Vliegen door een patch van ernstige en onverwachte turbulentie is een onvergetelijke, verontrustende en soms pijnlijke ervaring voor tienduizenden passagiers per jaar.

Het vliegtuig siddert hevig, je stoel lijkt onder je weg te vallen en, als je niet vastgebonden bent, u kunt snel merken dat uzelf en uw dienblad naar het plafond van de cabine vliegen.

Volgens de beste schattingen ernstige turbulentie-gerelateerde verwondingen zijn goed voor 7, 000 verloren werkdagen voor stewardessen en turbulentie kost de industrie honderden miljoenen ponden per jaar. En, soms, het kan dodelijk zijn. Op kleinere vliegtuigen is het alleen al in de VS verantwoordelijk voor de dood van ongeveer 40 mensen per jaar.

Het probleem van turbulentie aanpakken

Dankzij het werk van Paul Williams, Hoogleraar Atmosferische Wetenschappen aan de Universiteit van Reading, luchtvaartmaatschappijen hebben een slimmere manier om storende turbulentie tijdens de vlucht te vermijden. Met collega's uit de VS, en met steun van NERC, hij heeft een voorspellingssysteem ontwikkeld dat uren van tevoren beter voorspelt in turbulentiegebieden, waardoor piloten hun vluchten kunnen omleiden naar soepelere en veiligere reizen.

"Turbulentie is de belangrijkste oorzaak van verwondingen bij vliegtuigpassagiers en stewardessen. Sinds ons voorspellingsmodel in 2015 door de Amerikaanse autoriteiten is aangenomen we schatten dat het heeft bijgedragen aan het verbeteren van het comfort en de veiligheid van vluchten op tot wel 2,5 miljard passagiersreizen."

Hoewel er veel vormen van turbulentie zijn, sommige zijn lastiger dan andere. Een veel voorkomende vorm, convectieve turbulentie genoemd, komt voor in en rond onweer. Krachtige opwaartse stromingen in het hart van een storm kunnen vliegtuigen tot 30 voet omhoog of omlaag duwen. Dankbaar, onweersbuien verschijnen op radar en kunnen worden waargenomen door het menselijk oog, waardoor het relatief eenvoudig te vermijden is.

Het onzichtbare vermijden

Veel uitdagender voor piloten is turbulentie in de heldere lucht, die onzichtbaar is en vaak zonder waarschuwing toeslaat.

Paul zegt:"Het komt uit de lucht vallen, letterlijk. Iedereen die een paar keer heeft gevlogen, zal er doorheen zijn gevlogen. Het is het soort dat mensen kan verwonden als ze geen veiligheidsgordel dragen."

In mei 2017, 27 mensen raakten gewond toen Aeroflot-vlucht SU270 bij heldere luchtturbulentie raakte tijdens de voorbereiding om te landen op Bangkok. Sommige passagiers braken botten toen het vliegtuig naar beneden stortte en ze werden tegen het plafond gegooid. De gewelddadige trillingen kunnen ook vliegtuigen beschadigen. In december 1992, een vliegtuig raakte een zak met heldere luchtturbulentie boven Colorado, waardoor zes meter van zijn linkervleugel werd weggerukt en een van zijn vier motoren werd verwijderd.

Heldere luchtturbulentie komt meestal voor op relatief grote hoogte, meestal boven de 20, 000 voet. Het is ook nauw verbonden met jetstreams, de snel bewegende, smalle luchtbanden die enkele kilometers boven de grond door de atmosfeer razen.

De grenzen van jetstreams - waar de gang van snelle lucht de langzamere omringende lucht ontmoet - zijn onstabiel en chaotisch, en verspreid krachtige wervelingen van wind in de omringende atmosfeer. Als een vliegtuig door een van deze wervelingen vliegt, de snel bewegende lucht zal met zijn vleugels slaan, waardoor het plotseling hoogte verliest of wint.

Rijden op de zwaartekrachtgolf

Echter, de jetstream is slechts een deel van het plaatje. Tijdens Paul's door NERC gefinancierde Ph.D. aan de Universiteit van Oxford in de vroege jaren 2000, hij onderzocht de rol van zwaartekrachtgolven bij het ontstaan ​​van turbulentie in de lucht.

Atmosferische zwaartekrachtgolven worden gevormd wanneer de lucht wordt verstoord, bijvoorbeeld door omhoog te worden gestuwd over een bergketen of door een weerfront. Luchtpakketten bewegen dan op en neer als golven in de zee terwijl de zwaartekrachtgolven door de lucht stromen. De atmosfeer zit er vol van en ze kunnen soms worden gezien als gestreepte wolken of grote rimpelingen op het oppervlak van een oceaan. Als een jetstream alleen niet genoeg is om turbulentie in de heldere lucht te ontketenen, de toevoeging van krachtige zwaartekrachtgolven in hetzelfde gebied van de atmosfeer kan het werk doen.

Paul ontwikkelde een praktisch voorspellingsinstrument voor turbulentie in de lucht, dat in 2015 door de Amerikaanse autoriteiten werd aangenomen. Het model kijkt 18 uur in de toekomst om het waarschijnlijke gedrag van de jetstream te voorspellen. Vervolgens gebruikt het een vergelijking om te onthullen waar zwaartekrachtgolven worden gegenereerd en waar zich het meest waarschijnlijke plekken met heldere luchtturbulentie zullen vormen. Als er sprake is van matige turbulentie die de luchtvaart beïnvloedt, het algoritme voorspelt het 83% van de tijd met succes.

Het model voorspelt alle sterke punten van turbulentie in de heldere lucht - van de lichtere vormen die rillingen en schokken veroorzaken, tot de zeldzame, maar potentieel gevaarlijk, die verwondingen kunnen veroorzaken aan bemanning en passagiers, of schade aan vliegtuigen. Maar, evenals het verminderen van letsel en schade, het heeft nog een ander voordeel. Turbulentie is de onderliggende oorzaak van de vliegangst van veel mensen - een fobie die tot vier op de tien mensen treft.

Paul hoopt dat het model, die voor iedereen vrij te gebruiken is, over de hele wereld zal worden aangenomen. Echter, aangezien de luchtvaartveiligheid streng gereguleerd is, eventuele wijzigingen zullen niet onmiddellijk zijn. Het model zal in de toekomst belangrijker worden omdat Paul ook heeft aangetoond dat turbulentie in de heldere lucht waarschijnlijk vaker zal voorkomen naarmate de wereld verder opwarmt. Hij voorspelt dat de hoeveelheid turbulentie in de jetstreams in de periode 2050-2080 verdubbeld of verdrievoudigd zal zijn.

Hij zegt:"Als dit de toekomst van vliegen is, het zal nog belangrijker zijn dat we vliegtuigen de kans geven om potentieel schadelijke turbulentie te vermijden."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Planet Earth online, een gratis, begeleidende website bij het bekroonde tijdschrift Planet Earth, gepubliceerd en gefinancierd door de Natural Environment Research Council (NERC).