地形波產(chǎn)生的非對(duì)流湍流是最強(qiáng)烈的單湍流形式，300米高的小山就能產(chǎn)生地形波活動(dòng)。

1991年3月3日，美國(guó)聯(lián)合航空公司一架波音737飛機(jī)在美國(guó)科羅拉多州的科羅拉多斯普林斯機(jī)場(chǎng)進(jìn)近著陸時(shí)墜毀，機(jī)上5名機(jī)組人員和20名旅客全部遇難。這是機(jī)長(zhǎng)按儀表飛行計(jì)劃在晴空的一次定期航班飛行。

飛行數(shù)據(jù)記錄器的信息表明，飛機(jī)用右轉(zhuǎn)彎45°切入飛第四邊，然后右轉(zhuǎn)彎入第五邊進(jìn)場(chǎng)著陸。這一飛行階段的指示空速從139節(jié)至160節(jié)搖擺不定，其部分原因是由于陣風(fēng)條件造成的。飛機(jī)在進(jìn)入第五邊這一飛行點(diǎn)時(shí)把起落架完全放到了著陸位置，襟翼放到30°。切入下滑道后不久，飛機(jī)從穩(wěn)定飛行中開始偏離下滑道，緊接著副駕駛發(fā)出“哎唷”的驚嘆。在最后一分鐘飛行中，飛行數(shù)據(jù)記錄器記錄的g力軌跡為0.6g和1.6g，這說明飛機(jī)遇到了湍流。

在機(jī)場(chǎng)海拔高度以上1000英尺時(shí)，副駕駛發(fā)出“1千英尺”的標(biāo)準(zhǔn)情況通報(bào)。4秒后，他又發(fā)出“天啊”的驚叫，緊接著機(jī)長(zhǎng)發(fā)出襟翼收到15°指令。目擊者證實(shí)，飛機(jī)在第五邊對(duì)準(zhǔn)跑道進(jìn)近時(shí)向右傾斜，傾斜的機(jī)翼改平，然后開始向右穩(wěn)定壓坡度。這樣，壓坡度一直持續(xù)到飛機(jī)倒飛并直線栽下。不到3秒，飛機(jī)就象一把10萬磅的飛鏢以200節(jié)的速度撞地，飛機(jī)接地前曾用過載象一把10萬磅的飛鏢以200節(jié)的速度撞地，飛機(jī)接地前曾用過載4拉桿，顯然是想以此改出。

檢查飛機(jī)殘骸沒有發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)缺陷。所有操縱面都接近中立位置，配平處于正常飛行狀態(tài)，所有機(jī)翼阻流片收起，2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的反推裝置收起，襟翼處于10°位置（適合波音737飛機(jī)），所有前緣增升裝置打開。整個(gè)進(jìn)近階段兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都運(yùn)轉(zhuǎn)正常，而且接地時(shí)2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都以接近復(fù)飛的推力運(yùn)轉(zhuǎn)。

機(jī)組人員顯然沒有患病或失去駕駛能力。與稀奇古怪的謠傳相反，駕駛艙內(nèi)沒有“情人吵鬧”的任何跡象。

方向舵液壓系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)小異常，也就是在輸入軸上發(fā)現(xiàn)備用方向舵致動(dòng)器動(dòng)力控制裝置推壓的擦傷。但這種小小的缺陷不會(huì)造成飛機(jī)失控這類程度的方向舵故障。

除天氣原因外，實(shí)際上沒有發(fā)現(xiàn)任何有形的證據(jù)能解釋這種無控滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。美國(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)氣象委員會(huì)的地面風(fēng)數(shù)據(jù)調(diào)查表明，失事地區(qū)的風(fēng)場(chǎng)有一條由西向東的變移線。風(fēng)流會(huì)聚在這一地區(qū)，可以沿不連續(xù)的變移線形成渦旋。

波音飛機(jī)公司的計(jì)算機(jī)模型指示，飛機(jī)在失去操縱性之前沒有遇到上升氣流或下沉氣流，但飛機(jī)在失去操縱性之前數(shù)秒鐘發(fā)生了逆風(fēng)變順風(fēng)的風(fēng)逆轉(zhuǎn)。

美國(guó)全國(guó)大氣研究中心（NCAR）、國(guó)家海洋大氣局（NOAA）和懷俄明大學(xué)的科學(xué)家一致認(rèn)為飛機(jī)可能遇到了滾軸和渦旋。

經(jīng)過兩年的努力，國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)也能對(duì)這起飛機(jī)失事作出結(jié)論，但確定了下列兩大可能性：

