地形波產生的非對流湍流是最強烈的單湍流形式，300米高的小山就能產生地形波活動。
1991年3月3日，美國聯合航空公司一架波音737飛機在美國科羅拉多州的科羅拉多斯普林斯機場進近著陸時墜毀，機上5名機組人員和20名旅客全部遇難。這是機長按儀表飛行計劃在晴空的一次定期航班飛行。
飛行數據記錄器的信息表明，飛機用右轉彎45°切入飛第四邊，然后右轉彎入第五邊進場著陸。這一飛行階段的指示空速從139節至160節搖擺不定，其部分原因是由于陣風條件造成的。飛機在進入第五邊這一飛行點時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，飛機從穩定飛行中開始偏離下滑道，緊接著副駕駛發出“哎唷”的驚嘆。在最后一分鐘飛行中，飛行數據記錄器記錄的g力軌跡為0.6g和1.6g，這說明飛機遇到了湍流。
在機場海拔高度以上1000英尺時，副駕駛發出“1千英尺”的標準情況通報。4秒后，他又發出“天啊”的驚叫，緊接著機長發出襟翼收到15°指令。目擊者證實，飛機在第五邊對準跑道進近時向右傾斜，傾斜的機翼改平，然后開始向右穩定壓坡度。這樣，壓坡度一直持續到飛機倒飛并直線栽下。不到3秒，飛機就象一把10萬磅的飛鏢以200節的速度撞地，飛機接地前曾用過載象一把10萬磅的飛鏢以200節的速度撞地，飛機接地前曾用過載4拉桿，顯然是想以此改出。
檢查飛機殘骸沒有發現結構或系統缺陷。所有操縱面都接近中立位置，配平處于正常飛行狀態，所有機翼阻流片收起，2臺發動機的反推裝置收起，襟翼處于10°位置（適合波音737飛機），所有前緣增升裝置打開。整個進近階段兩臺發動機都運轉正常，而且接地時2臺發動機都以接近復飛的推力運轉。
機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，駕駛艙內沒有“情人吵鬧”的任何跡象。
方向舵液壓系統發現小異常，也就是在輸入軸上發現備用方向舵致動器動力控制裝置推壓的擦傷。但這種小小的缺陷不會造成飛機失控這類程度的方向舵故障。
除天氣原因外，實際上沒有發現任何有形的證據能解釋這種無控滾轉運動。美國國家運輸安全委員會氣象委員會的地面風數據調查表明，失事地區的風場有一條由西向東的變移線。風流會聚在這一地區，可以沿不連續的變移線形成渦旋。
波音飛機公司的計算機模型指示，飛機在失去操縱性之前沒有遇到上升氣流或下沉氣流，但飛機在失去操縱性之前數秒鐘發生了逆風變順風的風逆轉。
美國全國大氣研究中心（NCAR）、國家海洋大氣局（NOAA）和懷俄明大學的科學家一致認為飛機可能遇到了滾軸和渦旋。
經過兩年的努力，國家運輸安全委員會也能對這起飛機失事作出結論，但確定了下列兩大可能性：
——飛機橫側操縱系統或方向操縱系統故障；
——遇到極端大氣湍流。
大氣湍流造成的無控滾轉力矩很可能是一種所謂“滾軸”。滾軸是多山地區上空的大風產生的一種水平軸線渦旋（就像一種橫龍卷風）。總之，地形波活動引起的低滾軸可能造成飛機滾轉倒飛。
認識地形波
在所有形式的非對流湍流中，沒有一種比地形波活動有關的湍流更強烈或更頻繁。如果，你在北美落基山脈或塞拉山脈上空及其附近飛行，你就需要認識這種天氣現象，以避免旅客不舒適和避免飛機遇到強湍流、失去操縱或更嚴重的情況發生。
當風吹過崎嶇不平的地形時，氣流被擾亂。如果風力足夠強和地形高低起伏很大，那就可能形成地形波。盡管強烈的地形波活動通常與大山脈有關，但高度300米的小山也能產生地形波活動。在極端情況下，山區的湍流具有破壞力。
在出現穩定氣團時，大地形波活動與跨越山脈的大壓差有關。由于壓差大，山脈上空的大氣從高壓流向低壓。當氣流跨越山脈時，氣流被迫機械（山形）升起，而且被山脈本身不自然地維持在那些高度層。大氣的穩定性將使其在可能時盡快恢復原高度層。因此，上升氣流一越過山頂，就會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模不平衡。下降氣流沉到底之后，大氣尋求平衡時會導致大湍流。
另外，下降氣流從其穩定高度射下后將從地面反彈起來，回升氣流大大越過穩定高度并以波動作用重復運動，波動作用可向山脈的順風方向延伸數百英里。
