Hiện tượng máy bay rung lắc xảy ra thường xuyên

Ông Andrew Davies đang trên đường tới New Zealand để làm việc tại một triển lãm Doctor Who, nơi ông giữ vai trò quản lý dự án. Chặng đầu tiên trong chuyến bay của ông từ London đến Singapore diễn ra khá suôn sẻ. Nhưng rồi bất ngờ, máy bay gặp phải vùng nhiễu động không khí nghiêm trọng.

"Cảm giác giống như đang ở trên một tàu lượn siêu tốc – đó là cách duy nhất tôi có thể mô tả," ông nhớ lại.

"Sau khi tôi bị ép chặt vào ghế, máy bay đột ngột rơi xuống. Chiếc iPad đập vào đầu tôi, cà phê đổ lên người. Trong khoang hành khách là một cảnh tượng tan hoang.

"Người và đồ đạc văng tứ tung.

"Mọi người kêu khóc, và không ai hình dung được chuyện gì vừa xảy ra."

Ông Davies cho rằng mình "là một trong những người may mắn."

Một số hành khách khác bị rách da, gãy xương.

Ông Geoff Kitchen, 73 tuổi, chết vì đau tim.

Tử vong do nhiễu động không khí là điều cực kỳ hiếm gặp.

Không có số liệu chính thức, nhưng ước tính chỉ có khoảng bốn ca tử vong kể từ năm 1981.

Tuy nhiên, các ca chấn thương lại cho thấy một bức tranh rất khác.

Chỉ riêng tại Mỹ, đã có 207 ca chấn thương nghiêm trọng – tức những trường hợp phải nhập viện hơn 48 giờ – kể từ năm 2009, theo số liệu chính thức của Ủy ban An toàn Giao thông Quốc gia. (Trong số này, có 166 người là thành viên phi hành đoàn và có thể không ngồi vào ghế thắt đai an toàn tại thời điểm xảy ra sự cố.)

Tuy nhiên, khi biến đổi khí hậu làm thay đổi các điều kiện khí quyển, các chuyên gia cảnh báo rằng việc di chuyển bằng đường hàng không có thể sẽ trở nên rung lắc hơn: những thay đổi về nhiệt độ và mô hình gió ở tầng khí quyển cao được dự báo sẽ làm tăng cả tần suất lẫn mức độ nghiêm trọng của hiện tượng nhiễu loạn không khí.

"Chúng ta có thể sẽ chứng kiến số lần xảy ra nhiễu động nghiêm trọng trên toàn cầu tăng gấp đôi hoặc gấp ba trong vài thập kỷ tới," Giáo sư Paul Williams, nhà khoa học khí quyển tại Đại học Reading, cho biết.

"Ví dụ, nếu hiện nay một chuyến bay phải chịu 10 phút nhiễu động nghiêm trọng, thì con số đó có thể tăng lên 20 hoặc 30 phút."

Vậy nếu mức độ nhiễu động ngày càng nghiêm trọng, liệu hiện tượng này có trở nên nguy hiểm hơn không – hay các hãng hàng không có thể áp dụng những cách thông minh hơn để "chống rung lắc" cho máy bay của mình?

Đường bay chông gai qua Bắc Đại Tây Dương

Nhiễu động mạnh được định nghĩa là khi máy bay đi qua vùng không khí nhiễu loạn và tạo ra lực chuyển động lên xuống lớn hơn 1,5 lần trọng lực (1.5g) tác động lên cơ thể bạn – đủ để khiến bạn bị nhấc khỏi ghế nếu không thắt dây an toàn.

Ước tính cho thấy có khoảng 5.000 sự cố nhiễu động nghiêm trọng hoặc rất nghiêm trọng mỗi năm, trên tổng số hơn 35 triệu chuyến bay trên toàn cầu.

Trong số các ca chấn thương nghiêm trọng xảy ra với hành khách đi máy bay trong năm 2023, gần 40% là do nhiễu động không khí, theo báo cáo an toàn hàng năm của Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO).

Tuyến đường bay giữa Vương quốc Anh và Mỹ, Canada và vùng Caribbean nằm trong số những khu vực được ghi nhận là bị nhiễu động.

Trong 40 năm qua, kể từ khi vệ tinh bắt đầu được sử dụng để quan sát khí quyển, tình trạng nhiễu động không khí nghiêm trọng trên vùng Bắc Đại Tây Dương đã tăng 55%.

Tuy nhiên, theo một nghiên cứu gần đây, tần suất nhiễu động không khí được dự báo sẽ gia tăng ở nhiều khu vực khác – trong đó có một số vùng ở Đông Á, Bắc Phi, Bắc Thái Bình Dương, Bắc Mỹ và Trung Đông.