——飛機(jī)橫側(cè)操縱系統(tǒng)或方向操縱系統(tǒng)故障；

——遇到極端大氣湍流。

大氣湍流造成的無控滾轉(zhuǎn)力矩很可能是一種所謂“滾軸”。滾軸是多山地區(qū)上空的大風(fēng)產(chǎn)生的一種水平軸線渦旋（就像一種橫龍卷風(fēng)）?？傊?，地形波活動(dòng)引起的低滾軸可能造成飛機(jī)滾轉(zhuǎn)倒飛。

認(rèn)識(shí)地形波

在所有形式的非對(duì)流湍流中，沒有一種比地形波活動(dòng)有關(guān)的湍流更強(qiáng)烈或更頻繁。如果，你在北美落基山脈或塞拉山脈上空及其附近飛行，你就需要認(rèn)識(shí)這種天氣現(xiàn)象，以避免旅客不舒適和避免飛機(jī)遇到強(qiáng)湍流、失去操縱或更嚴(yán)重的情況發(fā)生。

當(dāng)風(fēng)吹過崎嶇不平的地形時(shí)，氣流被擾亂。如果風(fēng)力足夠強(qiáng)和地形高低起伏很大，那就可能形成地形波。盡管強(qiáng)烈的地形波活動(dòng)通常與大山脈有關(guān)，但高度300米的小山也能產(chǎn)生地形波活動(dòng)。在極端情況下，山區(qū)的湍流具有破壞力。

在出現(xiàn)穩(wěn)定氣團(tuán)時(shí)，大地形波活動(dòng)與跨越山脈的大壓差有關(guān)。由于壓差大，山脈上空的大氣從高壓流向低壓。當(dāng)氣流跨越山脈時(shí)，氣流被迫機(jī)械（山形）升起，而且被山脈本身不自然地維持在那些高度層。大氣的穩(wěn)定性將使其在可能時(shí)盡快恢復(fù)原高度層。因此，上升氣流一越過山頂，就會(huì)像越過水壩的水流一樣瀑布般地在山背面落下，造成所有高度層大規(guī)模不平衡。下降氣流沉到底之后，大氣尋求平衡時(shí)會(huì)導(dǎo)致大湍流。

另外，下降氣流從其穩(wěn)定高度射下后將從地面反彈起來，回升氣流大大越過穩(wěn)定高度并以波動(dòng)作用重復(fù)運(yùn)動(dòng)，波動(dòng)作用可向山脈的順風(fēng)方向延伸數(shù)百英里。

美國(guó)全國(guó)大氣研究中心已對(duì)地形波進(jìn)行了多年研究，其中，包括用裝備儀器的飛機(jī)進(jìn)行貫穿飛行。在1992年的一次最優(yōu)測(cè)量中，全國(guó)大氣研究中心成功地預(yù)測(cè)并精確記錄了落基山上空的一次大地形波。這次大地形波貫穿全國(guó)大氣研究中心裝備了大氣測(cè)量設(shè)備和貫性導(dǎo)航系統(tǒng)的“刀鞘”和“空中女王”飛機(jī)選擇的高度和航線?！暗肚省憋w機(jī)在2萬、3萬和3.9萬英尺遇到了強(qiáng)湍流，“刀鞘”和“空中女王”飛機(jī)在1.5萬英尺以下的所有高度層都遇到了強(qiáng)湍流。有個(gè)位置的風(fēng)速在3英里的航跡上從零到95節(jié)變化不定。在同一時(shí)間，兩架飛越落基山的DC－8飛機(jī)報(bào)告幾乎失去操縱，而且山背面的地面風(fēng)速超過100節(jié)。具有諷刺意味的是全國(guó)大氣研究中心設(shè)在杰斐縣機(jī)場(chǎng)的機(jī)庫險(xiǎn)些被100多節(jié)的地面風(fēng)吹毀。幾乎沒有地形波能達(dá)到這種破壞程度。

對(duì)地形波活動(dòng)一定要高度重視。目前美國(guó)對(duì)地形波的預(yù)報(bào)是準(zhǔn)確而可靠的，國(guó)家氣象局最少能提到數(shù)小時(shí)發(fā)布地形波活動(dòng)預(yù)報(bào)。為了更準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)地形波活動(dòng)，氣象學(xué)家要求每個(gè)駕駛員在存取天氣信息時(shí)提供下列有價(jià)值的信息：

