機艙服務人員剛送上早餐，Dzafran Azmir 就感覺到第一次震動。他和新加坡航空 SQ321 班機上另外兩百一十名乘客已經在空中飛行了十個多小時。他們的班機前一晚從英國起飛，Azmir 當時正在普利茅斯大學攻讀音訊工程，班機飛越了中歐、黑海、土庫曼斯坦和巴基斯坦。他們當時位於緬甸伊洛瓦底江上空三萬七千英尺處——距離預定降落新加坡還有三小時——亂流就開始了。那一刻，飛機像一隻緊繃的獵犬般在他們周圍顫抖。接著，機頭抬起，在上升氣流中向前躍升。十一個秒後——根據飛行資料記錄器顯示，是當地時間 2024 年 5 月 21 日上午 7:49:32——機師開啟了「繫好安全帶」指示燈，並通知空服員固定機艙內物品。他們即將遭遇惡劣天氣。
晚春是緬甸濕季的開始，強降雨和狂風從孟加拉灣席捲而來。如果機師配備了更好的雷達或預報軟體，他們或許能預知並避開下方湧現的巨大積雨雲。然而，除了幾片白色的雲頂，飛機外的天空晴朗明亮。最初的幾次震動是他們唯一的預警。
2002 年，來自 NASA、FAA 和六家商業航空公司的研究團隊在奧克拉荷馬市的一架退役波音 747 飛機上進行了一系列實驗。他們想了解在發生亂流時，商業噴射機需要多久才能完成安全固定。他們招募了一群志願乘客，發給他們假的登機證和行李，並讓其中三人隨身攜帶真人大小的嬰兒娃娃。有些志願者被告知要待在座位上，假裝在睡覺、閱讀或使用筆記型電腦。其他人則被指示站在走道上或坐在廁所裡。由參與研究的航空公司抽調的經驗豐富的空服員團隊，則在飛機上來回穿梭，提供假食物。
研究團隊在三天內進行了十九次演練。有些演練以廣播的溫和警告開始：「各位女士們、先生們，我是機長。我們大約十分鐘後將會遇到一線雷雨。」其餘的則更為緊急：「所有乘客及空服員，請立即就座。」更強烈的廣播促使了更快的反應。即便如此，在七十秒後，最多只有三分之二的乘客繫好了安全帶。平均而言，乘客需要一分半鐘才能回到座位；空服員則因需要先收好設備，至少需要四分鐘。仍有整整三分之一的乘客在七十秒後仍未就座。
對於 SQ321 班機上的乘客來說，那將是永恆。機長發出警告後八秒，飛機就急墜。五秒內，它下降了一百七十八英尺——大約相當於一座十九層樓高建築的高度。Azmir 後來告訴記者，根本沒有時間反應。「任何沒有繫好安全帶的人，都會被拋到機艙裡，」他說。Azmir 坐在後方靠窗的位置。飛機遇到亂流時，傾向於前後搖擺，因此最前排和最後排的座位上升和下降幅度最大。「我看到走道對面的乘客完全水平地飛起來，撞到天花板，」Azmir 說。「人們頭部受了嚴重的傷。」有些乘客被猛烈拋起，以至於撞凹了行李架，或將頭部撞穿了存放氧氣面罩的面板。站著的乘客在走道上翻滾；坐在廁所裡的乘客則撞到天花板。一位乘客後來形容那簡直是「純粹的恐懼」。接著，飛機突然猛地下墜，將所有人重重摔回地面。新加坡交通部後來指出，僅僅四秒鐘，他們身體承受的重力就從負 1.5 g 變為正 1.5 g。這就像他們的身體從氦氣球變成了沙袋。
「我回到機場時，一直嘔吐，」另一位乘客在飛機緊急降落曼谷後說。「我無法行走。」一百零四名乘客因傷接受治療。其中超過四十人需要住院觀察；六人有顱骨和腦部損傷，包括一名兩歲男童。十七名需要手術的乘客中，九人有脊椎損傷，包括一名名叫 Kerry Jordan 的澳洲女子，她因此癱瘓。一年後，她仍然無法自己刷牙或使用手機。
亂流是航空旅行中潛藏的幽靈——那種我們盡力忽視的顛簸、搖晃和嘎吱作響的呻吟，儘管聽起來像是要置我們於死地。大多數時候，它盤旋在山脈和風暴雲之上，很容易避開。機師可以在起飛前數小時就看到遠處潛伏的惡劣天氣，如同幽靈般出現在他們的數位地圖上。如果天氣移動，飛機的雷達仍能在八十英里或更遠的距離偵測到。然而，擊中 SQ321 班機的上升氣流卻是另一種更險惡的類型。儘管它來自下方的風暴雲，但似乎沒有雨水供雷達波束反射。它就像天空中一個看不見的減速帶。
1966 年，一架英國海外航空公司的波音 707 飛機從東京起飛，飛往香港。那是一個陽光明媚、萬里無雲的下午，但當飛機接近富士山時，一股猛烈的西北風襲來。陣風將垂直尾翼從機尾撕裂，並撞擊到左水平尾翼，進而斷裂。當飛機向上扭曲時，氣壓將另一個尾翼扯下。所有四個引擎都被從機翼上撕裂，飛機開始朝山坡旋轉。油箱破裂，整個尾部連同右翼一起脫落。當飛機在三千五百英尺處墜毀時，機身已斷成兩截，長達十英里的殘骸散落在後方。