美國全國大氣研究中心已對地形波進行了多年研究，其中，包括用裝備儀器的飛機進行貫穿飛行。在1992年的一次最優測量中，全國大氣研究中心成功地預測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大氣研究中心裝備了大氣測量設備和貫性導航系統的“刀鞘”和“空中女王”飛機選擇的高度和航線。“刀鞘”飛機在2萬、3萬和3.9萬英尺遇到了強湍流，“刀鞘”和“空中女王”飛機在1.5萬英尺以下的所有高度層都遇到了強湍流。有個位置的風速在3英里的航跡上從零到95節變化不定。在同一時間，兩架飛越落基山的DC－8飛機報告幾乎失去操縱，而且山背面的地面風速超過100節。具有諷刺意味的是全國大氣研究中心設在杰斐縣機場的機庫險些被100多節的地面風吹毀。幾乎沒有地形波能達到這種破壞程度。
對地形波活動一定要高度重視。目前美國對地形波的預報是準確而可靠的，國家氣象局最少能提到數小時發布地形波活動預報。為了更準確地預報地形波活動，氣象學家要求每個駕駛員在存取天氣信息時提供下列有價值的信息：
——山背面測量點壓力迅速下降；
——飛越山脈時溫度變化率達到6.7℃；
——飛越山脈時風速達到以30節或更大；
——山脈上空有標準的莢狀高積云；
——山背面有強地面陣風或高吹塵。
在上述情況下，當冷高壓氣流越過山脈向東移動時，就會出現有潛在危險的大地形波活動。美國70%的大地形波活動發生在1月和2月，但9月至第二年5月強寒流也能產生地形波。在發展完好的地形波中飛行，可能會導致不舒服、危險或發生更嚴重的災難。曾在地形波中飛行過的駕駛員詳細地描述了他們的驚險飛行感受：
“……強湍流。飛機左右兩側橫滾35°。飛機上升和下降率每分鐘超過2000英尺。空速波動高達25節。”
“……上升氣流非常強，發動機功率只能處于慢車。飛機迅速上升時，0.86馬赫警報會響。”
“……我們的丹佛以東大約30英里處失去4000英尺高度，飛機幾乎失去控制。330飛行高度層和290飛行高度層之間有強湍流。”
“……幾乎用最大飛行操縱面偏轉才能保持飛行高度。”
強大的地形波的確很容易超過你的飛機性能。
觀察地形波
有些地形波幾乎沒有跡象或沒有目視跡象。如聯合航空公司的波音737飛機失事就發生在非常干燥的條件下，而且幾乎沒有或沒有目視地形波活動征候。
地形波活動常常要有充分的濕氣，以促進三種獨特的云狀形成。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生。
（一） 位于山脈上空的莢狀云是地形波活動的主要征候。莢狀云的形成如下：當來自山脈向風面的穩定氣團被地形迫使向上移動時，就會在溫度和露點均等的高度發生凝結。凝結活動進一步冷卻了已經穩定的氣團，因此，一旦地形允許，穩定氣團就會開始下降。這種凝結活動常常發生在地形波活動的甚高峰，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看上去像靜止的煙突狀或層狀云。附近航站將發布“標準莢狀高積云”飛行通報。如果你看到標準莢狀高積云，就可以肯定地波活動正在產生。
當莢狀高積云外表平滑時，就表明它是片流狀態，而且可能有相當大的平滑氣流上下波動。在此情況下，由自動駕駛儀駕駛的，在地形波附近保持高度飛行的飛機將感到輕微空速波動。
當地形波擴大到像拍岸碎流那樣的破裂階段時，莢狀高積云將呈現出邊緣參差不齊或破損狀態，這是強混亂氣流的明顯征候。
（二） 滾軸云是地形波活動的第二征候。當穩定氣流像瀑布一樣落下山背面而尋求平衡時，可能會出現反復過渡性上沖和彈回原地。在回流的上點，滾軸可能形成強大的側旋渦。如果，此時有足夠的濕氣，滾軸將以云的形式出現。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。但定時攝影響表明滾軸云是穩定移動的，在上風向形成，下風向消散。滾軸云的云底比山脊的高度低點，但云頂可以延伸到比云底高1萬英尺或更高。
滾軸云是非常危險的，曾測量到滾軸云產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，但只有龍卷風能超過強滾軸的湍流強度。實際上可能是落基山東邊一點的滾軸造成了聯合航空公司那架波音737飛機橫滾倒飛墜毀。
