در عملیات پروازی، یکی از پدیده‌های جوی که درعین کوتاه بودن، تأثیری عمیق و گاه خطرناک بر عملکرد هواپیما دارد، چیزی‌ست که در ادبیات فنی به آن gust یا تندباد لحظه‌ای گفته می‌شود. این پدیده به‌ظاهر ساده، نوعی تغییر آنی و موقتی در سرعت باد است که ممکن است تنها چند ثانیه طول بکشد، اما همین چند ثانیه می‌تواند کنترل هواپیما را، به‌ویژه در مراحل بحرانی پرواز مانند برخاست یا فرود، به چالش بکشد.
برای درک gust باید ابتدا تصور درستی از ذات جو داشته باشیم. برخلاف تصور رایج که هوا را جریانی آرام و یکنواخت می‌پندارد، جوّ زمین در واقع محیطی کاملاً دینامیک، آشفته و لایه‌لایه است. این محیط همواره در حال تبادل انرژی‌ست؛ چه از طریق تابش خورشید، چه به‌خاطر اصطکاک با سطح زمین، چه در نتیجه‌ی برخورد توده‌های هوای گرم و سرد. حالا در دل همین آشفتگی، گاه جریان‌هایی کوتاه‌مدت و ناپایدار شکل می‌گیرند که منجر به افزایش یا کاهش ناگهانی سرعت باد می‌شوند؛ این‌ها همان gust هستند.
از نظر فنی، gust زمانی اتفاق می‌افتد که حداکثر سرعت لحظه‌ای باد (مثلاً در بازه‌ای چند ثانیه‌ای) به‌طور معناداری از میانگین سرعت باد در یک بازه‌ی بلندتر (مثلاً ۲ دقیقه‌ای) بیشتر باشد. فرض کنید که میانگین سرعت باد در یک ایستگاه هواشناسی ۱۵ نات باشد، ولی در بازه‌ای بسیار کوتاه‌مدت، یک تندباد با سرعت ۲۵ نات ثبت شود. اختلاف این دو عدد (۱۰ نات) همان شدت gust را نشان می‌دهد. در گزارش‌های هواشناسی مخصوص هوانوردی، مانند METAR، این تغییر به‌صورت کد «G» نمایش داده می‌شود؛ مثلاً اگر ببینیم نوشته شده باشد 09015G25KT، معنایش این است که باد از زاویه ۹۰ درجه با سرعت پایه‌ی ۱۵ نات می‌وزد، اما تندبادهایی تا ۲۵ نات هم در همان بازه دیده شده‌اند.
منشأ فیزیکی این پدیده کجاست؟
Gust می‌تواند ناشی از چند فرآیند مختلف در جو باشد. یکی از شایع‌ترین دلایل آن توربولانس در لایه‌ی نزدیک به سطح زمین است. این لایه، که به آن boundary layer یا لایه‌ی مرزی گفته می‌شود، جایی‌ست که اصطکاک با زمین جریان هوا را متلاطم می‌کند. در این منطقه، توده‌های هوا به‌شکل سلول‌های کوچک بالا و پایین می‌روند و آشفتگی‌هایی ایجاد می‌کنند که گاه به‌صورت gust در سطح زمین حس می‌شوند. از سوی دیگر، در مناطقی که دو توده‌ی هوایی متفاوت (مثلاً یک توده‌ی گرم و مرطوب با یک توده‌ی سرد و خشک) به هم می‌رسند، مثل جبهه‌های هوا، تغییرات ناگهانی و شدیدی در فشار و دما اتفاق می‌افتد که باز هم ممکن است gust ایجاد کند. گاهی هم، در شرایط خاص طوفانی، با پدیده‌هایی مانند downburst یا microburst مواجه می‌شویم؛ تندبادهایی که به‌شدت خطرناک هستند و می‌توانند در عرض چند ثانیه، سرعت هوا را تا چند ده نات تغییر دهند.