富士山空難是當年日本一系列飛機事故之一。一架商業噴射機在濃霧中降落時撞上海堤；另一架因不明原因墜入東京灣；還有另一架也因不明原因墜入日本瀨戶內海。這是商業航空史上最致命的年份之一——僅這些事故就造成三百七十一名乘客和機組人員死亡——並改變了飛機的製造方式。
當新員工來到華盛頓州艾佛瑞特市的波音生產基地時，他們的第一站通常是公司安全體驗中心 (Safety Experience Center) 的展覽。展覽以莊重的基調開始：紀念著名的航空災難，包括 2018 年和 2019 年在爪哇海和衣索比亞連續發生的兩起 737 MAX 墜機事件。然後，基調逐漸變得更為樂觀。在波音公司以及整個航空業，災難推動了創新。氧氣面罩和電子防鎖死煞車系統在 1960 年代問世，同時機場也配備了鳥砲，用來驅趕加拿大雁和其他飛鳥。同個十年，頂部行李艙也加裝了鎖定門，以防止行李掉落砸傷乘客。衛星通訊在 70 年代出現；自動飛行管理系統，能夠規劃飛機航線、速度和高度，則在 80 年代出現。雷達系統變得更精確；飛機變得更堅固、更流線型、更靈活。機師在規避亂流方面變得更熟練——或者，如果無法規避，則會減速並「承受顛簸」。
「當人們因我們的產品而受傷時，我們需要從中汲取所有可能的教育經驗，」波音公司高級航空安全調查員 Jacob Zeiger 在我去年十二月參觀波音基地時告訴我。「這些技術發現是神聖的。」任何涉及波音飛機的重大事故發生後數小時內，Zeiger 和他的團隊就會收到通知，他們可能會花費一到十天時間研究損壞情況並採訪機組人員，拼湊出事故原因。例如，2008 年，一架 777 的引擎失去反應，在倫敦跑道前墜毀，起落架被扯斷。事後，一個調查團隊在波音實驗室重現了飛機的燃油系統。他們發現，一個小型熱交換單元在飛行過程中積聚了冰。從此，每架 777 都已加裝了新版本的單元。得益於數十年的這類改進，今天的噴射機可能是世界上最可靠的機器。搭乘它們飛行致死的機率，比走樓梯致死的機率還要低。
是天空變得越來越不可靠。由於氣候變遷，強烈的風暴和不穩定的風變得越來越普遍。但晴空亂流的增加尤其令人擔憂，這種亂流通常遠離風暴且無法被雷達偵測到。自 1979 年以來，北大西洋上空的晴空亂流增加了高達 55%，美國上空增加了 41%。如果氣溫持續不受遏制地上升，到本世紀中葉，晴空亂流可能會增加一倍以上。死於亂流的情況仍然極為罕見，但 SQ321 班機確實有一名乘客死亡。Geoffrey Kitchen，一位來自布里斯托的退休保險銷售員，與結婚五十年的妻子一同度假，在飛機降落前就已死亡。飛機的突然墜落似乎給了他巨大的驚嚇，導致他心臟病發作。
我並非特別害怕搭飛機，但我仍然害怕亂流。我會避開飛機後座的座位，在飛行前檢查雷達地圖，即使指示燈熄滅時也會繫好安全帶。我記得有一次與法醫人類學家 Clyde Snow 的對話，他曾為 FAA 調查飛機墜毀事故多年。據他經驗，當墜機事故有倖存者時，其中相當大比例是男性：他們是第一個推擠、抓撓著衝向出口的人。正如他在 1970 年的一項研究中指出的，該研究涵蓋了兩起乘客必須逃離燃燒機艙的墜機事故，「在需要速度、力量和敏捷性的情況下，年輕男性似乎明顯佔優勢……」。在這兩起墜機事故中，即使是老年男性倖存的比例也高於成年女性和兒童。
這個畫面一直縈繞在我腦海中，既是對我性別的警示，也是一個可怕的Worst-case scenario。因此，今年秋天，我竟然在尋找顛簸的飛行體驗，這感覺很奇怪。每年約有 1600 萬架次航班飛越美國。其中，大約每 250 架次航班就會遇到中度或更嚴重的亂流——美國國家氣象局形容其強度足以讓乘客感到「安全帶明顯受力」。每 3000 架次航班就會遇到嚴重亂流：「飛機可能暫時失控。機上乘客將被猛烈推向安全帶。」按照這個標準，我經歷過最嚴重的亂流只能算是輕度：「高度有輕微的隨機變化」。要確切體驗更多，我必須搭乘非常小的飛機。
