=20...
    • Lập luận rằng “phần lớn các ca chấn thương do CAT được đưa tin rầm rộ gần đây xảy ra trên các chuyến bay đường dài châu Âu–Nam Á” cần có nguồn
      Hơn nữa, đó chỉ là chuyện về các trường hợp CAT được truyền thông đưa tin, khác với chủ đề của bài là các sự kiện CAT trên toàn thế giới
      Bài viết bàn về bằng chứng toàn cầu, trích dẫn đồ họa, cơ sở và thảo luận của Prosser et al. so sánh năm 1979 với 2020, và kết luận rằng nơi CAT mạnh lên là dòng tia
    • Sửa: Tôi vừa nhận ra biểu đồ cho thấy mức tăng xác suất giữa năm 1979 và 2020. Vì vậy, nếu sửa bình luận của mình, tôi sẽ nói rằng mức tăng không chỉ giới hạn ở vùng địa lý đó mà có vẻ tương quan với dòng tia
      Trong nghiên cứu được liên kết có một biểu đồ xác suất nào đó của CAT có trọng số theo thời lượng; vì là tỷ lệ nên có vẻ đã hiệu chỉnh khác biệt về tổng lượng bay. Việc phạm vi là 0~2,5 chứ không phải 0~1 thì hơi lạ, nhưng khả năng cao hơn là do biến đổi khí hậu khiến dòng tia trở nên nhiễu động hơn

  • Điều này có vẻ không được số liệu tai nạn hậu thuẫn. Các tai nạn liên quan đến nhiễu động dường như không có xu hướng rõ rệt
    (https://www.ntsb.gov/safety/safety-studies/Documents/SS2101....)
    Tôi không biết có yếu tố nào khác đang che khuất sự gia tăng CAT trong thống kê tai nạn hay không

    • Tần suất nhiễu động trời trong tăng không nhất thiết dẫn đến số tai nạn hoặc sự cố phải báo cáo tăng
      NTSB chỉ được thông báo khi đáp ứng một số tiêu chí nhất định. Muốn biết chi tiết thì xem 49 CFR Part 830
      Nếu toàn bộ mức tăng nhiễu động đều ở mức nhẹ hoặc trung bình và không có người bị thương nặng, thì không có gì phải báo cáo cho NTSB
    • Ngoài ra, chỉ nhìn đúng 2 năm nên có thể là chọn dữ liệu có lợi. Dòng tia chịu ảnh hưởng của El Niño
      Năm 1979 là El Niño yếu, còn 2020 là La Niña mức trung bình
      https://ggweather.com/enso/oni.htm
    • Trong dữ liệu đó chắc chắn không có xu hướng có thể phát hiện được. Nhưng tần suất tai nạn quá thấp nên dao động ngẫu nhiên chi phối, khiến khó phân biệt bất kỳ xu hướng nào
      Điều đang tăng rõ ràng là CAT do biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, những sự kiện như vậy hiếm đến mức có thể trong nhiều thập kỷ ta vẫn không thấy mức tăng rõ rệt
    • Có một yếu tố lớn che khuất sự gia tăng CAT trong thống kê tai nạn. Đó là các kỹ sư hàng không vũ trụ và cộng đồng hàng không học·an toàn
      Phần lớn CAT quan sát được cho đến nay có thể được thiết kế máy bay hiện tại chịu đựng, nên CAT tăng không nhất thiết làm số vụ rơi máy bay hay tai nạn khác tăng vọt
    • Cũng có thể là quan hệ ngược lại. Càng xảy ra thường xuyên, phi công và tiếp viên càng nhận được nhiều huấn luyện và hướng dẫn hơn, chẳng hạn về điều khiển máy bay và cách khiến hành khách thắt dây an toàn nhiều hơn

  • Có đoạn nói: “Báo cáo Prosser nêu việc dòng tia mạnh lên do nóng lên toàn cầu dẫn dắt là một trong những nguyên nhân chính khiến CAT tăng. Khi nhiệt độ toàn cầu tăng, độ dốc nhiệt độ giữa xích đạo và vùng cực trở nên rõ hơn, dòng tia mạnh lên và khả năng nhiễu động tăng”
    Nhưng tôi vốn hiểu rằng vì vùng cực chịu tác động của nóng lên toàn cầu lớn hơn nên dòng tia đang yếu đi; vậy điều đó sai sao?

