云顶上方2.6公里，气流仍不平静

2019年11月6日，HALO科研飞机在阿根廷科尔多瓦附近以约12.6公里高度往返飞行。雷达估计云顶约10公里，飞机所在高度的相对湿度只有约9%—11%。这些观测说明，飞机当时没有穿进雷暴云体。

约70分钟内，飞机四次经过研究区域。第二、三段飞行时，下方雷暴增强，机载记录中的风速和温度波动也明显加大；第四段航迹偏离最强对流单体后，湍流随之减弱。颠簸并非均匀分布在整段航程中，而是随风暴位置和强度发生变化。

雷暴的波动可以传出云层

强对流向上发展，会扰动上方稳定的空气。空气被抬升后又在浮力作用下回落，形成重力波，并向上、向外传播。波动若在传播中变得不稳定、发生破碎，就可能产生小尺度湍流。因此，飞机不必进入云内，也可能受到对流影响。

研究把机载记录与WRF模拟对照：模拟中的升降气流交替分布，从对流区延伸到飞机高度；实测在剧烈起伏之前，也出现了较小振幅的波动。当地虽然有山地，但低层风较弱、且大致沿山脉吹过，模拟的波动又围绕对流分布，作者因而更倾向于对流激发的重力波。

这仍不是对波破碎的直接观测。模拟分辨率不足以还原飞机遇到的细小涡旋，现有资料能够支持这种解释，却不能确定每一段湍流具体如何产生。

每秒测10次，会漏掉多少峰值？

作者还将每秒采样10次与100次的结果作了比较。两者给出的湍流动能总体接近，都能识别哪段气流更活跃。但湍流动能反映的是风速起伏包含的能量，不能代替对短时强烈颠簸的刻画。

进一步计算表征小尺度湍流强度的EDR后，差别明显了：在局地增强区，10 Hz数据估算的峰值可能低估30%—50%。也就是说，主要的强弱变化已经测到，短促的尖峰却可能被低频采样削弱。用不同仪器比较湍流强度时，必须把采样频率的差异考虑进去。

这次观测说明，云外的颠簸也需要结合附近对流来理解。但约100公里只是这个个例的观测尺度，不能据此划定统一安全距离。下一步需要在更多风暴中同步观测波动与湍流，配合更精细的模拟，检验哪些环境更容易让重力波转化为颠簸。

数据与方法

研究使用当日HALO的1、10、100 Hz三维风与温度记录，结合GOES-16水汽图和阿根廷RMA1天气雷达，比较四段往返航迹与对流演变。WRF采用4公里网格、45层，由GFS提供初始和边界条件，用于分析天气背景及较大尺度波动，不能直接解析实测湍流。

分析将航迹划为4公里短段，以三向风速方差计算湍流动能；用Welch方法估计风速功率谱，依据谱斜率与拟合误差选择惯性区间，估算能量耗散率的立方根EDR，再比较10个优选区间的结果以检查敏感性。该方法依赖局地各向同性等假设，大气分层会带来偏离。

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