北美最顛簸的航線是科羅拉多州上空，那裡的盛行西風衝擊洛磯山脈的高峰，然後傾瀉到下方的高原。今年秋天的一個早晨，在博爾德一片乾枯的田野上，一位名叫 Dan Swenson 的滑翔機飛行員抬頭望著天空，搖了搖頭。一朵巨大的透鏡狀雲懸掛在我們上方，像一艘外星母艦。它從西面的弗龍特山脈一直延伸到北面的拉勒米山脈，其蒼白的頂部在底部變成了槍金屬灰色。「那麼，這是怎麼回事？」他說。他瞥了一眼 Jordon Griffler，那位將用他的單引擎飛機牽引 Swenson 的滑翔機升空的年輕飛行員。「你可以一路飛到懷俄明州，」他說。Swenson 又搖了搖頭：「我的天！」
Swenson 今年七十四歲，留著銀色的小鬍子，身材圓潤，自三十歲起就開始駕駛滑翔機。今天的飛行將是他的第八千八百六十三次，但這並不意味著可預測。「預報就是預報，」他說。「大多數時候，他們連隔天的預報都沒弄準。」我們前一天的飛行因危險的風而被取消。今天的狀況會讓他擔心嗎？「答案是，不會，」他說。「作為一名滑翔飛行員，這種情況會讓你非常興奮。想想水。如果我們在海上乘帆船，有這些小波浪，一切都很平靜，突然一個巨大的海浪衝過來，經驗豐富的船長會說：『瘋狗浪！』這就是常態。『那嚇死我了！』常態。」
這聽起來不太讓人放心。Swenson 的滑翔機看起來也讓人不安——這是一架傷痕累累的銀橙色飛行器，看起來像是孩子們在初中火箭俱樂部裡造的。儘管如此，我們很快就升空了。Griffler 的飛機用一根細細的繩索將我們牽引到山麓上方。一聲巨響，繩索脫落，我們在離地一萬英尺處自由漂浮。
有一刻，我沉醉於純粹的、令人眩暈的奇妙之中，像一片被吹起的葉子，飄浮在森林、湖泊和一條蜿蜒進入山脈的舊鐵路上方。然後，第一波亂流襲來。感覺就像在黑冰上打滑——突然的、令人作嘔的下墜，令人困惑的失重感——只是我沒有剎車，沒有方向盤，也沒有逃生的希望。最接近的東西是儀表板上一個標有「釋放」的大銅色旋鈕。但我被告知，在任何情況下都不要使用它，除非我想進行一次非常短的飛行。（我後來得知，那是用於牽引纜繩的。）「我們現在進入那種旋轉氣流了！」Swenson 從我身後的座位喊道。當強風吹過山脈時，它們會在高處被彎曲成巨大、擺動的波浪，而下方的空氣則以鋸齒狀的陣風沿著斜坡旋轉下來，稱為滾軸雲。感覺就像開過一排木頭。「我曾經有個乘客，在我們還沒脫離牽引繩之前就吐了五次！」Swenson 說。
Swenson 的滑翔機是偵測亂流的絕佳儀器。一架巨型噴射機重達五十萬磅以上，飛行速度超過每小時五百英里。它像一艘遠洋郵輪一樣衝破空氣，幾乎感覺不到大多數風。這架滑翔機的重量與一輛哈雷摩托車差不多，速度也差不多——每小時五十到七十英里。它能感受到每一次顛簸。小型飛機造成了許多因亂流引起的傷害，以及幾乎所有的死亡——每年約四十人。它們的飛行完全受風的擺佈。
「你還好嗎？」Swenson 過了一會兒喊道。「你說話越多，我就越知道你還好。」我試圖說我沒事，但聽起來很奇怪——一種高亢、哽咽的聲音。我等了一會兒，然後問他退休前是做什麼的，以此來掩飾。他笑了。「我在博爾德的 Northwestern Mutual 工作，」他說。「我賣人壽保險。」
在我們下方很遠的地方，在弗龍特山脈的山腳下，我看到一片黃色叢草的草地上矗立著一組高高的紅色塔樓。從這個距離看，它們看起來很古老——就像梅薩維爾德的懸崖住宅——但也有些未來感。伍迪·艾倫在他的科幻諷刺片《睡美人》中，將它們用作一個邪惡的複製研究所的場景。事實上，它們是國家大氣研究中心 (NCAR) 的所在地，該中心是二戰後成立的聯邦資助中心之一，旨在將最先進的研究應用於最緊迫的實際問題。它是亂流界的洛斯阿拉莫斯。當我當天晚些時候去那裡時，我幾乎以為建築物會是黑暗的。政府關閉了，國家科學基金會面臨巨額預算削減。但 NCAR 暫時還在運營。
主樓內，一個巨大的玻璃球架設在鋼架上。它裝滿了閃爍的藍色液體，當我旋轉地球儀時，它會以越來越複雜的圖案移動，就像一個旋轉行星上方的雲層。它旨在展示大氣的混沌性質，但這是一種極大的簡化。在地球上，空氣在赤道加熱並上升，然後在到達兩極時冷卻並下沉。山脈和山谷塑造了風的路徑；火山燃燒空氣並用灰燼遮蔽它；洋流吸收熱量然後蒸發到天空中，用蒸汽攪動空氣。而且，到處都是冷暖鋒相互摩擦，引發更多旋轉的變化。要真正捕捉這種複雜性，我必須像搖雪花球一樣搖動這個球。