（三） 焚風壁云可能是地形波的另一征候。如果山脈向風面底層有足夠的濕氣，那么濕氣就會凝結，并在山峰直接形成很厚的山帽云。這種山帽云或焚風壁云將在山的背風面下垂，而且，可能相當長地懸掛在背風面山坡。懸掛程度基本與下沉氣流的猛烈程度成正比。在背風面垂掛很長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，大的地形波活動還有一種征候。如果天空晴朗和地面干燥，你會看到過渡性上沖穩定氣流沖擊地面而產生的高吹塵從山脈背風面數英里內升起。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
美國加利福尼亞州畢曉普附近的所謂“畢曉普”波被認為是美國也許是全世界最強烈的地形波生成區。除落基山和塞拉山兩個地形波主要生成區外，西海岸地區其他山脈也有地形波活動，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、阿迪龍達克斯山和白山也有地形波生成，但沒有西部大山區的地形波強烈，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。
地形波活動的潛在限度很大，在300英尺高山上空高達75000英尺處曾測量到地形波活動，盡管這種地形波非常微弱，而且只能通過科學儀器才能測出。
沿地形波飛行
飛行計劃控制臺首先要知道地形波的活動情況。山區航線飛行的航行通報一般應包括有關地形波信息。同時還應該設法獲得山區附近地形波活動和湍流的駕駛員報告。山區附近機場的自動控制系統和著陸系統的任何航行通報都應該對出現的地形波活動提出警告。
當得到的氣象信息有強地形波活動征候時，應該研究一條飛越其他地區的航線。地形波活動可能持續數小時。在飛行中，駕駛員報告是最好的即時信息源。當你接近任何懷疑有地形波活動的區域時，你可以要求管制員提供先前的駕駛員報告并適當修改航線。顯然，氣象雷達沒有探測地形波的功能，因為沒有足夠的濕氣就不能有效地反射回波。另外，一些注意事項如下：
——確保不飛入滾軸或在滾軸區附近飛行。對待這些高能渦系要像對待發展完好的雷暴一樣，盡管這兩種現象實際完全不同。
——避免在地形活動區上空的對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區，就要像回避大湍流那樣在對流層邊界以上數千英尺飛行。
——向東飛行時空速偏移是
1991年3月3日，美國聯合航空公司一架波音737飛機在美國科羅拉多州的科羅拉多斯普林斯機場進近著陸時墜毀，機上5名機組人員和20名旅客全部遇難。這是機長按儀表飛行計劃在晴空的一次定期航班飛行。
飛行數據記錄器的信息表明，飛機用右轉彎45°切入飛第四邊，然后右轉彎入第五邊進場著陸。這一飛行階段的指示空速從139節至160節搖擺不定，其部分原因是由于陣風條件造成的。飛機在進入第五邊這一飛行點時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，飛機從穩定飛行中開始偏離下滑道，緊接著副駕駛發出“哎唷”的驚嘆。在最后一分鐘飛行中，飛行數據記錄器記錄的g力軌跡為0.6g和1.6g，這說明飛機遇到了湍流。
在機場海拔高度以上1000英尺時，副駕駛發出“1千英尺”的標準情況通報。4秒后，他又發出“天啊”的驚叫，緊接著機長發出襟翼收到15°指令。目擊者證實，飛機在第五邊對準跑道進近時向右傾斜，傾斜的機翼改平，然后開始向右穩定壓坡度。這樣，壓坡度一直持續到飛機倒飛并直線栽下。不到3秒，飛機就象一把10萬磅的飛鏢以200節的速度撞地，飛機接地前曾用過載象一把10萬磅的飛鏢以200節的速度撞地，飛機接地前曾用過載4拉桿，顯然是想以此改出。
檢查飛機殘骸沒有發現結構或系統缺陷。所有操縱面都接近中立位置，配平處于正常飛行狀態，所有機翼阻流片收起，2臺發動機的反推裝置收起，襟翼處于10°位置（適合波音737飛機），所有前緣增升裝置打開。整個進近階段兩臺發動機都運轉正常，而且接地時2臺發動機都以接近復飛的推力運轉。
機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，駕駛艙內沒有“情人吵鬧”的任何跡象。
方向舵液壓系統發現小異常，也就是在輸入軸上發現備用方向舵致動器動力控制裝置推壓的擦傷。但這種小小的缺陷不會造成飛機失控這類程度的方向舵故障。
除天氣原因外，實際上沒有發現任何有形的證據能解釋這種無控滾轉運動。美國國家運輸安全委員會氣象委員會的地面風數據調查表明，失事地區的風場有一條由西向東的變移線。風流會聚在這一地區，可以沿不連續的變移線形成渦旋。