Hiệu ứng dây chuyền của biến đổi khí hậu

Có ba nguyên nhân chính gây ra nhiễu động không khí: nhiễu động đối lưu (do mây hoặc giông bão), nhiễu động địa hình (do luồng không khí di chuyển quanh các vùng núi), và nhiễu động trời trong (do sự thay đổi về hướng hoặc tốc độ gió).

Mỗi loại đều có thể gây ra nhiễu động nghiêm trọng. Trong đó, nhiễu động đối lưu và địa hình thường dễ tránh hơn — còn nhiễu động trời trong, như tên gọi, là không thể nhìn thấy. Đôi khi, nó diễn ra một cách đột ngột.

Biến đổi khí hậu là một yếu tố chính làm gia tăng cả nhiễu động đối lưu và nhiễu động trời trong.

Mặc dù mối liên hệ giữa biến đổi khí hậu và giông bão là phức tạp, nhưng một bầu khí quyển ấm hơn có khả năng giữ ẩm nhiều hơn – và lượng nhiệt cùng độ ẩm dư thừa này kết hợp lại tạo ra các cơn giông mạnh mẽ hơn.

Liên hệ điều này với nhiễu động – nhiễu động đối lưu được tạo ra bởi quá trình vật lý của không khí di chuyển lên và xuống trong khí quyển, đặc biệt là bên trong các đám mây. Và không có nơi nào có các luồng không khí đi lên và đi xuống dữ dội hơn những đám mây vũ tích (cumulonimbus), hay còn gọi là mây giông.

Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiễu động nghiêm trọng trong chuyến bay của Andrew Davies vào năm 2024.

Một báo cáo của Cục Điều tra An toàn Giao thông Singapore cho biết chiếc máy bay "có khả năng đang bay qua một khu vực đang hình thành hoạt động đối lưu" phía nam Myanmar, dẫn đến "19 giây nhiễu loạn cực mạnh, bao gồm cú rơi 178 feet chỉ trong chưa đầy năm giây".

Một nghiên cứu từ Mỹ được công bố trên tạp chí Science năm 2014 cho thấy rằng cứ mỗi 1 độ C nhiệt độ toàn cầu tăng lên, số lần sét đánh tăng thêm 12%.

Đội trưởng Nathan Davies, một phi công hàng không thương mại, cho biết: "Tôi nhận thấy trong vài năm gần đây có nhiều khối bão lớn với đường kính khoảng 130 km, điều mà trước đây vốn hiếm gặp."

Tuy nhiên, ông nói thêm: "Những đám mây vũ tích lớn thường dễ phát hiện bằng mắt thường, trừ khi chúng bị bao phủ bởi các đám mây khác, nên chúng tôi có thể bay vòng qua chúng."

Nhiễu loạn không khí (clear-air turbulence) trong điều kiện trời quang cũng có thể sẽ gia tăng trong thời gian tới. Hiện tượng này được gây ra bởi luồng không khí bị xáo trộn trong và xung quanh dòng khí quyển (một luồng gió chuyển động rất nhanh ở độ cao khoảng 10km, tương đương độ cao bay hành trình của máy bay).

Tốc độ gió trong dòng khí quyển này, thổi từ tây sang đông qua Đại Tây Dương, có thể dao động từ khoảng 260–400 km/h.

Có không khí lạnh hơn ở phía bắc và không khí ấm hơn ở phía nam: sự chênh lệch nhiệt độ và thay đổi hướng gió này giúp các hãng hàng không tận dụng gió xuôi để tiết kiệm thời gian và nhiên liệu. Tuy nhiên, nó cũng là nguyên nhân tạo ra vùng không khí nhiễu loạn.

"Biến đổi khí hậu đang làm không khí ở phía nam dòng khí quyển ấm lên nhanh hơn không khí ở phía bắc, khiến sự chênh lệch nhiệt độ trở nên lớn hơn," Giáo sư Williams giải thích.

"Biến đổi khí hậu đang làm không khí ở phía nam dòng khí quyển trở nên ấm hơn so với không khí ở phía bắc, khiến sự chênh lệch nhiệt độ ngày càng lớn hơn," Giáo sư Williams giải thích. "Và điều đó, đến lượt nó, đang thúc đẩy dòng tia trở nên mạnh hơn."

"Điều này nên khiến tất cả chúng ta lo ngại"

Sự gia tăng các trận nhiễu động nghiêm trọng – đủ mạnh để hất bạn khỏi ghế ngồi – có thể dẫn đến nhiều vụ chấn thương hơn, hoặc thậm chí là tử vong trong những trường hợp nghiêm trọng nhất.

Và một số hành khách đang tỏ ra lo ngại.