「亂流是古典物理學中一個偉大的未解難題，」NCAR 的資深研究員 Larry Cornman 在我與他在辦公室交談時說。「你必須預測這些東西何時何地會發生，但方程式本質上是非線性的。」Cornman 今年六十八歲，棕色的頭髮夾雜著灰色，垂到肩膀以下。他穿著 T 恤和運動夾克，說話帶有一種不拘一格的親切感——這是博爾德嬉皮時代的遺風。在獲得加州大學聖克魯茲分校數學和物理學位之前，Cornman 在北加州的一個佛教公社生活了三年。1983 年搬到博爾德時，他在 NCAR 擔任兼職電腦程式設計師，從未離開。此後，他獲得了八項專利，並設計了一些最廣泛使用的亂流偵測系統。
Cornman 來到科羅拉多州時，航空業正經歷一系列神秘的墜機事件。1975 年 6 月 24 日，一架 Eastern Airlines 的飛機在紐約跑道前半英里處被風吹落地面。它撞上了進場燈塔並起火，碎片散落在 Rockaway Boulevard 上。七年後，在新奧爾良，一架 Pan Am 班機在起飛後不久被風迫降。它衝入鄰近社區，造成地面八人死亡，以及所有乘客。僅在美國，類似的風切變事故在 1973 年至 1985 年間就造成了四百多人死亡。
「人們在死亡，而我們不知道為什麼，」Cornman 告訴我。「我們不了解飛機墜毀的物理原理。」當時認為致命的陣風是從海洋或機場外的雷暴中吹來的。但危險卻出現在他們頭頂上方。在 70 年代後期，NCAR 和芝加哥大學的研究人員發現，這些墜機是由微爆——突然、劇烈的下沉氣流——引起的。在微爆中，風暴雲像壞掉的遮陽篷一樣傾瀉冷空氣和雨水。空氣在落地後水平擴散，因此飛行員一開始以為他們正飛入逆風。他稍微抬起機頭，降低引擎推力。然後，下沉氣流襲來，接著是猛烈的順風，將飛機推向地面。
NCAR 團隊接下來的十年，與航空公司、大學、FAA、NASA 和 NOAA（美國國家海洋暨大氣總署）的研究人員一起致力於解決這個問題。「這是一個國家性的當務之急，」Cornman 說。幸運的是，解決方案的雛形已經存在。NCAR 的團隊使用了先進的新都卜勒雷達系統來偵測微爆。當這些系統與許多機場已安裝的風力探測器結合，並與 Cornman 開發的軟體整合後，微爆就能在發生時被偵測到。「數百人死亡的問題突然停止了，」Cornman 說。商業航班最後一次因微爆而在美國墜毀是 1994 年。
亂流很少如此簡單。它太分散，太善變，太容易被觸發天氣模式，而這些天氣模式又會觸發其他模式，形成無窮無盡的級聯效應。「這不是單一因素在起作用，」NCAR 的大氣科學家 Bob Sharman 告訴我。「不只是大氣對流。不只是風吹過山脈。而是所有事情都在同時發生並相互作用。」Sharman 是該國在亂流預測領域的頂尖權威之一。他建立的電腦模型可以預測粗糙空氣最可能出現的地方。「問題是，」他說，「當我們去與航空業開會，建議採用概率方法時，一位飛行員會站起來說：『不行！我希望你們告訴我，這個地方、這個時間會不會有亂流。』」Sharman 攤開雙手。「沒人知道。我明白，理論上，你會想要這樣。但實際上，這根本不可能。」
十月初，我搭乘了一趟紅眼航班，從紐約飛往智利聖地牙哥。我一直在閱讀一個名為 Turbli 的網站，該網站由一位名叫 Ignacio Gallego-Marcos 的工程師在斯德哥爾摩經營，他對亂流極度著迷，擁有流體力學博士學位。Gallego-Marcos 查閱了 NOAA 和英國氣象局（英國國家氣象服務機構）一年的預報數據，並將其與全球飛行追蹤數據結合。他得出結論，2025 年，世界上最顛簸的五條航線中有三條飛往聖地牙哥。
智利就像一個巨大的不穩定風力實驗室。當噴射氣流橫渡太平洋時，它幾乎以完美的直角撞擊安地斯山脈。在智利一側，氣候晴朗、穩定、乾燥。在阿根廷一側，強風在山峰上方升降，形成山浪，將一排排細長的白雲捲起，如同泡沫狀的浪峰。冬季時，山峰下方的空氣會以令人窒息的宗達風 (zonda wind) 驟降至烏科山谷 (Uco Valley)。突然的壓縮產生巨大的熱量，使阿根廷門多薩的溫度飆升至一百度以上。「這在心理上非常困難，」智利大學大氣科學家 Roberto Rondanelli 在聖地牙哥見面時告訴我。「門多薩的人們會變得瘋狂。」