波音飛機公司的計算機模型指示，飛機在失去操縱性之前沒有遇到上升氣流或下沉氣流，但飛機在失去操縱性之前數秒鐘發生了逆風變順風的風逆轉。
美國全國大氣研究中心（NCAR）、國家海洋大氣局（NOAA）和懷俄明大學的科學家一致認為飛機可能遇到了滾軸和渦旋。
經過兩年的努力，國家運輸安全委員會也能對這起飛機失事作出結論，但確定了下列兩大可能性：
——飛機橫側操縱系統或方向操縱系統故障；
——遇到極端大氣湍流。
大氣湍流造成的無控滾轉力矩很可能是一種所謂“滾軸”。滾軸是多山地區上空的大風產生的一種水平軸線渦旋（就像一種橫龍卷風）。總之，地形波活動引起的低滾軸可能造成飛機滾轉倒飛。
認識地形波
在所有形式的非對流湍流中，沒有一種比地形波活動有關的湍流更強烈或更頻繁。如果，你在北美落基山脈或塞拉山脈上空及其附近飛行，你就需要認識這種天氣現象，以避免旅客不舒適和避免飛機遇到強湍流、失去操縱或更嚴重的情況發生。
當風吹過崎嶇不平的地形時，氣流被擾亂。如果風力足夠強和地形高低起伏很大，那就可能形成地形波。盡管強烈的地形波活動通常與大山脈有關，但高度300米的小山也能產生地形波活動。在極端情況下，山區的湍流具有破壞力。
在出現穩定氣團時，大地形波活動與跨越山脈的大壓差有關。由于壓差大，山脈上空的大氣從高壓流向低壓。當氣流跨越山脈時，氣流被迫機械（山形）升起，而且被山脈本身不自然地維持在那些高度層。大氣的穩定性將使其在可能時盡快恢復原高度層。因此，上升氣流一越過山頂，就會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模不平衡。下降氣流沉到底之后，大氣尋求平衡時會導致大湍流。
另外，下降氣流從其穩定高度射下后將從地面反彈起來，回升氣流大大越過穩定高度并以波動作用重復運動，波動作用可向山脈的順風方向延伸數百英里。
美國全國大氣研究中心已對地形波進行了多年研究，其中，包括用裝備儀器的飛機進行貫穿飛行。在1992年的一次最優測量中，全國大氣研究中心成功地預測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大氣研究中心裝備了大氣測量設備和貫性導航系統的“刀鞘”和“空中女王”飛機選擇的高度和航線。“刀鞘”飛機在2萬、3萬和3.9萬英尺遇到了強湍流，“刀鞘”和“空中女王”飛機在1.5萬英尺以下的所有高度層都遇到了強湍流。有個位置的風速在3英里的航跡上從零到95節變化不定。在同一時間，兩架飛越落基山的DC－8飛機報告幾乎失去操縱，而且山背面的地面風速超過100節。具有諷刺意味的是全國大氣研究中心設在杰斐縣機場的機庫險些被100多節的地面風吹毀。幾乎沒有地形波能達到這種破壞程度。
對地形波活動一定要高度重視。目前美國對地形波的預報是準確而可靠的，國家氣象局最少能提到數小時發布地形波活動預報。為了更準確地預報地形波活動，氣象學家要求每個駕駛員在存取天氣信息時提供下列有價值的信息：
——山背面測量點壓力迅速下降；
——飛越山脈時溫度變化率達到6.7℃；
——飛越山脈時風速達到以30節或更大；
——山脈上空有標準的莢狀高積云；
——山背面有強地面陣風或高吹塵。
在上述情況下，當冷高壓氣流越過山脈向東移動時，就會出現有潛在危險的大地形波活動。美國70%的大地形波活動發生在1月和2月，但9月至第二年5月強寒流也能產生地形波。在發展完好的地形波中飛行，可能會導致不舒服、危險或發生更嚴重的災難。曾在地形波中飛行過的駕駛員詳細地描述了他們的驚險飛行感受：
“……強湍流。飛機左右兩側橫滾35°。飛機上升和下降率每分鐘超過2000英尺。空速波動高達25節。”
“……上升氣流非常強，發動機功率只能處于慢車。飛機迅速上升時，0.86馬赫警報會響。”
“……我們的丹佛以東大約30英里處失去4000英尺高度，飛機幾乎失去控制。330飛行高度層和290飛行高度層之間有強湍流。”
“……幾乎用最大飛行操縱面偏轉才能保持飛行高度。”
強大的地形波的確很容易超過你的飛機性能。
觀察地形波
有些地形波幾乎沒有跡象或沒有目視跡象。如聯合航空公司的波音737飛機失事就發生在非常干燥的條件下，而且幾乎沒有或沒有目視地形波活動征候。