Đối với ông Davies, viễn cảnh phải đối mặt với nhiều nhiễu loạn hơn là điều đáng lo. "Rất lo. Không chỉ cho tôi mà còn cho các con tôi nữa," ông giải thích.

"Tôi mừng vì chưa có vụ nào nghiêm trọng như trường hợp của tôi, nhưng tôi nghĩ điều này nên khiến tất cả chúng ta lo ngại."

Hơn 1/5 số người trưởng thành ở Anh nói rằng họ sợ đi máy bay, theo một khảo sát gần đây của YouGov, và tình trạng nhiễu động ngày càng trầm trọng có thể khiến những chuyến bay trở nên ám ảnh hơn nữa đối với những người này.

Như bà Wendy Barker, một hành khách sợ bay đến từ Norfolk, đã nói với tôi: "Với tôi, nhiều nhiễu loạn hơn đồng nghĩa với khả năng xảy ra sự cố cao hơn và cơ hội sống sót thấp hơn."

Tuy nhiên, cánh máy bay được thiết kế để bay trong điều kiện không khí nhiễu loạn. Ông Chris Keane, cựu phi công và hiện là giảng viên huấn luyện mặt đất, cho biết: "Bạn sẽ không tin được cánh máy bay linh hoạt đến mức nào. Trong một máy bay chở khách Boeing 747, khi được thử nghiệm trong điều kiện 'phá hủy', cánh có thể bị bẻ cong lên tới khoảng 25 độ trước khi gãy – đó là một tình huống cực đoan và sẽ không bao giờ xảy ra, ngay cả trong trường hợp nhiễu động nghiêm trọng nhất."

Tuy nhiên, đối với các hãng hàng không, có một mối lo ngại tiềm ẩn: đó là chi phí kinh tế do tình trạng nhiễu loạn gia tăng.

Chi phí tiềm ẩn của nhiễu động không khí

AVTECH, một công ty công nghệ chuyên theo dõi biến đổi khí hậu và nhiệt độ — đồng thời hợp tác với Cơ quan Khí tượng Anh (Met Office) để cảnh báo các phi công về vùng nhiễu loạn — cho biết chi phí có thể dao động từ 180.000 đến 1,5 triệu bảng Anh (6.2 tỉ đến 52 tỉ VND) mỗi năm cho mỗi hãng hàng không.

Con số này bao gồm chi phí kiểm tra và bảo trì máy bay sau các trận nhiễu động nghiêm trọng, chi phí bồi thường nếu chuyến bay phải chuyển hướng hoặc bị trì hoãn, cũng như chi phí phát sinh khi máy bay ở sai vị trí.

Eurocontrol, một tổ chức dân sự-quân sự giúp ngành hàng không châu Âu hiểu rõ hơn về các rủi ro do biến đổi khí hậu, cho biết việc bay tránh các cơn bão gây nhiễu loạn có thể ra nhiều tác động rộng lớn hơn — ví dụ, nếu nhiều máy bay phải thay đổi lộ trình bay, không phận sẽ trở nên đông đúc hơn ở một số khu vực nhất định.

"[Điều này] làm tăng đáng kể khối lượng công việc cho các phi công và kiểm soát viên không lưu," một phát ngôn viên của Eurocontrol cho biết.

Việc phải bay vòng tránh bão cũng đồng nghĩa với việc tiêu tốn thêm nhiên liệu và thời gian.

Ví dụ, trong năm 2019, Eurocontrol cho biết thời tiết xấu "đã buộc các hãng hàng không bay thêm một triệu kilomet, phát thải thêm 19.000 tấn CO2."

Với dự báo thời tiết cực đoan ngày càng gia tăng, họ cho rằng các chuyến bay sẽ còn phải chuyển hướng tránh thời tiết xấu như bão và nhiễu loạn nhiều hơn nữa vào năm 2050.

"Điều này sẽ làm tăng chi phí cho các hãng hàng không, hành khách, đồng thời làm tăng dấu chân carbon của họ."

Các hãng hàng không chống nhiễu động không khí như thế nào?

Việc dự báo nhiễu loạn không khí đã được cải thiện trong những năm gần đây, và mặc dù chưa hoàn hảo, Giáo sư Williams cho biết chúng ta có thể dự báo chính xác khoảng 75% các trường hợp nhiễu động trời trong.

"Cách đây 20 năm, con số này chỉ khoảng 60%, nên nhờ nghiên cứu tốt hơn mà tỉ lệ này ngày càng tăng lên theo thời gian," ông nói.

Máy bay được trang bị radar thời tiết để phát hiện các cơn bão phía trước. Như cơ trưởng Davies giải thích: "Trước mỗi chuyến bay, hầu hết các hãng hàng không sẽ lập kế hoạch bay chi tiết các khu vực có khả năng xảy ra nhiễu loạn trong suốt hành trình, dựa trên mô hình máy tính."

