Článek
Analýzu si také můžete poslechnout v audioverzi.
Letadlo se začalo z ničeho nic naklánět. Třást. Následoval dramatický propad. Kdo neměl zapnutý pás, toho nenadálý pokles prakticky vystřelil ke stropu. Hlavy narážely do horních panelů kabiny, do světel, na pasažéry pršely dýchací masky. Varování? Žádné. Upozornění zapnout bezpečnostní pásy? Také žádné.
Může to znít jako scéna z katastrofického filmu, ovšem takto jeden z cestujících, osmadvacetiletý student Dzafran Azmir, pro agenturu Reuters popsal turbulence, které 21. května 2024 zažil během letu z Londýna do Singapuru.
Boeing 777-300ER společnosti Singapore Airlines, který přepravoval celkem 211 pasažérů a 18 členů posádky, byl nucen odklonit se a urychleně přistát v thajském Bangkoku. Na palubě byly více než tři desítky zraněných a jeden mrtvý člověk, třiasedmdesátiletého Brita patrně zradilo srdce.
IN PICTURES: The damaged interior of @SingaporeAir flight SQ321 after it hit severe turbulence and was forced to make an emergency landing in Bangkok. One man died in the incident (Photos: Reuters) https://t.co/JZfqJcRzdM pic.twitter.com/MzlXOdQ6yd
— CNA (@ChannelNewsAsia) May 21, 2024
Turbulence - i ty silné - k létání patří a není na nich nic výjimečného, přesto tyto scény obletěly svět. Podobně jako zprávy o zranění desítek lidí během květnového letu z Dauhá do Dublinu nebo červencového spoje z Madridu do Montevidea.
Extrémně silné turbulence totiž ve všech zmiňovaných případech přišly zcela bez varování. A to již tak běžné není.
Nebyly totiž spojené se srážkami, jak je tomu za normálních okolností. „Dopravní letadla mají meteorologický radar, který je varuje před tím, kde jsou intenzivní srážky. Tomu se to letadlo vyhne, případně personál upozorní na povinnost zapnout pásy,“ podotýká během rozhovoru pro Seznam Zprávy Jakub Hospodka z Katedry letecké dopravy Českého vysokého učení technického.
Kromě meteorologických radarových systémů se piloti při předvídání turbulentních podmínek spoléhají na předletové informace o počasí a hlášení pilotů z jiných letadel v reálném čase (tzv. systém PIREP).
Pokročilé systémy, jako je síť IATA Turbulence Aware, poskytují údaje o turbulencích v reálném čase, což zvyšuje schopnost pilotů činit informovaná rozhodnutí a v ideálním případě své stroje navigovat kolem bouřkových systémů.
Výše zmíněný let však potkaly turbulence, které právě s takovouto přeháňkovou nebo bouřkovou činností nebyly spojené. „Ty na radaru vidět nejsou,“ upozorňuje Hospodka.
Takovým turbulencím se říká clear-air turbulence (CAT), turbulence z čistého nebe.
„Clear-air turbulence vzniká v atmosféře bez přítomnosti viditelných oblaků, a proto je pro piloty obtížně detekovatelná,“ vysvětluje jev vedoucí Odboru letecké meteorologie Českého hydrometeorologického ústavu Blanka Chalupníková. „Vzniká především v horních vrstvách troposféry, často kolem tryskových proudů (jet streamů), a je způsobena několika mechanismy.“
Turbulence obecně:
Pojem turbulence a jeho užívání ve fyzice označuje složitější fenomén, než si představuje běžný pasažér v letecké dopravě. Vedoucí Odboru letecké meteorologie Českého hydrometeorologického ústavu Blanka Chalupníková jej pro Seznam Zprávy vysvětluje takto:
Pokud se bavíme o turbulenci obecně, jde o fyzikální jev, jehož podstata spočívá v existenci nepravidelných vírových pohybů v proudící tekutině, které se v dané době projevují turbulentními fluktuacemi rychlosti proudění. Proudění tekutin nabývá turbulentního charakteru, převýší-li poměr v něm působících setrvačných a vazkých sil, představující Reynoldsovo číslo, určitou kritickou hodnotu.
Z meteorologického hlediska jde o turbulenci v proudícím vzduchu v zemské atmosféře, kde rozměry turbulentních vírů dosahují velikosti od několika milimetrů do stovek metrů. Označíme-li vx, vy, vz po řadě x–ovou,y–ovou a z–ovou složku rychlosti proudění, potom v případě turbulentního proudění platí:
vx=vx¯¯¯+v′x,vy=vy¯¯¯+v′y,vz=vz¯¯¯+v′z,
kde vx¯¯¯, vy¯¯¯, vz¯¯¯ jsou časově zprůměrované složky okamžité rychlosti proudění, zatímco v′x, v′y, v′z jsou složky turbulentních fluktuací, jejichž střední hodnoty se rovnají nule, tj. v′x¯¯¯¯=v′y¯¯¯¯=v′z¯¯¯¯= 0.