地形波活動常常要有充分的濕氣，以促進三種獨特的云狀形成。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生。
（一） 位于山脈上空的莢狀云是地形波活動的主要征候。莢狀云的形成如下：當來自山脈向風面的穩定氣團被地形迫使向上移動時，就會在溫度和露點均等的高度發生凝結。凝結活動進一步冷卻了已經穩定的氣團，因此，一旦地形允許，穩定氣團就會開始下降。這種凝結活動常常發生在地形波活動的甚高峰，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看上去像靜止的煙突狀或層狀云。附近航站將發布“標準莢狀高積云”飛行通報。如果你看到標準莢狀高積云，就可以肯定地波活動正在產生。
當莢狀高積云外表平滑時，就表明它是片流狀態，而且可能有相當大的平滑氣流上下波動。在此情況下，由自動駕駛儀駕駛的，在地形波附近保持高度飛行的飛機將感到輕微空速波動。
當地形波擴大到像拍岸碎流那樣的破裂階段時，莢狀高積云將呈現出邊緣參差不齊或破損狀態，這是強混亂氣流的明顯征候。
（二） 滾軸云是地形波活動的第二征候。當穩定氣流像瀑布一樣落下山背面而尋求平衡時，可能會出現反復過渡性上沖和彈回原地。在回流的上點，滾軸可能形成強大的側旋渦。如果，此時有足夠的濕氣，滾軸將以云的形式出現。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。但定時攝影響表明滾軸云是穩定移動的，在上風向形成，下風向消散。滾軸云的云底比山脊的高度低點，但云頂可以延伸到比云底高1萬英尺或更高。
滾軸云是非常危險的，曾測量到滾軸云產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，但只有龍卷風能超過強滾軸的湍流強度。實際上可能是落基山東邊一點的滾軸造成了聯合航空公司那架波音737飛機橫滾倒飛墜毀。
（三） 焚風壁云可能是地形波的另一征候。如果山脈向風面底層有足夠的濕氣，那么濕氣就會凝結，并在山峰直接形成很厚的山帽云。這種山帽云或焚風壁云將在山的背風面下垂，而且，可能相當長地懸掛在背風面山坡。懸掛程度基本與下沉氣流的猛烈程度成正比。在背風面垂掛很長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，大的地形波活動還有一種征候。如果天空晴朗和地面干燥，你會看到過渡性上沖穩定氣流沖擊地面而產生的高吹塵從山脈背風面數英里內升起。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
美國加利福尼亞州畢曉普附近的所謂“畢曉普”波被認為是美國也許是全世界最強烈的地形波生成區。除落基山和塞拉山兩個地形波主要生成區外，西海岸地區其他山脈也有地形波活動，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、阿迪龍達克斯山和白山也有地形波生成，但沒有西部大山區的地形波強烈，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。
地形波活動的潛在限度很大，在300英尺高山上空高達75000英尺處曾測量到地形波活動，盡管這種地形波非常微弱，而且只能通過科學儀器才能測出。
沿地形波飛行
飛行計劃控制臺首先要知道地形波的活動情況。山區航線飛行的航行通報一般應包括有關地形波信息。同時還應該設法獲得山區附近地形波活動和湍流的駕駛員報告。山區附近機場的自動控制系統和著陸系統的任何航行通報都應該對出現的地形波活動提出警告。
當得到的氣象信息有強地形波活動征候時，應該研究一條飛越其他地區的航線。地形波活動可能持續數小時。在飛行中，駕駛員報告是最好的即時信息源。當你接近任何懷疑有地形波活動的區域時，你可以要求管制員提供先前的駕駛員報告并適當修改航線。顯然，氣象雷達沒有探測地形波的功能，因為沒有足夠的濕氣就不能有效地反射回波。另外，一些注意事項如下：
——確保不飛入滾軸或在滾軸區附近飛行。對待這些高能渦系要像對待發展完好的雷暴一樣，盡管這兩種現象實際完全不同。
——避免在地形活動區上空的對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區，就要像回避大湍流那樣在對流層邊界以上數千英尺飛行。
——向東飛行時空速偏移是