    • Có thể bạn đang nhầm với Gulf Stream, một dòng hải lưu. Gulf Stream chắc chắn đang yếu đi, còn dòng tia là dòng chảy khí quyển
    • Xét xu hướng dài hạn thì đúng. Nhưng nghịch lý là đồng thời chúng ta cũng đang thấy những giai đoạn dòng tia mạnh kỷ lục
      Thực tế có nhiều dao động và liên kết xa, bản thân chúng cũng chịu ảnh hưởng của nóng lên toàn cầu và chi phối độ dốc nhiệt độ theo khu vực·mùa
      Những thứ như QBO, El Niño/La Niña, các sự kiện mô-men xoắn núi có thể di chuyển·thay đổi nhiệt ở tầng đối lưu hạn trong thời gian ngắn, nên ta thấy độ biến thiên lớn hơn ở hai đầu phổ
    • Tôi cho rằng tính mùa vụ của môi trường vùng cực là yếu tố then chốt. Vì mọi mô hình đều dự đoán vùng cực sẽ ấm lên nhanh hơn nhiều so với xích đạo, độ dốc nhiệt độ xích đạo–cực trung bình sẽ giảm; nhưng chừng nào trục Trái Đất còn nghiêng, mùa đông vẫn là mùa đông, nên trong mùa đó có thể kỳ vọng các độ dốc khí quyển rất gắt
    • Có tài liệu tham khảo không?
    • Tôi cũng đọc hiểu như vậy
      Vùng cực ấm lên nhanh hơn xích đạo. Vì vậy độ dốc nhiệt độ toàn cầu đang nhỏ đi
      Kết quả là không chỉ dòng tia yếu đi, mà các mô hình thời tiết cũng ổn định hơn, tạo ra những giai đoạn hạn hán hoặc lũ lụt kéo dài hơn

  • Cho đến tháng trước, khi cuối cùng tôi đọc Consider Phlebas, cuốn tiểu thuyết Culture đầu tiên của Ian M. Banks, tôi chưa từng nghe cụm từ Clear Air Turbulence
    Giờ nhìn lại thì thấy nó quá hoàn hảo để làm tên một tàu hải tặc vũ trụ

  • Tự quảng bá một chút không ngại: tôi làm ở SkyPath(https://skypath.io)
    Chúng tôi giám sát và thu thập dữ liệu CAT theo thời gian thực từ hàng nghìn chuyến bay, rồi dùng mô hình AI để dự đoán các sự kiện CAT
    Các phi công rất hài lòng với giải pháp của chúng tôi, chúng tôi đã ký hợp đồng với vài hãng hàng không lớn của Mỹ và cũng đang triển khai các chương trình đánh giá thực tế với nhiều hãng khác

    • Trên trang có nói là tiết kiệm nhiên liệu, vậy đó là dưới dạng cung cấp lộ trình à?
      Tôi đoán dữ liệu đã được vá/cập nhật này một ngày nào đó sẽ phải đi vào hệ thống lái tự động, nên tò mò quy trình đó diễn ra thế nào
    • “signed” à?
      Chứng thực thì liên quan gì ở đây? Ý là có nghi ngờ về nguồn dữ liệu sao?