東北部的情況更糟。隨著阿根廷的乾旱山谷變成亞熱帶雨林，濕度急劇升高，形成巨大的雷暴雲，然後在冷卻時以傾盆大雨的形式衝刷下來。對流驅動著巨大的、猛烈的風穿過大氣層，伴隨著劇烈的上升和下降氣流。「我們在智利沒有這種情況，」Rondanelli 說。「作為一名氣象學家，我真的很討厭這一點。我們是無聊的部分。阿根廷有各種瘋狂的天氣。冰雹幾乎有棒球那麼大！世界上最大的風暴——寬度達一千公里！我真想穿越其中一場風暴。」他嘆了口氣。「我有三個孩子和兩個繼子，所以我可能不會這麼做。但我很想親身體驗一下在它們裡面是什麼感覺——希望不要死。」
現代噴射機配備了一系列感測器，以協助應對惡劣天氣。磁力計追蹤飛機的方向；陀螺儀有助於計算其俯仰和滾轉；加速度計偵測其速度變化；都卜勒雷達測量與風暴的距離及其移動速度。在九十年代初期，Larry Cornman 開發了一個程式，可以篩選部分感測器數據，即時測量空氣的亂流。大氣科學家稱之為「渦耗散率」(eddy dissipation rate, E.D.R.)。分數通常在 0 到 1 之間——平靜到嚴重。
門多薩到聖地牙哥的航線是世界上最顛簸的航線，平均 E.D.R. 為 0.23。這比北美最顛簸的航線——丹佛到傑克遜霍爾，以及阿爾伯克基到丹佛——高出近三分之一，但仍遠未達到嚴重程度。據 Cornman 說，在波音 737 上，E.D.R. 為 0.23 將被歸類為中度亂流——「不舒服，尤其是在長時間飛行中，但乘客不會撞到天花板。」然而，平均值可能會產生誤導。雲霄飛車的平均速度可能只有每小時十五英里，如果算上爬坡的慢速。但你記住的只有第一次俯衝。
「我可以向你保證，我一生中最可怕的飛行就是穿越安地斯山脈，」一位智利飛行員告訴我，當時我正從聖地牙哥飛往門多薩。他說，他已經在山區飛行了十五年多，有時是搭乘四人座飛機。冬季，當噴射氣流增強，風暴從太平洋捲來時，高聳的山峰會構成一個「斯庫拉與卡律布狄斯」的難題。飛高會被山浪顛簸。飛低則會被宗達風推向岩石。「它可能會把小型飛機捲下去，」他說。
在聖地牙哥的飛機上聽安全說明時，我設想如果它們更像我一直在閱讀的故事和飛行事故報告，聽起來會是怎樣：「如果乘客撞到天花板兩次，在空中翻轉，然後趴在肚子上……如果服務推車翻倒在空服員身上並導致其腳踝骨折……如果人們開始尖叫並呼喚耶穌……」根據美國國家運輸安全委員會 (NTSB) 的數據，在美國，亂流造成了超過三分之一的商業航班事故。這些事故通常以可預測的方式傷害乘客。例如，乘客通常在飛機後部受傷，通常是在去廁所、在廁所裡或排隊等候時。但受傷的總人數很難確定。一家主要航空公司估計，他們每年收到兩百份與亂流相關的傷害索賠，但 NTSB 並不追蹤「輕微傷害」——包括那些需要住院不到 48 小時的傷害。「這些事情經常發生，但因為它們沒有造成死亡或重傷，所以就被掩蓋了，」一位 NTSB 的資深氣象學家兼調查員告訴我。「我們只有大約一百名航空調查員，卻要處理每年一千四百起事故。」
如果 NTSB 的統計數據中有一個重點，那就是：空服員從事的是危險的行業。當飛機遇到亂流時，機師和乘客通常都坐在座位上。空服員卻常常還站著。他們幾乎承擔了亂流造成的 80% 的嚴重傷害，而且，根據一項 2001 年的研究，每發生一次嚴重傷害，就有另外七十名空服員遭受輕傷。近三分之一的時間裡，他們根本不知道亂流即將來臨。
「當時相對平靜，我們三個人正在後面的廚房工作，」一位空服員在去年三月提交給 NTSB 的機組人員聲明中回憶，當時她們的班機飛越菲律賓上空。「一個小男孩進來廚房要三明治點心。突然，毫無預警地，晴空亂流襲來……一切都發生得太快了。我記得我飛了起來，然後重重地摔下，撞到一個推車的側面，然後被向後拋，重重地摔在廚房地板上。我的頭和背部都撞到了地板，那個小男孩也緊挨著我。他著地時背部受重傷發出的尖叫聲至今仍困擾著我。」
事實證明，我穿越安地斯山脈的飛行，是我一生中最平靜、最寧靜美麗的飛行之一。在返回聖地牙哥的途中，夕陽西下，高聳的山峰在下方無聲地漂浮，被琥珀色和紫羅蘭色照亮，如同玻璃底船下的珊瑚。「沒有言語可以形容，」一位來自聖地牙哥的空服員後來告訴我。「還有哪裡有這樣的山脈？」不過，她說，一年前在一次飛越安地斯山脈的飛行中，她被顛簸得太厲害，以至於她有一段時間無法再飛越。「我害怕了三個月，」她說。另一位空服員堅持說她一點也不害怕亂流。「我非常習慣了，」她說，然後補充道，「但我們不應該失去對亂流的恐懼。如果你太習慣了，你可能會犯錯。你可能會想，『哦，沒什麼，』然後砰！」
