Fasten your seatbelts

Bij klimaatverandering kijken we doorgaans vooral naar de effecten op de grond. Maar hogerop zou ook wel eens heel wat kunnen veranderen…

Er wordt wat af gevlogen tegenwoordig. We hebben er in eigen land zelfs een tweede Schiphol voor nodig, in Lelystad. Uiteraard heeft de enorme toename van het wereldwijde vliegverkeer grote gevolgen voor klimaatverandering zelf. Er wordt door de hele sector steeds meer van het broeikasgas CO2 uitgestoten. Vandaar dat de soms absurde lage prijzen van vliegtickets meer en meer ter discussie staan. Die goedkope vliegtickets hebben alles te maken met de lage prijs van de vliegtuigbrandstof kerosine, waar geen accijnzen over worden geheven! Het is daarom bovendien een vorm van oneerlijke concurrentie met schonere manieren van openbaar vervoer zoals trein en bus.  

Rood lampje

Een ieder die regelmatig vliegt heeft ongetwijfeld wel eens meegemaakt, dat het lampje ‘fasten your seatbelts’ plotseling aan floept terwijl het vliegtuig gewoon op een kruishoogte van om en nabij de 10 kilometer vliegt. En er dus geen landing zit aan te komen. Vaak voel je op dat moment ook al iets van turbulentie omdat het vliegtuig wat heen en weer schudt. Meestal is die turbulentie onschuldig maar is het vastmaken van de veiligheidsgordels uit voorzorg zeer zeker verstandig. Want het probleem met turbulentie op grote hoogte bij verder ‘mooi weer’ is, dat het op de instrumenten (van het vliegtuig maar bijvoorbeeld ook vanaf radarstations op de grond) niet goed is te zien.

CAT

Deze vorm van turbulentie wordt in de luchtvaart Clear Air Turbulence genoemd, afgekort als CAT. De sterkte van CAT wordt ingedeeld in klassen, waarbij de zwaarste klasse (severe CAT) zondermeer gevaarlijk kan zijn voor de moderne luchtvaart. Volgens onderzoek uit 2012 (McCann et al., 2012) wordt 24% van weer-gerelateerde ongelukken veroorzaakt door CAT. Jaarlijks worden in alleen al Amerika 45 mensen (passagiers en bemanningsleden) door CAT gewond, terwijl dit getal in werkelijkheid mogelijk nog groter is. Niet alle verwondingen komen in de statistieken terecht, bijvoorbeeld omdat ze pas in een later stadium duidelijk worden. Een enkele keer betreft het zelfs dodelijke verwondingen. Uiteraard zal het aantal problemen met CAT enkel en alleen al door de verwachtte groei van de luchtvaart verder gaan toenemen. Maar wat nou als CAT zelf ook vaker gaat voorkomen?!

Straalstroom

De soms zeer krachtige turbulentie in op het eerste oog goede vliegomstandigheden, wordt vooral veroorzaakt door grote verschillen in windsnelheid. Deze verschillen treden vooral op rond de straalstroom. Een smalle en langgerekte strook met zeer hoge windsnelheden op grote hoogte in de atmosfeer. In de straalstroom (jetstream) komen soms windsnelheden voor van 200 tot zelfs meer dan 300 kilometer per uur. Die hoge windsnelheden zelf zijn geen probleem voor de luchtvaart. Al zal het brandstofverbruik bij wind tegen sterk stijgen en de vliegsnelheid (ten opzichte van de grond) met 200 tot 300 kilometer kunnen dalen. Rond de as van de straalstroom komen echter grote verschillen voor in windsnelheid op relatief kleine afstand. Zeker in verticale zin. Een paar kilometer onder de as van de straalstroom kan het zo maar 100 km/uur minder hard waaien. Deze snelheidsverschillen zijn een bron van turbulentie en daarmee van CAT.

Bergen en onweersbuien

Er zijn overigens ook andere bronnen bekend van CAT bekend. Bijvoorbeeld door luchtstromingen over hoge bergketens. In bepaalde atmosferische omstandigheden kan dit, soms tot op grote afstand stroomafwaarts van de bergketen, flinke turbulentie veroorzaken, zelfs op een kruishoogte van wel 10 kilometer. Onweersbuien zijn ook een bron van (soms zeer gevaarlijke) turbulentie maar zo lang deze turbulentie direct in de bui plaats vindt, valt het niet onder CAT. Maar door zwaartekrachtsgolven die van de onweersbui weglopen, kan er ook op veel grotere afstand van de onweersbui turbulentie voorkomen en dat valt dan wel onder CAT.

Veel meer CAT

In een serie recente wetenschappelijke rapporten wordt nu melding gemaakt van een sterkte toename van CAT in een verder opwarmende wereld. Deze toename zou met name verband houden met veranderingen in de straalstroom, al is bekend dat onweersbuien in een opwarmende wereld ook vaker problemen zullen veroorzaken. Tot deze conclusies komen de onderzoekers die met de meest geavanceerde meteorologische modellen de frequentie en de kracht van turbulentie voor de verder opwarmende wereld door rekenen. Het blijkt dat de toename het grootst is in een brede zone ronde gematigde breedten op aarde, zowel op het Noordelijk als op het Zuidelijk Halfrond. De toename kan in een verder opwarmende wereld bijzonder significant zijn, zo blijkt uit deze resultaten.

Onderzoek en metingen

Ontwerpers van vliegtuigen dienen met de sterke toename van CAT rekening te houden in het ontwikkelen van de vliegtuigen van de toekomst, zo wordt geadviseerd. Verder is veel meer onderzoek nodig naar CAT, want het is op dit moment nog steeds niet heel erg betrouwbaar te voorspellen. Metingen spelen ook een belangrijke rol. Op dit moment wordt vanzelfsprekend ook dankbaar gebruik gemaakt van de rapporten van piloten die zelf door CAT vliegen. Hoe meer er wordt gevlogen, des te beter kan deze gevaarlijke vorm van turbulentie in kaart worden gebracht. Maar de schaduwkant is, dat een verdere toename van de luchtvaart ook de opwarming van de wereld, en daarmee de CAT, in de kaart speelt.

Bronnen:

blogs.egu.eu/divisions/as/2017/10/12/buckle-up-its-about-to-get-bumpy-on-the-plane/

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GL074618/full