——山背面測(cè)量點(diǎn)壓力迅速下降；

——飛越山脈時(shí)溫度變化率達(dá)到6.7℃；

——飛越山脈時(shí)風(fēng)速達(dá)到以30節(jié)或更大；

——山脈上空有標(biāo)準(zhǔn)的莢狀高積云；

——山背面有強(qiáng)地面陣風(fēng)或高吹塵。

在上述情況下，當(dāng)冷高壓氣流越過山脈向東移動(dòng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)有潛在危險(xiǎn)的大地形波活動(dòng)。美國(guó)70%的大地形波活動(dòng)發(fā)生在1月和2月，但9月至第二年5月強(qiáng)寒流也能產(chǎn)生地形波。在發(fā)展完好的地形波中飛行，可能會(huì)導(dǎo)致不舒服、危險(xiǎn)或發(fā)生更嚴(yán)重的災(zāi)難。曾在地形波中飛行過的駕駛員詳細(xì)地描述了他們的驚險(xiǎn)飛行感受：

“……強(qiáng)湍流。飛機(jī)左右兩側(cè)橫滾35°。飛機(jī)上升和下降率每分鐘超過2000英尺?？账俨▌?dòng)高達(dá)25節(jié)?！?BR />
“……上升氣流非常強(qiáng)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率只能處于慢車。飛機(jī)迅速上升時(shí)，0.86馬赫警報(bào)會(huì)響。”

“……我們的丹佛以東大約30英里處失去4000英尺高度，飛機(jī)幾乎失去控制。330飛行高度層和290飛行高度層之間有強(qiáng)湍流?！?BR />
“……幾乎用最大飛行操縱面偏轉(zhuǎn)才能保持飛行高度。”

強(qiáng)大的地形波的確很容易超過你的飛機(jī)性能。

觀察地形波

有些地形波幾乎沒有跡象或沒有目視跡象。如聯(lián)合航空公司的波音737飛機(jī)失事就發(fā)生在非常干燥的條件下，而且?guī)缀鯖]有或沒有目視地形波活動(dòng)征候。

地形波活動(dòng)常常要有充分的濕氣，以促進(jìn)三種獨(dú)特的云狀形成。如果你能在飛行中看出這些云狀，那么你將真正能避免最壞的情況發(fā)生。

（一） 位于山脈上空的莢狀云是地形波活動(dòng)的主要征候。莢狀云的形成如下：當(dāng)來自山脈向風(fēng)面的穩(wěn)定氣團(tuán)被地形迫使向上移動(dòng)時(shí)，就會(huì)在溫度和露點(diǎn)均等的高度發(fā)生凝結(jié)。凝結(jié)活動(dòng)進(jìn)一步冷卻了已經(jīng)穩(wěn)定的氣團(tuán)，因此，一旦地形允許，穩(wěn)定氣團(tuán)就會(huì)開始下降。這種凝結(jié)活動(dòng)常常發(fā)生在地形波活動(dòng)的甚高峰，在山頂或山背面留下一塊平滑的透鏡狀高積云。這些所謂的莢狀云有時(shí)看上去像靜止的煙突狀或?qū)訝钤啤８浇秸緦l(fā)布“標(biāo)準(zhǔn)莢狀高積云”飛行通報(bào)。如果你看到標(biāo)準(zhǔn)莢狀高積云，就可以肯定地波活動(dòng)正在產(chǎn)生。

當(dāng)莢狀高積云外表平滑時(shí)，就表明它是片流狀態(tài)，而且可能有相當(dāng)大的平滑氣流上下波動(dòng)。在此情況下，由自動(dòng)駕駛儀駕駛的，在地形波附近保持高度飛行的飛機(jī)將感到輕微空速波動(dòng)。

當(dāng)?shù)匦尾〝U(kuò)大到像拍岸碎流那樣的破裂階段時(shí)，莢狀高積云將呈現(xiàn)出邊緣參差不齊或破損狀態(tài)，這是強(qiáng)混亂氣流的明顯征候。

（二） 滾軸云是地形波活動(dòng)的第二征候。當(dāng)穩(wěn)定氣流像瀑布一樣落下山背面而尋求平衡時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)反復(fù)過渡性上沖和彈回原地。在回流的上點(diǎn)，滾軸可能形成強(qiáng)大的側(cè)旋渦。如果，此時(shí)有足夠的濕氣，滾軸將以云的形式出現(xiàn)。滾軸云和山脊在一條平行線上，外形像小積云或碎積云。滾軸云雖然看起來像靜止的。但定時(shí)攝影響表明滾軸云是穩(wěn)定移動(dòng)的，在上風(fēng)向形成，下風(fēng)向消散。滾軸云的云底比山脊的高度低點(diǎn)，但云頂可以延伸到比云底高1萬英尺或更高。

