飛行機に乗ったことがある人なら、誰もが空での揺れを経験しているでしょうが、決して快適なものではありません。 このセクションでは、気象と乱気流に関する知識を専門的に紹介します。

一般的に、飛行機が悪天候の空域を通過する際、機体は軽微から激しい振動を受け、重症の場合は座席に座っている乗客を弾き飛ばすほどになります。運が悪ければ、乗客の骨折や負傷、機体の損傷さえ起こり得ます。たとえそこまでの負傷に至らなくても、長時間の揺れは体調不良を引き起こし、多くの場合、乗客に心理的な不安を与えます。 そのため、パイロットは任務遂行中、常に悪天候の空域を回避し、乗客に安全で快適な旅を提供できるよう留意しています。 もちろん、飛行機の構造的な強度は揺れに十分耐え得るため、飛行安全上の問題はありません。

乱気流には一般的にいくつかの状況があります。一つずつ見ていきましょう。

まずは**山岳波（Lee wave）**です。山脈の風下側の上空で形成される空気の波動、つまり乱気流を山岳波と呼びます。静力学安定条件下において、空気が山岳を越えて移動し風下斜面に達した際、個々の空気塊が平衡位置を離れて浮力振動を行うと、山岳の風下斜面に内部重力波が形成されます。その形成は、大気の層構造、風向風速、山の大きさや勾配などの条件に関係します。風速が大きく、かつ山稜に直交する場合、気流は強く撹乱され山岳波が形成されやすくなり、山が高く斜面が急であるほど、山岳波の振幅は増大します。山岳波が形成されると、山稜に平行で、無雲域と交互に現れるレンズ雲や波状雲が見られることがよくあります。

日本の富士山は山岳波が頻発する典型的な場所であり、かつて富士山の山岳波の影響で英国海外航空911号便の墜落事故が発生しました。登録記号G-APFEのボーイング707型機は、当時日本の羽田空港を離陸し、香港へのフライトを継続する準備をしていましたが、離陸直後に乱気流に巻き込まれ、機体強度の限界を超えて空中分解し、富士山麓に墜落、乗員乗客全113名と乗員11名の全員が犠牲になりました。

山岳波の危険性を知っているため、航空会社は航路準備段階で、富士山の例のように発生源を回避するため、山頂の北側または南側を通過するなどの措置をとります。

次に注意すべきは対流圏界面です。 対流圏と成層圏の間の遷移層で、その厚さは数百メートルから1〜2キロメートル、高度は緯度や季節によって大きく変化します。一般的に、熱帯は極地より高く、夏は冬より高く、昼間は夜間より高くなります。対流圏界面は、ある種の分水嶺のようなものです。その上側は成層圏で、晴れ渡り気流は安定しており、高度とともに温度は上昇します。その下側は対流圏で、雲や雨、雷など変化に富み、高度とともに温度は低下します。一般に、空気の特性として、温度の高い空気は上層にあり安定しており、温度の低い空気は下層にあり不安定となります。したがって、成層圏は安定し、対流圏は不安定です。対流圏界面は対流圏と成層圏の間にあり、上下の気象状況を示しています。

対流圏の雲は、一般的に対流圏界面まで上昇すると止まるため、積乱雲のちぎれ雲（かなとこ雲）の頂上は、対流圏界面の高度と一致することがよくあります。積乱雲は飛行に大きな危害をもたらしますが、対流圏界面の高度を知ることで、積乱雲の雲頂が現れる可能性のある高度を概ね判断でき、飛行時にそれを回避できます。

対流圏界面の高度変化、いわゆる対流圏界面の傾きは、対流圏の天気とも密接に関係しています。暖気団の上にある対流圏界面は一般に高く、寒気団の上にある対流圏界面は一般に低くなります。対流圏界面の高度が急激に変化したり、不連続になったりすることは、下層のある高度にジェット気流や乱気流が存在することを示唆しています。飛行機がこれらの領域を横断する際、大きな影響を受ける可能性があります。

一つの実例を見てみましょう。下図のGAVELウェイポイント地点では、対流圏界面高度が35400フィートまで低下しています。この時の巡航高度が36000フィートである場合、西経140度付近の飛行では特に注意が必要です。

