大氣也在呼吸

    經(jīng)典氣象學(xué)把空氣的下墊面（ 是指與大氣下層直接接觸的地球表面）看作是剛體，認為空氣不可能進入下墊面（剛體），也沒有從下墊面進入大氣的氣流。在這種模型下，垂直于地面的風(fēng)速等于零。但是，上述觀點僅是一種近似。實際的大氣下墊面（海洋水面、土壤、沙漠、積雪等）并不是剛體，垂直于地面的氣流肯定存在，而吹雪、沙塵、水龍卷都是它的伴生現(xiàn)象。也就是說，大氣存在著呼吸過程。
    讓我們先來看一看，農(nóng)民為什么要耕地？從氣象角度來看，耕地就是使土壤變松，讓空氣進入到土壤中。賣魚的商人為什么要在盆中通一個輸送空氣的管子？這是要為水里加進空氣以維持魚的生命。魚如果得不到新鮮的空氣就會憋死，農(nóng)作物也需要從土壤里獲得空氣。這些例子說明空氣是可以進入到土壤或者海水這些下墊面的。
    我們打開一瓶啤酒，會看到大量的氣泡隨著啤酒一起冒出來。這氣泡是制造啤酒時壓入的二氧化碳。而打開啤酒瓶時，壓力的突然降低，使得大量的氣體從液體的啤酒中進入到空氣中。此外，我們再想想，沙塵暴中那些本來安居于下墊面中的塵土為什么會進入空氣中？很明顯，是有垂直于下墊面的氣流把這些細顆粒物帶入到了空氣中。仔細想想這些現(xiàn)象，我們應(yīng)該承認空氣是可以進入下墊面（海洋、土壤、積雪等）的，而下墊面有時也會把它含有的氣體再吐還給大氣。也就是說，大氣確實存在著呼吸過程。
    那么空氣在什么情況下會擠入下墊面，又是在什么條件下吸收下墊面的氣體？我們首先需要考慮下墊面表層附近的氣壓差。如果空氣中的氣壓大于下墊面中的氣體壓力，則空氣被壓入下墊面；如果下墊面中的氣體壓力大于空氣壓力，則下墊面中的氣體就會向大氣釋放。夏日中午的汽車行駛在土路上會卷起數(shù)米高的塵土，是因為汽車輪子壓過地面以后會留下短暫的真空，中午土壤的溫度很高使得其中的氣體壓力變大。于是，土壤中的空氣壓力突然（短暫）高于空氣中的壓力而形成了塵土飛揚的局面。所以，我們需要分析下墊面中的氣體壓力以及它與近地面空氣壓力的差值。
    氣象學(xué)中的吹雪、沙塵暴、水龍卷、浮塵等自然現(xiàn)象，也可以從空氣的呼吸過程聯(lián)系起來認識。在下墊面附近的風(fēng)存在著陣性，這種陣性反應(yīng)在空氣壓力上有短暫的變化（流體的伯努利方程），地面上積雪中的空氣不會立刻適應(yīng)它，于是就出現(xiàn)風(fēng)吹雪的現(xiàn)象。下午的土壤很熱，根據(jù)氣體的狀態(tài)方程，在體積不變時溫度的升高引起土壤中氣體壓力增加。一旦空氣壓力小于土壤中的氣體壓力，土壤中的空氣就迅速進入大氣，而土壤中的細顆粒也隨之升天，這就是沙塵暴。以此類推，我們不難想像：當一個氣壓很低的龍卷風(fēng)進入水面時，它會把水里的空氣吸入，也會附帶著把水變成水滴吸入空氣而成為水龍卷。
    承認空氣與下墊面之間的空氣吞吐，還使我們對霾的認識有了新的視角。霾僅是由于人工排放的氣體污染物形成的嗎？下墊面既然把沙塵送入空中，為什么不能把塵埃、PM2.5這些更細的顆粒物送入空中呢？由此可以推出研究PM2.5的問題，需要分析土壤中的氣體壓力以及它與地面大氣壓力的差值這一觀點。氣象部門過去開展了對大氣的壓力、溫度、濕度以及土壤的溫度、濕度觀測。現(xiàn)在來看，根據(jù)以上觀點氣象部門應(yīng)當再進一步開展土壤的氣體觀測，即要建立土壤中（距離地面4米至10米）氣體壓力的測量儀器、測量方法的研究以及布局土壤氣體壓力的觀測網(wǎng)，用以輔助監(jiān)測、解決關(guān)于霧霾等環(huán)境問題。
    錦州陽光氣象科技有限公司專業(yè)生產(chǎn)氣象環(huán)境監(jiān)測儀器，我們的核心任務(wù)是“探測陽光、空氣、土壤和水”，由我公司生產(chǎn)的氣象站、自動氣象站廣泛應(yīng)用于全國各地。