Klimaatverandering heeft allerlei grote en kleine gevolgen. We weten allemaal dat er bijvoorbeeld meer hittegolven en overstromingen voorkomen nu de temperatuur op aarde stijgt, maar wist je dat er ook veel meer turbulentie ontstaat tijdens het vliegen?
Misschien heb je het zelf ook wel ervaren dat je flink meer heen en weer wordt geschud als je naar je vakantiebestemming vliegt. Het is ook geen klein verschil: de heldere luchtturbulentie is op bepaalde trajecten sinds 1979 met maar liefst 55 procent toegenomen, blijkt uit een Britse studie. Dat is niet geheel onverwacht: doordat het ook hoog in de lucht warmer wordt, gaat vliegen met wat meer geschok gepaard.
Slijtage vliegtuig
De onderzoekers keken naar een specifiek gebied boven de Noord-Atlantische Oceaan, een van de drukste vliegroutes ter wereld. Daar is de totale duur van zware turbulentie op jaarbasis tussen 1979 en 2020 met meer dan de helft toegenomen. “Turbulentie maakt vluchten hobbelig en kan ook gevaarlijk zijn”, zegt meteoroloog aan de University of Reading, Mark Prosser. “Luchtvaartmaatschappijen moeten gaan nadenken over hoe ze moeten omgaan met deze toegenomen turbulentie, aangezien het de sector 150 tot 500 miljoen dollar per jaar kost, alleen al in de Verenigde Staten. Elke minuut die een vliegtuig langer door turbulentie vliegt, verergert de slijtage van het toestel. Ook is er een hoger risico op verwondingen bij passagiers en vliegtuigpersoneel.”
Straalstromen en windschering
Vaak ontstaat turbulentie in slecht weer. Piloten zien het dan van verre aankomen en kunnen passagiers waarschuwen. Bij zogenoemde heldere luchtturbulentie is dat echter niet het geval. De turbulentie is dan onzichtbaar voor sensoren en andere tools die de luchtvaart gebruikt en dus heel lastig te voorspellen. “Heldere luchtturbulentie kan ontstaan door windschering”, legt Prosser uit aan Scientias.nl. “Als je twee winden naast elkaar hebt, die dezelfde kant op waaien, maar met net iets andere snelheden en richtingen, dan spreek je van lage windschering. Als ze in tegengestelde richting waaien met een groot verschil in snelheid, dan is er sprake van hoge windschering. Hoe meer windschering, hoe groter de kans dat er turbulentie ontstaat. In de atmosfeer hebben we de straalstromen, waar veel van deze heldere luchtturbulentie voorkomt.” De straalstromen zijn luchtstromen die van het westen naar het oosten bewegen, waar vliegtuigen van profiteren om hun reistijd te verkorten en brandstofverbruik te verminderen. “Ze kunnen maar liefst 200 kilometer per uur gaan. De wind daaromheen beweegt langzamer waardoor er windschering ontstaat en daardoor dus turbulentie”, aldus Prosser.
Eindelijk goed gemeten
Wetenschappers hebben bewijs dat heldere luchtturbulentie in de toekomst vaker gaat voorkomen door klimaatverandering, maar eerdere pogingen om turbulentie in het verleden te meten werden gehinderd door gedateerde slechte datasets en een gebrek aan cijfers uit de hele wereld. Om nu echt goed te kunnen vaststellen of turbulentie in de afgelopen decennia is toegenomen, analyseerden Prosser en collega’s veertig jaar aan atmosferische data, die wel van hoge kwaliteit waren. De onderzoekers gingen verder dan eerdere studies door de heldere luchtturbulentie op 21 verschillende manieren te meten en zeker veertig jaar aan data te gebruiken. Zo is het meest gedetailleerde beeld tot nu toe ontstaan van hoe turbulentie is veranderd.
De cijfers
En wat bleek: deze specifieke vorm van turbulentie is toegenomen van 17,7 uur per jaar in 1979 naar 27,4 uur in 2020. Voor een gemiddeld punt in de Noord-Atlantische Oceaan betekent dat dus een stijging van 55 procent. Gematigde turbulentie is met 37 procent toegenomen van 70 naar ruim 96 uur per jaar. Lichte turbulentie steeg met 17 procent van 466,5 uur naar 546,8 uur. De turbulentie is het meest toegenomen boven de Noord-Atlantische Oceaan, maar ook op andere drukke vliegroutes, zoals over de VS, Europa en het Midden-Oosten is sprake van een stijging. “Dat de turbulentie vooral is toegenomen boven de VS en de Noord-Atlantische Oceaan komt doordat de verticale windschering daar op vlieghoogte met 15 procent is gestegen in de afgelopen veertig jaar. We hebben bewijs dat boven Noord-Amerika hetzelfde is gebeurd”, legt Prosser uit.