角度を変えてこのデータを見てみましょう。 巡航高度と対流圏界面高度の関係図を見ると比較的分かりやすく、対流圏界面の勾配の大きさが一目瞭然です。 ロサンゼルス国際空港を離陸し、36000フィートの巡航高度で西へ向かうと、西経140度付近で対流圏界面を通過することになります。

次に機上レーダーについて紹介します。 現代の旅客機には気象レーダーが搭載されており、パイロットに航路上およびその周辺空域の気象情報を提供します。下図のように、機上気象レーダーのアンテナは機首のレドーム内にあります。 アンテナから放射された電磁波が障害物に当たって反射して戻ってくる原理を利用しており、ターゲットの導電率が高く、反射面が大きいほど、反射波（エコー）は強くなります。 レーダーは、飛行機前方の航路上にある気象ターゲットやその他のターゲットの存在および分布状況を探知し、探知したターゲットの輪郭、雷雨エリアの強度、方位、距離などをディスプレイに表示します。

一般的にND（ナビゲーションディスプレイ）では、異なる色で様々な気象条件が表示されます。例えば、赤いエリアは降水量が12mm/h以上、黄色いエリアは4〜12mm/h、緑は1〜4mm/hを示し、紫は不安定な気流があることを示します。

パイロットは、航路前方の空域に黄色、赤、紫色を発見した場合、一般的に回避措置を講じることを検討します。

上記で紹介した状況は事前に察知できるため、パイロットは任務中にこれらの空域を迂回できますが、事前の兆候がなく、雲のない状態でレーダーでも探知できず、突然発生する乱気流、つまり**CAT（Clear Air Turbulence：晴空乱気流）**も存在します。

晴空乱気流は、ジェット気流の急速な発達に伴う低気圧の北東側で発生しやすいです。 例えば上図では、晴空乱気流が発生する可能性のある領域が破線で描かれています。ロサンゼルスから離陸して約1時間半後にこの空域を通過する予想ですが、航路上では回避できないため、この空域を通過する際、パイロットはシートベルトの着用灯を点灯させ、機内食の提供時間もこの期間を避けるようにして、乗客と客室乗務員の安全を確保します。

最後に、パイロットが航路を変更する際の操作について紹介します。まず機長と副操縦士が新しい航路を調査します。例えば、本来の航路ポイントがA、B、C、Dの4つだったとします。B点付近で乱気流が発生したため、B点を避け、数十キロ離れたE点を通過することにしたとします。しかし、この変更には空管の許可が必要です。空管はパイロットからの申請を受けると、同じ高度のE点を通過する他の便がないか確認する必要があるため、正式な許可が下りるまでには時間がかかります。一方、飛行機自体は時速約900キロで高速飛行しており、許可が下りた時にはすでにA点を大きく過ぎていた場合、E点へ向かうために急角度での急旋回が必要になるかもしれません。これはジェットコースターのような飛行であり、乗客にとって快適な体験ではありません。パイロットは注意を怠らず、常にレーダーの表示を監視し、必要な時には早めに許可を得て、速やかにFMC（フライトマネジメントコンピュータ）に新しい航路情報を入力する必要があります。

様々な上空の気象情報を得るためには、同じ空域を飛行する他の便のパイロットとの通信も非常に重要です。パイロットは特別な周波数である123.45MHzを使用します。これは国籍や航空会社を問わず、パイロット同士が通話するための専用周波数です。例えば、同じ方向へ飛行する数機の飛行機のうち、先頭の機が乱気流に遭遇した場合、そのパイロットはこの周波数を使って後続の機に注意を喚起します。すると、後続機のパイロットは事前にシートベルト着用灯を点灯させ、乗客に揺れを注意喚起するため、飛行の安全性が高まります。

また、この周波数は乱気流だけでなく、その他の緊急時にも利用可能です。例えば、ある機内で乗客が急病になり、その飛行機に医師がいない場合、パイロットはこの周波数を使って他の飛行機に呼びかけ、もし医師がいれば患者の緊急医療を頼むことができます。

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完