滾軸云是非常危險(xiǎn)的，曾測(cè)量到滾軸云產(chǎn)生的上升氣流和下沉氣流速度每分鐘超過5000英尺。沒有人知道滾軸氣流上升或下沉速度的極限，但只有龍卷風(fēng)能超過強(qiáng)滾軸的湍流強(qiáng)度。實(shí)際上可能是落基山東邊一點(diǎn)的滾軸造成了聯(lián)合航空公司那架波音737飛機(jī)橫滾倒飛墜毀。

（三） 焚風(fēng)壁云可能是地形波的另一征候。如果山脈向風(fēng)面底層有足夠的濕氣，那么濕氣就會(huì)凝結(jié)，并在山峰直接形成很厚的山帽云。這種山帽云或焚風(fēng)壁云將在山的背風(fēng)面下垂，而且，可能相當(dāng)長(zhǎng)地懸掛在背風(fēng)面山坡。懸掛程度基本與下沉氣流的猛烈程度成正比。在背風(fēng)面垂掛很長(zhǎng)的任何帽云都說明有極大的下沉氣流和極大的湍流。

除以上三種明顯的云狀外，大的地形波活動(dòng)還有一種征候。如果天空晴朗和地面干燥，你會(huì)看到過渡性上沖穩(wěn)定氣流沖擊地面而產(chǎn)生的高吹塵從山脈背風(fēng)面數(shù)英里內(nèi)升起。如果空氣非常干燥，這是你可能看到的唯一目視征候。

地形波區(qū)

美國(guó)加利福尼亞州畢曉普附近的所謂“畢曉普”波被認(rèn)為是美國(guó)也許是全世界最強(qiáng)烈的地形波生成區(qū)。除落基山和塞拉山兩個(gè)地形波主要生成區(qū)外，西海岸地區(qū)其他山脈也有地形波活動(dòng)，但其他山脈的地形波云的云量卻很少。

歐扎克山、阿勒格尼山、卡茨基爾山、阿迪龍達(dá)克斯山和白山也有地形波生成，但沒有西部大山區(qū)的地形波強(qiáng)烈，也沒有潛在的破壞力。另外，阿馬拉契亞山脈南部也有許多高峰能生成較大的地形波。

地形波活動(dòng)的潛在限度很大，在300英尺高山上空高達(dá)75000英尺處曾測(cè)量到地形波活動(dòng)，盡管這種地形波非常微弱，而且只能通過科學(xué)儀器才能測(cè)出。

沿地形波飛行

飛行計(jì)劃控制臺(tái)首先要知道地形波的活動(dòng)情況。山區(qū)航線飛行的航行通報(bào)一般應(yīng)包括有關(guān)地形波信息。同時(shí)還應(yīng)該設(shè)法獲得山區(qū)附近地形波活動(dòng)和湍流的駕駛員報(bào)告。山區(qū)附近機(jī)場(chǎng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)和著陸系統(tǒng)的任何航行通報(bào)都應(yīng)該對(duì)出現(xiàn)的地形波活動(dòng)提出警告。

當(dāng)?shù)玫降臍庀笮畔⒂袕?qiáng)地形波活動(dòng)征候時(shí)，應(yīng)該研究一條飛越其他地區(qū)的航線。地形波活動(dòng)可能持續(xù)數(shù)小時(shí)。在飛行中，駕駛員報(bào)告是最好的即時(shí)信息源。當(dāng)你接近任何懷疑有地形波活動(dòng)的區(qū)域時(shí)，你可以要求管制員提供先前的駕駛員報(bào)告并適當(dāng)修改航線。顯然，氣象雷達(dá)沒有探測(cè)地形波的功能，因?yàn)闆]有足夠的濕氣就不能有效地反射回波。另外，一些注意事項(xiàng)如下：

——確保不飛入滾軸或在滾軸區(qū)附近飛行。對(duì)待這些高能渦系要像對(duì)待發(fā)展完好的雷暴一樣，盡管這兩種現(xiàn)象實(shí)際完全不同。

——避免在地形活動(dòng)區(qū)上空的對(duì)流層邊界及其附近飛行。

——避免在邊緣參差不齊的莢狀云附近飛行，在任何莢狀云區(qū)飛行都要特別注意變化不定的高度和空速。

——如果避不開地形波活動(dòng)區(qū)，就要像回避大湍流那樣在對(duì)流層邊界以上數(shù)千英尺飛行。

——向東飛行時(shí)空速偏移是