三十年前，大氣科學家開始注意到一個令人擔憂的趨勢。他們知道風暴造成的亂流在夏季會增加，因為更熱、更濕的空氣上升形成雷暴雲。他們也知道晴空亂流在冬季會增加，因為極地的溫度急劇下降，但熱帶地區卻沒有。這種溫差驅動著噴射氣流，當它衝過較慢的空氣時，會產生湍流渦旋和風切變。然而，除了這些季節性波動之外，似乎還存在一個總體趨勢：地球的大氣層變得越來越不穩定。
這在直覺上是說得通的。全球溫度在近一個世紀以來一直在上升。大氣中熱量和能量越多，應該就越不穩定。但氣候往往會讓人失望。例如，如果極地的溫度比熱帶地區上升得更多，它們之間的差異就會減小，噴射氣流可能會減慢。儘管如此，平均而言，亂流似乎在各地都在上升。令人驚訝的是上升的幅度。據天氣數據顯示，在 1958 年至 2001 年間，歐洲和北美上空的晴空亂流增加了 40% 到 90%。英國大氣科學家 Paul Williams 在觀察 1979 年至 2020 年的衛星、氣象氣球和飛機數據時，也發現了類似的增長。如果二氧化碳排放量繼續以目前的步伐增加，Williams 估計，到本世紀中葉，北大西洋上空航線的中度或更嚴重的晴空亂流可能會增加高達 170%。由 Bob Sharman 共同撰寫的一項研究發現，風暴和其他來源造成的亂流也可能增加近一倍。
一架飛機到底能承受多少亂流？每年，這個問題都會被一群被稱為「颶風獵人」的空軍和 NOAA 飛行員及研究人員提出並回答。這項計劃始於 1943 年，當時 Joseph Duckworth 中校冒險飛入德州加爾維斯頓附近一場颶風的風眼。Duckworth 是應戰而飛行，但該計劃此後承擔了更嚴肅的角色：報告颶風的發展並研究其內部機制。去年，Joshua Wadler，一位颶風獵人兼佛羅里達州 Embry-Riddle 理工大學的氣象學家，審查了自 2004 年以來所有 NOAA 颶風飛行的亂流數據，以及兩次臭名昭著的 1980 年代飛行數據。他測量了每次飛行在六個運動軸上的顛簸程度：滾轉、俯仰、偏航、前後移動、側向移動和垂直移動。（僅這些詞就可能引起眩暈。）然後，他列出了有記錄以來最顛簸的飛行。
Wadler 自己最糟糕的飛行是在 2022 年的伊恩颶風 (Hurricane Ian) 中——這次飛行以其劇烈的左右搖晃而聞名。但這次飛行在他的列表中僅名列第二。最顛簸的一次是 1989 年在巴貝多東部的雨果颶風 (Hurricane Hugo)。「就像在洗車場裡騎雲霄飛車，」一位 NOAA 氣象學家 Frank Marks 告訴我，他曾飛越一百多場颶風。「不到一分半鐘，風速就增加到每小時一百七十英里。然後，就在我們進入風眼，開始看到前方一點點晴空，一點陽光時，有人說：『三號引擎噴火了！』我們心想，糟了。」他們的飛機，一架洛克希德 P-3 獵戶座，綽號「科米特」(Kermit)，三號引擎失去動力，下降了六百多英尺，幾乎墜入大西洋。它從俯衝中拉起，爬升回風眼。然後在風眼牆的某個較弱處盤旋了約一個小時，才由一架空軍飛機護送離開。
自 1976 年以來，科米特及其姊妹機——另一架洛克希德 P-3 獵戶座，綽號「黛西」(Miss Piggy)——已經飛越了數百場颶風，從未失去過乘客。同期，空軍在其洛克希德 WC-130 飛機上執行了數千次颶風飛行，同樣沒有發生任何死亡事故。這兩類飛機都是為軍事設計的：Marks 告訴我，P-3 就像一架飛行坦克；WC-130 更像一個飛行穀倉。商業噴射機是為較輕的任務而建造的，它們試圖避開颶風。但在一個風更大的世界裡，它們會表現如何？
「我與航空公司交談，他們意識到存在一個迫在眉睫的威脅，」Paul Williams 告訴我。「但對他們來說，這還很遙遠。他們認為那是幾十年後的事。真正注意到這一點的是設計師。他們現在設計的飛機將在 2050 年仍在飛行，所以他們不能等待。這裡有一個令人震驚的事情：適航的設計和認證標準是基於 1960 年代的亂流測量。問問自己，這些標準是否仍然適用？到 2050 年它們還會適用嗎？」
去年十二月，我參觀波音基地時，公司正經歷一段艱難時期。2018 年和 2019 年墜毀、造成所有乘客死亡的兩架 737 MAX，是由同一故障感測器導致的：它不斷指示飛行控制軟體將飛機機頭向下傾斜。在第二次事故發生後，FAA 將整個 737 MAX 機隊停飛了二十個月。然後，在 2024 年，另一架飛機又出了問題。它在俄勒岡州波特蘭上空爬升至一萬六千英尺時，其中一個側面板脫落，在飛機左側留下一個巨大的孔洞。機艙壓力驟降，導致一名 15 歲男孩的襯衫被撕破。後來發現，該面板缺少四個本應固定它的螺栓。
