研究人员是如何得出疫情限行减缓空气污染的结论的？

研究背景

2020年新冠疫情导致中国限行现象普遍，对于科学研究来说，这可以算是一个研究人类活动影响的实验。

为什么用NO₂做指标？

二氧化氮是重要的空气污染物，威胁人体的呼吸系统，在酸雨、气溶胶和臭氧的形成中都发挥着重要作用。

影响NO₂的因素有两个，一个是人类活动。中国东部臭氧的主要来源是冬季的人为燃烧物，其中火力发电、工业和交通运输三种途径产生的二氧化氮分别占19%、42%和35%，而工业和交通运输两种途径会受到人类流动性的影响。

除了人类活动外，NO₂浓度还受到气象条件的影响。风速、温度、压强、辐射、湿度的日变化能很快地对NO₂的密度产生影响。温度和湿度对NO₂的光化学反应至关重要，高温、高湿度有利于减少NO₂的生命期、促进NO₂转化成气溶胶，因此在大多数地区会减少NO₂的含量；而太阳辐射能影响NO₂分解未一氧化氮和氧原子，有研究发现，太阳辐射越强，NO₂的分解作用越强，NO₂的浓度随之降低；高风速和高行星边界层高度则能对NO₂起到稀释作用。

文章目的

2020年与平常相比，人类活动因素产生剧变，但气象条件变化预计小于人类活动因素。而这篇文章希望区分人类活动和气象条件对NO₂的影响。

研究所需技能

完成这项研究需要三个数据：人类活动的量化指标、气象活动的指标和NO₂含量。此外，还需要能将人类活动和气象活动两个因素“控制变量”来研究对NO₂含量影响的“实验容器”——这就是模式。

数据1   NO₂观测浓度、模式模拟的浓度、观测与模式模拟的差

就数据的获取来说，NO₂的数据和气象数据是卫星的反演数据或是再分析资料，而人类活动的指标需要从网上爬取初始数据后再自己计算。

骨架上，完成这项研究需要三项技能：

1.读取遥感卫星的数据

Aura卫星上的仪器OMI（Ozone Monitoring Instrument）反演得到的对流层NO₂柱密度。

ECMWF大气再分析资料。

2.从网上爬取数据，来量化人类活动的指标

爬取的数据内容：百度定位服务的三个迁移指标，包括城市的迁入、迁出和城市中的流动人口。

3.进行“控制变量实验”：运行化学传输模式

模式的本质是一堆代码，运行模式可以当作做实验中的一种，只不过是让计算机进行数值计算替代人类手动实验和目力观测。而这项研究所用的GEOS-Chen是个擅长于分析大气成分变化的来源的模式。

结论

研究过程我就不扒了，感兴趣的朋友可以自己去看张宇翔师兄的文章。总之一通分析猛如虎，得出疫情限行和封锁使得大气NO₂含量相比2017年降低约49.5%的结论，而气象条件使得大气NO₂含量相比2017年升高8.1%。

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文章链接：

https://doi.org/10.1093/nsr/nwab061

图片来自原论文

石头科普工作室

出品

整理：麦李婷

美编：可然

后期：江陵

致力于地球和空间科学科普