Meteoroložka pro Seznam Zprávy uvádí čtyři příklady takovýchto mechanismů:
1. Rozdíly v rychlosti proudění vzduchu (větrné střihy)
- CAT vzniká, když se vzduchové masy pohybují různou rychlostí nebo směry v sousedních vrstvách atmosféry.
- Například v oblasti tryskových proudů, kde se rychle pohybující vzduch střetává s pomalejším okolním vzduchem, dochází k náhlým změnám rychlosti a směru větru.
2. Interakce mezi vzduchovými masami
- Když se teplé a studené vzduchové masy setkají, rozdíly v hustotě a teplotě mohou způsobit nestabilitu, která vede k turbulencím.
- Tyto interakce jsou časté v blízkosti tryskových proudů nebo atmosférických front.
3. Gravitační vlny (atmosférické vlny)
- Proudění vzduchu nad horskými pásmy nebo jinými překážkami může vytvořit gravitační vlny, které se šíří do vyšších vrstev atmosféry a mohou způsobit turbulence i v čistém vzduchu.
4. Kelvinovy–Helmholtzovy nestability
- Tento jev nastává, když se vrstvy vzduchu pohybují různou rychlostí a vytvářejí vlny podobné těm na hladině vody. Pokud rozdíly v rychlosti překročí určitou mez, vznikají turbulence.
Detekovat CAT je velmi obtížné. Piloti se spoléhají na předpovědi, hlášení od jiných letadel, údaje z palubních senzorů a vlastní zkušenosti. Chalupníková ovšem uvádí, že moderní technologie, jako jsou LIDAR a Dopplerovy radary, pomáhají detekovat změny v proudění vzduchu a mohou CAT odhalit.
Přesto nečekaným propadům vždy zabránit nedokážou a může docházet k dramatickým scénám popsaným v úvodu textu. Nadto hrozí, že turbulence na palubě budou cestující zažívat čím dál častěji.
Čerstvá zjištění vědeckého týmu vedeného Paulem Williamsem z Univerzity v Readingu naznačují, že turbulence - dostatečně silné na to, aby představovaly riziko zranění - by mohly v letech 2050 až 2080 přicházet s dvakrát až třikrát vyšší pravděpodobností.
Letos publikovaná studie, sestavená Williamsovým týmem, analyzuje trendy v leteckých datech z období mezi lety 1979 a 2020. Co se týče turbulencí z čistého nebe, dokládá razantní nárůst. Jen nad severním Atlantikem se vyskytovaly o 55 procent častěji.
Příčina? „Nárůst je téměř jistě důsledkem klimatických změn, které posilují tryskové proudy způsobující turbulence,“ prohlásil autor studie Williams pro americký populárně vědecký časopis Scientific American.
Vyšší teploty atmosféry, které jsou důsledkem globálního oteplování, významně přispívají k většímu výskytu turbulencí. V atmosféře se v teplejším vzduchu může udržet více vodní páry, což vede k ještě vyšším teplotám. To může, jak píší vědci, způsobit rozdíly v teplotě vzduchu, a tím i častější a silnější tryskové proudění.
Chalupníková však upozorňuje, že vzhledem k současnému vědeckému poznání se nedá na otázku o roli celosvětového zvýšení teploty na vznik clear-air turbulencí přesně odpovědět. I tak dodává: „Globální oteplování velmi pravděpodobně způsobí častější a intenzivnější CAT, což může mít dopad na letectví, včetně bezpečnosti letů a spotřeby paliva. Předpovídání CAT bude nabývat větší důležitosti, protože CAT je za určitých okolností/intenzity považován za nebezpečný letecký meteorologický jev.“
Vliv globálního oteplování na vznik CAT:
Blanka Chalupníková z ČHMÚ vliv globálního zvyšování teplot na vznik a intenzifikaci clear-air turbulencí shrnuje do pěti oblastí:
1. Zesílení teplotních gradientů v atmosféře
Rostoucí globální teploty způsobují změny v teplotních rozdílech mezi různými vrstvami atmosféry a mezi různými zeměpisnými šířkami. Zesílené rozdíly, zejména mezi rovníkovými a polárními oblastmi, mohou zvyšovat rychlost tryskového proudění (jet streamu). To vytváří podmínky pro vznik CAT, protože turbulence často vzniká na hranicích oblastí s rozdílnou rychlostí větru.