  • Có ai biết nghiên cứu phát hiện CAT bằng LIDAR có khả thi không? Một nghiên cứu tháng 10 năm ngoái tuyên bố đã tìm ra cách phát hiện CAT trước bằng LIDAR: http://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2023Photo..10.1185Z/abstrac...
    Công nghệ như vậy hẳn sẽ rất lớn. Và nếu việc nhiễu động tăng lên là thật, tôi nghĩ có thể dễ dàng liên hệ nó với biến đổi khí hậu, cũng như việc Thái Bình Dương và Đại Tây Dương gần đây ấm lên do quy định về lưu huỳnh trong nhiên liệu tàu chở hàng, nhưng đó là chuyện ngoài chủ đề này

  • Sự gia tăng du lịch hàng không trên toàn cầu cũng là yếu tố lớn. Tổng số sự kiện chắc chắn sẽ tăng
    Số chuyến bay thương mại đã tăng gấp đôi từ năm 2004 đến 2019, và xu hướng đó được dự đoán sẽ còn tiếp tục một thời gian

  • Có khi đây là thiên lệch do các chuyến bay có kết nối Internet không? Khi ngày càng nhiều chuyến bay có Wi‑Fi và nhiều người đăng lên mạng xã hội hơn, có thể chỉ là nhận thức của công chúng tăng lên
    Như đã nói ở trên, thứ được ghi nhận chỉ là thống kê liên quan đến sự cố. Nếu các sự cố có hư hại hoặc thương tích không tăng theo tỷ lệ trên mỗi chuyến bay, thì có lẽ khó coi đó là một xu hướng

    • Có lý do gì ngăn người ta đăng cùng video và tweet sau khi hạ cánh đâu?

  • Tôi thật sự ghét đi máy bay và cực kỳ sợ khi gặp nhiễu động. Nhưng một phóng viên ở nước tôi, người cũng từng có kinh nghiệm làm phi công, có lần nói trên TV rằng lúc đang trong nhiễu động là một trong những khoảnh khắc an toàn nhất trên máy bay
    Tôi không nhớ lý do, có ai hiểu lĩnh vực này có thể xác nhận hoặc phản bác không?

    • Điều đó không đúng. Không có nhiễu động thì vẫn tốt hơn có nhiễu động
      Tuy vậy, trên các máy bay lớn hiện đại, rung lắc nhẹ không nguy hiểm cho kết cấu máy bay hay hành khách đã được cố định đúng cách
      Dù vậy, nhất là nếu đi máy bay nhỏ, nhất định phải thắt dây an toàn. Ví dụ nhiễu động sau máy bay thực sự là rủi ro đáng kể đối với máy bay nhỏ
    • Lý do an toàn là vì máy bay đang ở trên không. Máy bay hầu như không gặp vấn đề khi đã lên cao
      Vấn đề xảy ra khi gần mặt đất. Cất cánh và hạ cánh là giai đoạn chuyển tiếp giữa bay và không bay, nên là thời điểm nguy hiểm nhất
    • Máy bay chở khách thương mại được chế tạo để chịu được ứng suất khổng lồ tác động lên thân máy bay. Có thể xem một phần ở đây:
      https://www.youtube.com/watch?v=--LTYRTKV_A
      Nếu tôi sai thì người khác sẽ sửa, nhưng theo tôi biết lần cuối một máy bay chở khách thương mại cỡ lớn bị mất vì nhiễu động là vào năm 1966
      https://en.wikipedia.org/wiki/BOAC_Flight_911
    • Bạn có nhớ vì sao họ nói đó là an toàn nhất không? Phỏng đoán đầu tiên của tôi là vì khi đi qua nhiễu động, phi công tập trung hơn
    • Patrick Smith, phi công hàng không kiêm tác giả, có một bài viết khá hữu ích về nhiễu động trên website của ông
      https://askthepilot.com/questionanswers/turbulence/

  • Chủ đề này có lẽ đã được xem là phản ứng bình thường nếu nó được code-switch theo kiểu Bay Area hoặc NYC, nhưng vì nghe như xuất phát từ một nhóm fan của hãng hàng không nào đó nên có vẻ đã bị phản ứng dữ dội
    Không phải tôi nói một trong hai chuyện đó thực sự đã xảy ra, nhưng đôi khi trông thật sự giống như vậy