大氣中的搗蛋鬼–晴空亂流（Clear-air Turbulence）

大氣中的搗蛋鬼–晴空亂流（Clear-air Turbulence）
國立苗栗高級中學地球科學科劉承玨老師/國立台灣師範大學地球科學系許瑛玿教授責任編輯

晴空亂流(Clear-Air Turbulence，簡稱CAT)，字面上就是空氣中的一團亂流，通常指的是不規則的、隱匿的、無法覺察的空氣擾動。典型的晴空亂流約有二千呎厚和寬約十至二十哩的平層氣流，有時可長達五十至一百哩之遙。晴空亂流的成因很多，主要發生在空氣移動速率有極大差異之處。例如:在高空中(7000-12000公尺/23000-39000英呎)常常有空氣移動速率大的帶狀氣流即為噴流所在，或是風速超過每小時200公里處，或是因高度變化造成空氣移動速率差異大的山區等地區，都較容易發生晴空亂流。

晴空亂流盛行的季節為冬季，例如在冬季北緯25~50度的高空西風帶內，常常會有噴射氣流存在，它的內部和周遭區域多半都是晴朗狀態，偶爾伴隨些許卷雲（cirrus）。為何噴射附近易產生晴空亂流？打個比方，當我們在在裝滿水的浴缸中，用水管噴出極強的水流柱，水流周圍往往都會有很多擾動的現象，因此噴射氣流附近的空域很容易造成晴空亂流。

現今研究唯有水氣充分時，晴空亂流才會伴隨雲的產生。故晴空亂流發生時，有時不易察覺或不會伴隨雲的出現，造成晴空亂流不易由氣象雷達偵測到，也較難藉由觀察雲層分佈來判斷，使得我們很難察覺到它的發生。CAT的發生由於事先亳無跡象，可能突然會使飛機在空中顛簸而失事，飛機一旦遭遇到它，後果常常不堪設想，甚至造成人員傷亡，如1997年12月28日一架自東京飛往夏威夷的客機遇上強烈晴空亂流，飛機瞬間急降30多公尺，並且持續上下大幅擺動，造成一名乘客死亡、100多人受傷，這一類的案例非常多。

綜上所述，晴空亂流的偵測十分不易，主要是因為其沒有肉眼可見的特徵，因此肉眼的觀測以及一般傳統的雷達觀測都無法得知晴空亂流的位置，只能靠已通過亂流區域的飛機駕駛向航管單位回報，再由相關單位向其後可能通過這個區域的飛機發出警告。為了解決這個問題，目前有研究嘗試發展新一代氣象雷達，將不只偵測水氣的存在與否，也偵測空氣中懸浮粒子(Aerosol)的動態，對即使沒有水氣存在的晴空亂流發生時，雷達仍能夠偵測出空氣懸浮粒子的震盪現象，來偵測晴空亂流發生的位置。目前某些根據光學原理偵測大氣擾動的儀器，如閃爍計(Scintillometer)、都普勒光達(Doppler LIDAR)等，已能採用遠距觀測的方式偵測晴空亂流的存在，大大降低晴空亂流對飛航安全的威脅。

參考資料
1. 維基百科：Scintillometer http://en.wikipedia.org/wiki/Scintillometer
2. 維基百科：Clear-air_turbulence http://en.wikipedia.org/wiki/Clear-air_turbulence
3. 科學人雜誌網站：當飛機碰上亂流，盧衍良 http://sa.ylib.com/saeasylearn/saeasyle … 1298&CL=72
4. 呂應鐘，(1973)。飛機遭遇到的亂流，科學月刊(44)。