2. Změny v dynamice tryskového proudění
Tryskové proudění je poháněno rozdíly teplot mezi rovníkem a póly. S oteplováním Arktidy se tyto rozdíly mění, což může vést k větším nepravidelnostem v tryskovém proudění. Tyto nepravidelnosti mohou zvýšit výskyt CAT, zejména v oblastech, kde se rychlost větru mění prudce s výškou nebo vzdáleností.
3. Zesílený vertikální a horizontální střih větru
Globální oteplování může způsobit větší rozdíly v rychlosti a směru větru mezi jednotlivými výškami (vertikální střih) nebo mezi různými oblastmi (horizontální střih). Tyto střihy jsou hlavním zdrojem energie pro vznik CAT.
4. Vliv změn v tropopauze
Tropopauza, která odděluje troposféru a stratosféru, může měnit svou výšku v důsledku oteplování.Tyto změny mohou ovlivnit pohyb vzduchových mas a vytvářet nové oblasti náchylné k turbulenci.
5. Nárůst výskytu extrémních jevů
S globálním oteplováním se zvyšuje pravděpodobnost extrémních meteorologických jevů, což může vést ke zvýšení četnosti a intenzity CAT. Rychlejší a nepředvídatelnější změny větru jsou s tímto trendem úzce spojeny.
Do letecké dopravy se tendence stále se zvyšujících teplot na Zemi a celého fenoménu klimatické změny propisuje už teď.
Hospodka z ČVUT zmiňuje v první řadě ekonomické dopady pro letecké společnosti, které musí zohledňovat, co jejich provoz způsobuje životnímu prostředí. „Aerolinky musí internalizovat externí náklady, které měly. To znamená, že musí dávat mnohem víc peněz třeba na to, aby pokryly svoje emise oxidu uhličitého,“ připomíná.
Mohlo by vás zajímat
International Airlines Group (IAG), hlavní skupina leteckých společností, slíbila, že do roku 2050 odstraní nebo vyrovná veškeré uhlíkové emise své letecké flotily s více než 570 letadly.
Zvýšení rizika turbulencí se ale podle něj propsalo i do výcviku budoucích pilotů ve smyslu přípravy na jejich zvládání.
Agentura Evropské unie pro bezpečnost letectví (EASA) v roce 2019 zavedla povinnost Výcviku prevence a zotavení z neočekávaných situací (UPRT) pro piloty, kteří procházejí výcvikem pro získání licence. „Jde o specifický výcvik, který piloty učí reagovat na situace, kdy se letadlo dostane do nějakého pádu, nebo kdy se setká právě s nějakou výraznou turbulencí,“ vysvětluje Hospodka. „Ne že by se to piloti dřív neučili, nicméně teď se na to klade obzvláště důraz, protože je to jedna z příčin potenciálního zranění cestujících,“ dodává.
Klíčem pro zvládnutí celé situace je rychlá reakce pilota. „Čím dřív pilot zareaguje, tím lépe,“ dodává Hospodka. Jinak totiž hrozí výraznější pád a dramatické změny výšky a polohy letadla.
Ilustrujme to na zmíněném zasaženém letu společnosti Singapore Airlines. Podle podrobných údajů z webu Flightradar24, který se zabývá sledováním letů, Boeing 777-300ER dvakrát během 62 sekund prudce stoupal a klesal. Za tuto chvilku letadlo vystoupalo z cestovní hladiny 37 000 stop na 37 400 stop (11,4 kilometru) a poté kleslo na 36 975 stop (11,27 kilometru), než se opět usadilo na cestovní hladině. Rozdíl mezi nejvyšší a nejnižší polohou letadla? Téměř 130 výškových metrů.
Podle informací singapurského deníku The Straits Times však zmatek v kabině nemusí způsobit - a prý ani nezpůsobila - samotná změna výšky, nýbrž rychlý přechod mezi stoupáním a klesáním.
Boeing podle analýzy listu nejprve dosáhl rychlosti stoupání 507 metrů za minutu - a o šest sekund později klesal rychlostí 436 metrů za minutu. O pouhé tři sekundy později se rychle vrátil k rychlosti stoupání 234 metrů za minutu a po dalších 20 sekundách opět klesal, a to opět stejnou rychlostí jako před několika okamžiky.
Popisovanou situaci tak lze kategorizovat coby extrémní turbulenci.
Intenzitu turbulence udává tzv. míra rozptylu vírů (anglicky eddy disipation rate, EDR). To je objektivní, na letadle nezávislá univerzální jednotka turbulence založená na rychlosti, s jakou se v atmosféře rozptyluje energie.