「過去五到七年對我們個人來說非常艱難，」營運副總裁 Darrel Larson 告訴我。Larson 在北達科他州一個農場長大，身材瘦長，舉止樸實。我們站在建造 777 的廠房地板上——這是世界上最大的工廠，按體積計算。這是一個寬敞的開放式機庫，長三分之二英里，寬三分之一英里，由玻璃牆辦公室隔開。下方有一個隧道系統，上方有一個軌道網絡，懸掛著可以將八噸重的引擎拖過地板的龍門起重機。工廠全天候運轉，但卻異常安靜。飛機主要由附近其他地點製造的模組組裝而成，並按照嚴格編排的順序組裝。收縮包裝的飛機廁所堆放在周邊，旁邊是裝滿標有零件號碼的箱子的推車。這是世界上最複雜的樂高玩具。
批評者將公司最近的失誤歸咎於外包：約有 1200 家供應商為波音飛機設計和製造零件。「我們確實遇到了一些問題，」Larson 說。「但我們正在走出困境。我們飛機的產能已經供不應求。」他帶我去看一架半成品 777，即將安裝機翼。「我還記得我第一次組裝機身，」他說。「機械師鑽了約八百個孔，然後開始檢查周圍的蒙皮。我當時想，這要花多久！」機翼必須與機身對接，間隙為五到萬分之幾英寸。然後，它們以恰到好處的扭矩擰緊螺栓，即使在最嚴重的亂流下也能保持牢固。在波音的壓力測試中，它們可以彎曲近四十五度然後彈回，並承受多年的彎曲而無結構疲勞。「這不是農用設備，」Larson 說。「這是一個生命維持系統。在三萬五千英尺的高空，你無法靠邊停車。」
如今，如果航班發生災難，幾乎不會以我們害怕的方式發生。機翼不會在暴風雨中撕裂。飛機不會撞上山。自從第一批付費乘客於 1952 年搭乘倫敦至約翰尼斯堡的商業噴射客機以來，商業航班的數量呈指數級增長，而搭乘飛機致死的風險卻變得極小。「根據美國和歐盟飛機的數據，致命傷害的機率是每四千六百萬次飛行才發生一次，」波音公司的航空安全調查員 Jacob Zeiger 告訴我。當事故確實發生時，通常是由於人為錯誤、地面碰撞或一些因素的組合，包括在顛簸飛行中走動的簡單行為。
飛機設計師們已盡力將痛苦降到最低。自 1930 年代以來，機艙已從簡陋金屬管中的藤椅演變成充滿曲線的、帶有情境燈光的繭。空氣經過加壓，以便機師可以飛到更平穩的天空。服務推車已採用複合材料減輕重量，並配備內置煞車和自動關閉抽屜。如果飛機突然下降，乘客座椅可以承受十六倍重力；折疊座椅配有安全帶以固定機組人員。如果發生火災，牆壁、座椅靠背和托盤桌均採用自熄聚合物製成，不會釋放有毒氣體。地板燈將引導乘客穿過黑暗的走道，到達充氣後展開的逃生滑梯，滑向地面或水面。
儘管如此，儘管有許多巧妙的創新使機艙更安全，但飛行的經濟性也可能使其變得更危險。曾經配備豪華躺椅和寬敞走道的飛機，現在每年都載運更多乘客。頭等艙的乘客坐在帶有安全氣囊安全帶的平躺座椅上，而經濟艙的乘客則肩並肩、膝蓋頂著前座，希望在風暴中不會撞到頭。2021 年，FAA 發布了一項關於緊急疏散的研究，結論是目前的機艙座位要求「可以容納並不妨礙 99% 美國人口的疏散」。但去年，美國國家科學、工程和醫學院的一個審查小組發現該研究存在缺陷。FAA 的試驗僅包括沒有身體限制的志願乘客，且沒有一位年齡超過六十歲。
「這是一個利潤微薄的行業，所以總是在進行成本效益分析，」Larry Cornman 在博爾德告訴我。「但年復一年，人們仍在受傷。」Cornman 認為，預防傷害的最佳方法是完全避免亂流。空中交通管制會警告機師他們天氣圖或雷達系統上的任何風暴。但對於晴空亂流，機師仍然依賴其他已經通過的飛行員的報告——這對雙方來說都是一種不令人滿意的安排。「飛行員是一種模擬的、定性的感測器，」Cornman 說。「他們被顛簸，然後說：『這是中度亂流。』那麼，這意味著什麼？」小型飛機上令人牙酸的墜落，在巨型噴射機上可能只感覺像是顛簸一兩下。或者，機師可能忙於控制飛機而無法評論天氣。「等到他們報告時，那已經是過去的事了，」Cornman 說。「所以地點也不太準確。」
