降雨挤走了地下空气,降雪锁住了空气

张学文,2014/7/22

上月我在自己的博客中单独立了一个栏目是地下气,以专门分析离地面比较近的浅层的土壤/海水等下垫面中含有的气体以及它们与自由大气的交换关系. (见浅层地下气初议等,http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-802535.html )。现在我们说说降雨过程挤走的土壤中的空气和降雪过程锁住的自由大气中的空气。我说的这两个过程都简单自然，过去仅是人们没有从气象学角度去分析它而已。 

先说降水挤走了地下空气：

大家都知道雨下到土壤中，一般的情况是不会形成积水而是被土壤吸收了。土壤为什么可以吸收雨水而不膨胀？其实大家知道，原来土壤中有很多空隙。雨水落到土壤也就占据了这些原有的土壤空隙。如果问没有下雨之前这些土壤空隙中是真空吗，大家都会说空隙里应当存在空气而不是真空。于是我们已经论证完了第1个问题：降雨钻入土壤的同时也挤走了土壤中原先存在的空气。这些被挤出来的空气显然进入了大气。从这个角度看，气象学把下垫面看作是刚体，不存在空气交换的观点是不周全的。 

下面再谈降雪锁住了空气

我们知道降雪如果不融化它就堆积在地面上。一般的估计是10厘米厚的积雪所对应的实际降水量是10毫米厚。即新积雪化成为水仅有原体积的1/10。这个话的言外之意是10厘米厚的雪中仅有1厘米厚的水，或者说新的积雪中90%是空气10%是水。

于是我说积雪过程锁住了自由大气中的空气，新雪的庞大身体中90%是被锁住的空气。

这些被锁在积雪中的空气，当然不是与空气完全隔绝。分析这些空气与自由大气中的空气的交换关系应当列入气象学的内容。

而为此我们应当开展土壤、积雪中的空气压力，以致流速的测量。

于是我提的问题也可以是：

为什么我们研究地下水，而几乎不承认地下气（浅层）的存在（在气象学中）？

为什么我们观测土壤温度、土壤湿度，而不观测土壤中的空气压力和空气流速？