Intenzita | EDR | Přibližná změna výšky | Letecká reakce | Reakce uvnitř letadla |
---|---|---|---|---|
Slabá | 0-20 | do 1 m | Nepatrné, nepravidelné změny v poloze - např. náklon | Možnost posunu menších předmětů, možné mírné potíže při chůzi v letadle |
Mírná | 20-40 | do 5 m | Výrazné změny v poloze, obvykle i změna rychlosti letu | Uvolnění nezajištěných předmětů, výrazné problémy v chůzi |
Silná | 40-80 | do 30 m | Velké a náhlé změny polohy i rychlosti letu, letadlo se může na chvíli vymknout kontrole | Silný tlak bezpečnostních pásů či ramenních popruhů, nezajištěné předměty jsou pohazovány po letadle, chůze je nemožná |
Extrémní | 80+ | přes 30 m | Letadlo lze ovládat pouze s obtížemi | Cestujícím hrozí i vážnější zranění |
Chalupníková z ČHMÚ extrémní turbulenci vysvětluje slovy: „Jedná se o situaci, kdy letadlo zažívá náhlé a prudké změny ve vertikálním a někdy i horizontálním směru. Tyto turbulence jsou tak silné, že mohou způsobit nekontrolované pohyby letadla, způsobit dočasnou ztrátu kontroly nad řízením, mohou z důvodu protichůdného (antagonistického) působení tlakových sil poškodit letadlo (zlomit směrovku, křídlo atd.), vyvolat těžká zranění pasažérů a posádky, obzvláště pokud nejsou připoutáni.“
Odborníci nicméně zároveň poznamenávají, že extrémní turbulence jsou stále spíše vzácným jevem.
„Extrémní turbulence jsou relativně vzácným jevem, se kterým se většina pilotů během své kariéry setká jen zřídka,“ uklidňuje Chalupníková. „Moderní letectví je vybaveno technologiemi a postupy, které umožňují turbulence předvídat a minimalizovat jejich dopad na let.“
V daném okamžiku se vždy týkají maximálně několika desetin procenta atmosféry.
Nejčastěji poté v letových zónách nad velkými vodními plochami či nad vysokými pohořími. Dokládají to aktuální turbulentní mapy i data, která každoročně označují vůbec nejturbulentnější letové trasy.
Poslední dostupné statistiky, zveřejněné za rok 2023, ukazují, že největší riziko turbulencí - založené na nejvyšší průměrné míře EDR - zažívali cestující na trase mezi Santiagem de Chile a Santa Cruz de la Sierra v Bolívii. Průměrná míra EDR zde dosáhla hodnoty 17,57.
V první desítce jsou pak i dva evropské lety, a sice na trasách vedoucích nad Alpami. Konkrétně jde o let mezi Milánem a Ženevou a mezi Milánem a Curychem.
Pořadí | Let | Vzdálenost (km) | EDR |
---|---|---|---|
1. | Santiago de Chile – Santa Cruz de la Sierra | 1905 | 17.568 |
2. | Almaty – Biškek | 210 | 17.457 |
3. | Lan-čou – Čcheng-tu | 661 | 16.75 |
4. | Čúbu – Sen-taj | 517 | 16.579 |
5. | Milán – Ženeva | 214 | 16.398 |
6. | Lan-čou – Sien-jang | 519 | 16.337 |
7. | Ósaka – Sendai | 655 | 16.307 |
8. | Sien-jang – Čcheng-tu | 624 | 16.25 |
9. | Sien-jang – Čchung-čching | 561 | 16.041 |
10. | Milán – Curych | 203 | 16.016 |
I přesto, že čísla průměrných hodnot mohou v příštích letech růst, se odborníci shodují, že zásadní dopad na leteckou dopravu neočekávají. Většina letů bude probíhat jako nyní - se slabými či mírnými turbulencemi. Podle letošní studie čínského týmu kolem Ziba Zhuanga k nim již nyní dochází přibližně 68 000krát ročně.
„Není to tak, že bychom museli přestat létat nebo že by letadla začala padat z oblohy,“ říká Paul Williams. „Jen říkám, že za každých 10 minut, které jste v minulosti strávili v silné turbulenci, to v budoucnu může být 20 nebo 30 minut,“ říká Williams.
Cestující tak pravděpodobně budou muset být mnohem častěji připoutaní. Další změny mohou přijít i v nabídce aerolinek. Například společnost Korean Air letos na dálkových letech přestala podávat cestujícím instantní nudle, jejichž příprava vyžaduje zalití horkou vodou. „Toto rozhodnutí patří mezi bezpečnostní opatření v reakci na zvýšený počet turbulencí s cílem zabránit opaření cestujících,“ uvedla společnost v prohlášení.