亂流不必是口耳相傳的事。商業噴射機有能力自動測量和傳輸亂流——使用 Cornman 在九十年代初在 NCAR 開發的軟體——並將其傳達給其他飛行員。該軟體可供航空公司免費使用，但大多數航空公司都因為傳輸和處理數據以及與他人共享數據的成本而猶豫不決。「這不是很多，但加起來就不少了，」Sharman 告訴我。「許多航空公司說：『等一下，我們勉強維持生計。我們負擔不起再多花十萬美元用於傳輸！』而那些願意付費的人則說：『為什麼我要與不願付費的人分享我的數據？』」到目前為止，只有大約兩千架飛機配備了該軟體——約佔美國機隊的四分之一。
幾年前，Cornman 找到了一個解決問題的方法。在美國，由空中交通管制服務的商業航班——每天約兩萬七千架次——必須傳輸其位置、高度和速度。通過追蹤這些傳輸和飛機隨時間的運動，Cornman 在 NCAR 開發的一個新程式可以創建亂流的即時快照。FAA 計劃在今年測試該程式。結合 NCAR 先前的軟體、Sharman 的預報模型，以及地面雷達陣列的數據，該系統可以開始為機師提供他們所需的預警。「對我來說，這就是未來，」Cornman 說。「所有這些操作都整合到一個無縫的網絡中。飛行員不必與空中交通管制交談並說：『我應該向上還是向下飛？』他們只會看到一個帶有顏色編碼飛行軌跡的顯示器。他們會看到，向上幾千英尺看起來更好。」
只有一個問題：該系統仍然需要實驗品。即使是最好的天氣模型也無法精確指出晴空亂流會發生在哪裡。因此，NCAR 的程式繼續依賴於已經經歷過顛簸的飛機提供的第一手報告。新技術可能會在未來幾年改變這一點。配備激光雷達感測器（使用激光偵測比雷達更細小的粒子）的飛機，即使在無雲的天空中也能偵測到亂流。但激光雷達系統仍然太笨重且昂貴，無法安裝在飛機的機頭。政府和航空業在改進它們方面的投資一直很緩慢。目前，一架飛機在亂流中飛行最好的希望可能是對飛機本身進行程式設計，以適應顛簸。
「這有點像是『選擇你自己的冒險』，」波音飛行控制部門的技術研究員 Ryan Pettit 告訴我。我們坐在一架多功能模擬駕駛艙的飛行員座位上。從內部看，它就像一架 777 的駕駛艙，配備了儀表、開關和數位螢幕，透過擋風玻璃可以看到雷尼爾山。從外部看，它像一個巨大的、獨眼的機器人：一個機艙坐落在三條機械腿上，高達兩層樓。在追逐亂流的幾個月裡，我在商業航班上最接近亂流的經歷是在德州，當時一場雷暴在我的飛機準備降落奧斯汀時襲擊了我們。「各位，預計前一個小時四十五分鐘會一路順風，」機師在我們離開紐約時警告說。「然後就一路向下。」但這個模擬器無疑是可靠的。它是按需提供的亂流。
Pettit 和他的同事 Paul Strefling 坐在我們之間的飛行員座位上，他們是從品質工程師。他們的工作是程式設計飛機尾翼和機翼的可移動部件——方向舵、升降舵，以及近二十幾個副翼、襟翼和擾流板——以便在亂流發生時自動平順飛行。為了獲取模擬器的數據，他們的團隊駕駛全尺寸波音噴射機進行了飛越洛磯山脈的研究飛行。他們尋找顛簸的空氣，然後像賽車手在賽道上一樣，一次又一次地盤旋其中。他們使用飛機的感測器記錄每一次顫動和震動，然後將數據下載到模擬器的電腦中。我們所在的駕駛艙可以換成 737 或 787 的駕駛艙，並根據這些飛機的尺寸和形狀重新編寫亂流程式。然後，隨著隔壁控制室的一個開關被按下，駕駛艙就會像癲癇發作一樣，在活塞腿上開始搖晃和滾動。
Pettit 說，飛機在亂流中飛行，既是作為一個整體運動，也是作為一個柔性結構：「飛機可以彎曲和扭曲的方式之多，簡直令人難以置信。」為了補償所有這些顛簸和扭曲，飛行控制軟體會利用飛機的感測器來計算風的力量和方向。然後，它會移動機翼和尾翼上的襟翼來抵消壓力。「假設飛機像尺子一樣彎曲，」Pettit 說。「升降舵——尾部的水平襟翼——可以移動來抵消這種彎曲。或者方向舵可以阻止它左右移動。」如果飛機向上顛簸，擾流板可以將其壓回。「如果它下降，機翼襟翼可以將其抬起。如果它開始傾斜，副翼可以將其扶正。」
控制室傳來一個聲音，確保我們已經繫好了五點式安全帶。然後演示開始：「三、二、一，開始。」駕駛艙猛地一晃，我們開始上下顛簸。這是在模擬愛達荷州和蒙大拿州記錄到的中度亂流。但控制室將風的垂直和橫向力分開，所以我可以單獨感受它們。我們現在正被垂直力顛簸著，感覺還挺有趣的——就像騎著搖搖馬。接下來是橫向運動。Pettit 告訴我，它們的強度只有一半，但感覺起來卻是兩倍。」