چرا این پدیده برای ما در صنعت هوانوردی این‌قدر اهمیت دارد؟
پاسخ در فیزیک پرواز نهفته است. یک هواپیما برای برخاست یا فرود، به سطحی از airspeed نیاز دارد که بتواند نیروی برآ (Lift) کافی تولید کند. حالا تصور کنید که خلبان، طبق اطلاعات METAR، خود را برای نشست در شرایطی آماده کرده که باد روبه‌رو ۱۵ نات است. اما در لحظه‌ی تقرب به باند، یک gust رخ می‌دهد که این سرعت را به ۲۵ نات می‌رساند و سپس دوباره ناگهان به همان ۱۵ برمی‌گردد، یا حتی کمتر می‌شود. این نوسان می‌تواند باعث افزایش یا کاهش ناگهانی لیفت شود. کاهش ناگهانی لیفت، آن هم در چند پا بالاتر از باند، می‌تواند منجر به کاهش ارتفاع شدید یا حتی ضربه‌ی سخت به باند (hard landing) شود. در موارد شدیدتر، اگر این کاهش به‌موقع تشخیص داده نشود، ممکن است stall رخ دهد یا هواپیما کنترل طولی خود را از دست بدهد.
در شرایط برخاست نیز، gust می‌تواند باعث افزایش ناگهانی سرعت و بلند شدن زودتر از موعد یا بالعکس، کند شدن ناگهانی در لحظه‌ی تصمیم برای جدا شدن از زمین شود. در هر دو حالت، هواپیما از پروفایل استاندارد برخاست یا نشست خارج می‌شود و همین موضوع می‌تواند خطرآفرین باشد.
برای مقابله با اثرات gust، صنعت هوانوردی راهکارهای عملی و فنی متعددی دارد. یکی از آن‌ها افزودن یک حاشیه‌ی ایمنی به سرعت تقرب است. این کار معمولاً با فرمولی ساده انجام می‌شود؛ نیمی از اختلاف سرعت بین باد پایه و شدت gust به سرعت تقرب استاندارد اضافه می‌شود. مثلاً اگر سرعت باد پایه ۱۵ نات و gust تا ۲۵ نات باشد، خلبان ممکن است ۵ نات به سرعت تقرب خود اضافه کند. این افزایش باعث می‌شود که در صورت کاهش ناگهانی باد، سرعت هواپیما به حد خطرناک نرسد. همچنین، خلبانان آموزش می‌بینند که چگونه با استفاده از تکنیک‌هایی مانند “crab” یا “side-slip”، تأثیر gust را به حداقل برسانند و در صورت لزوم، تصمیم به go-around بگیرند.
از سوی دیگر، ابزارهای دقیق هواشناسی و اتوماسیون‌های مدرن در ایستگاه‌های فرودگاهی به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که gust را به‌صورت زنده اندازه‌گیری و گزارش کنند. حسگرهای باد در باند فرود، به‌طور پیوسته تغییرات سرعت باد را ثبت می‌کنند و در صورت بروز gust، برج مراقبت را در جریان می‌گذارند. برخی فرودگاه‌های بزرگ حتی به سیستم‌های LIDAR مجهز هستند که قادرند جریان‌های جوی کوچک و خطرناک، مانند wind shear یا microburst را شناسایی کنند.
در مجموع، اگرچه gust پدیده‌ای لحظه‌ای‌ست، اما تأثیر آن در عملیات پروازی می‌تواند ماندگار و گاه حیاتی باشد. خلبانان، مهندسان پرواز و برج‌های مراقبت باید این پدیده را نه‌تنها بشناسند، بلکه به‌طور فعال در محاسبات و تصمیم‌گیری‌هایشان لحاظ کنند. ایمنی پرواز، بیش از آنکه به سخت‌افزار وابسته باشد، به درک ما از رفتار پیچیده‌ی جو بستگی دارد؛ و gust، یکی از جنبه‌های چالش‌برانگیز این رفتار است.