Dự báo không thể chính xác 100%, nhưng "nó giúp hiểu khá rõ, kết hợp với các báo cáo từ các máy bay khác và kiểm soát không lưu khi chúng ta đang trên đường bay."

Hãng Southwest Airlines ở Mỹ gần đây đã quyết định kết thúc dịch vụ trong khoang sớm hơn, ở độ cao 18.000 feet (5,486m) thay vì 10.000 feet (3,048m) như trước đây.

Bằng cách cho phi hành đoàn và hành khách ngồi vào chỗ và thắt dây an toàn, sẵn sàng cho việc hạ cánh ở độ cao này, Southwest Airlines cho rằng họ sẽ giảm được 20% các chấn thương liên quan đến nhiễu loạn không khí.

Cũng trong năm ngoái, hãng Korean Airlines đã quyết định ngừng phục vụ mì cho hành khách hạng phổ thông do hãng ghi nhận số vụ nhiễu loạn không khí đã tăng gấp đôi kể từ năm 2019, làm gia tăng nguy cơ hành khách bị bỏng.

Từ cú mèo đến trí tuệ nhân tạo: những biện pháp quyết liệt

Một số nghiên cứu đã đi xa hơn trong việc chống lại nhiễu loạn không khí, đồng thời tìm kiếm các phương pháp thay thế để thiết kế cánh máy bay.

Các bác sĩ thú y và kỹ sư đã nghiên cứu cách loài cú mèo bay một cách êm ái trong những luồng gió mạnh, và phát hiện rằng đôi cánh của nó hoạt động giống như một hệ thống giảm xóc, giúp ổn định phần đầu và thân khi bay qua vùng không khí nhiễu loạn.

Một nghiên cứu được công bố trên Kỷ yếu của Hội Hoàng gia (Royal Society Proceedings) năm 2020 kết luận rằng: "Một thiết kế cánh có khớp nối và được điều chỉnh phù hợp có thể rất hữu ích đối với các loại máy bay cỡ nhỏ… giúp chống lại các luồng gió mạnh và hiện tượng nhiễu loạn không khí."

Ở một hướng khác, một công ty khởi nghiệp tại Áo có tên là Turbulence Solutions tuyên bố đã phát triển công nghệ khử nhiễu loạn dành cho máy bay hạng nhẹ. Công nghệ này sử dụng cảm biến để phát hiện luồng không khí nhiễu loạn và gửi tín hiệu đến cánh hãm trên cánh máy bay, giúp triệt tiêu sự nhiễu loạn đó.

Theo giám đốc điều hành của công ty, hệ thống này có thể giảm tới 80% hiện tượng nhiễu loạn ở mức trung bình đối với máy bay hạng nhẹ.

Cũng có những người cho rằng trí tuệ nhân tạo (AI) có thể là giải pháp. Fourier Adaptive Learning and Control (FALCON) là một loại công nghệ đang được nghiên cứu tại Viện Công nghệ California (Caltech), có khả năng học cách luồng không khí nhiễu loạn di chuyển qua cánh máy bay theo thời gian thực.

Công nghệ này còn dự đoán được nhiễu loạn và gửi lệnh tới cánh hãm của máy bay nhằm điều chỉnh chống lại sự nhiễu loạn đó.

Tuy nhiên, ông Finlay Asher, kỹ sư hàng không vũ trụ và thành viên của tổ chức Safe Landing – một cộng đồng những người làm việc trong ngành hàng không kêu gọi một tương lai bền vững hơn cho ngành này – giải thích rằng các loại công nghệ này còn phải mất một thời gian nữa mới áp dụng được.

"Chúng [công nghệ này] khó có thể xuất hiện trên các máy bay thương mại lớn trong vài thập kỷ tới," ông nói.

Dù nhiễu loạn có thể trở nên thường xuyên và nghiêm trọng hơn, các chuyên gia cho rằng đây không phải là lý do để lo lắng. "Nói chung, nó chỉ là điều phiền toái mà thôi," đội trưởng Davies chia sẻ.

Tuy nhiên, điều này có thể đồng nghĩa với việc hành khách sẽ phải ngồi yên và thắt dây an toàn lâu hơn.

Ông Andrew Davies đã rút ra bài học này từ sự cố của mình: "Tôi bây giờ lo lắng hơn nhiều và không còn háo hức bay như trước nữa," ông thừa nhận. "Nhưng tôi sẽ không để điều đó định nghĩa tôi.

"Ngay khi tôi vừa ngồi xuống, tôi sẽ thắt dây an toàn và nếu cần đứng dậy, tôi sẽ chọn thời điểm thích hợp — rồi nhanh chóng quay trở lại chỗ ngồi và thắt lại dây an toàn."

 

Simon King