Voorspellingen komen uit
De toename van de turbulentie komt overeen met de effecten van klimaatverandering, bleek al uit eerder onderzoek. Warmere lucht als gevolg van CO2-uitstoot, leidt tot meer variatie in windsnelheden in de straalstroom, waardoor er meer turbulentie ontstaat in de Noord-Atlantische Oceaan en wereldwijd. “Heel simpel gezegd: klimaatverandering heeft op de hoogte waarop vliegtuigen vliegen zodanig effect op de straalstroom dat je meer turbulentie kunt verwachten. Door klimaatverandering neemt het temperatuurverschil tussen de Noordpool en de evenaar toe, waardoor de windschering langs de Noord-Atlantische straalstroom is toegenomen. Hoe meer windschering, hoe meer turbulentie”, aldus Prosser.
Niet gek
Erg verbaasd was de onderzoeker niet door de uitkomsten. “We waren niet verrast dat we een toename zagen van de heldere luchtturbulentie, omdat een eerdere studie al ontdekte dat klimaatmodellen voorspelden dat de turbulentie kon verdrievoudigen op gemiddelde breedtegraden tussen 2050 en 2080, als we door zouden gaan met het uitstoten van grote hoeveelheden broeikasgassen. Het is niet gek dat we nu al iets van die toename zien.”
Zijn collega Paul Williams reageert: “Na tien jaar aan onderzoek dat aantoont dat klimaatverandering in de toekomst zorgt voor een toename van heldere luchtturbulentie, hebben we nu eindelijk bewijs dat die toename al is begonnen. Daarom moeten we investeren in verbeterde systemen en modellen om turbulentie te voorspellen en zo te voorkomen dat vliegen in de komende decennia nog vervelender wordt.”
Waarschuwing
Al denkt Prosser dat we daar niet onderuit komen. “In het scenario dat de aarde tussen de 1,1 en 5 graden opwarmt, zien we een verdrievoudiging van de heldere luchtturbulentie. Helaas is het zeer waarschijnlijk dat vliegtuigen daar steeds meer last van zullen hebben, aangezien de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer blijft stijgen.”
Daarom is de studie volgens hem ook een waarschuwing. “Onze studie heeft allerlei gevolgen voor luchtvaartmaatschappijen en passagiers die meer en meer te maken krijgen met turbulentie, maar de belangrijkste boodschap is misschien wel dat klimaatverandering behalve de bekende consequenties zoals hittegolven en droogte ook minder voor de hand liggende gevolgen heeft, zoals meer turbulentie. We kunnen beter met zijn allen in actie komen en dealen met die klimaatcrisis.”
Hoe ontstaat turbulentie?
Turbulentie kan op vijf manieren ontstaan. Ten eerste door wind: als het hard waait, schudden vliegtuigen harder heen en weer. Ten tweede door stijgende lucht. Warme lucht zet uit en stijgt op. Dit wordt thermiek genoemd. De temperatuur neemt af tijdens het stijgen tot het dauwpunt, waarna zich wolken vormen en de turbulentie kan worden waargenomen. Alleen bij heel droge lucht gebeurt dat niet en is de turbulentie dus niet te zien. Dit wordt clear air turbulence of heldere luchtturbulentie genoemd.
Ten derde is er turbulentie door een jetstream of straalstroom: zeer sterke wind op grote hoogte. Als die plotseling van richting verandert, ontstaat er turbulentie. Ten vierde kan een bergketen turbulentie veroorzaken doordat lucht plots sterk omhooggeduwd wordt door een berg. Tenslotte is er nog zogenoemde zogturbulentie. Die wordt veroorzaakt door de zuigende kracht van het vliegtuig zelf. Overigens, komt turbulentie vooral voor op lagere hoogte. Vliegt een vliegtuig eenmaal boven de wolken dan is het meestal over.
