豚草花粉粒，放大和着色。 Bob Sacha/Corbis 纪录片来自 Getty Images
振作起来，过敏患者——新的研究表明，随着气候变化，花粉季节将变得更长、更强烈。
我们的最新研究发现，美国将面临 增加高达 200% 如果世界继续以高速度从车辆、发电厂和其他来源产生二氧化碳排放量，那么本世纪的花粉总量。 在这种情况下，花粉季节一般会在春季提前 40 天开始，并比今天长 19 天。
As 大气的 科学家，我们研究大气和气候如何影响树木和植物。 虽然大多数研究总体上都集中在花粉上，但我们放大了不止一个 十几种不同类型的草木 以及它们的花粉将如何以不同的方式影响美国各地的地区。 例如，橡树和柏树等物种将给东北地区带来最大的增长，但过敏原将在几乎所有地方上升，对人类健康和经济产生影响。
左边的地图显示了三种植物最近的平均花粉季节长度（以天为单位）：悬铃木或梧桐树，如美国梧桐； 桦木或桦木； 和豚草，或豚草。 右侧的地图显示了如果二氧化碳排放量继续保持高速度，到本世纪末总天数的预期变化。 张和施泰纳，2022
如果你一想到它就头疼，我们也有一些好消息，至少提前知道花粉波何时到来。 我们正在努力使用这项研究中的模型来开发更准确的当地花粉预测。
为什么花粉会增加
让我们从基础开始。 花粉——由草和植物产生的尘埃状颗粒——含有植物繁殖的雄性遗传物质。
产生多少花粉取决于植物的生长方式。 全球气温上升将促进许多地区的植物生长，进而影响花粉生产。 但温度只是方程式的一部分。 我们发现 未来花粉增加的更大驱动力 二氧化碳排放量将上升。
较高的温度将延长生长季节，使植物有更多时间散发花粉和繁殖。 与此同时，二氧化碳为光合作用提供燃料，因此植物可能会长得更大并产生更多的花粉。 我们发现二氧化碳水平对花粉增加的影响可能比未来温度的影响要大得多。
花粉变化因地区而异
我们研究了 15 种不同的花粉类型，而不是像过去的许多研究一样对待所有花粉。
通常，授粉从冬末和春季的多叶落叶树开始。 桤木、桦树和橡树是引起过敏的三种顶级落叶树，但还有其他树木，如桑树。 然后草在夏天出现，随后是夏末的豚草。 在东南部，山雪松和杜松（柏树科）等常绿乔木从 XNUMX 月开始生长。 在德克萨斯州，“雪松热”相当于花粉热。
我们发现在东北地区，很多致敏树木的花粉季节会 越来越重叠 随着温度和二氧化碳排放量的上升。 例如，过去橡树会先释放花粉，然后桦树会授粉。 现在我们看到它们的花粉季节有更多的重叠。
一般来说，北方地区的花粉季节变化会比南方多，因为北方地区气温上升幅度较大。
东南部地区，包括佛罗里达州、乔治亚州和南卡罗来纳州，预计未来大量草和杂草花粉会增加。 由于桤木的花粉季节提前，太平洋西北部可能会提前一个月出现花粉高峰期。
一线希望：我们可以改进花粉预测
目前大多数花粉预测都提供了非常广泛的估计。 部分问题是没有很多 观测站 用于花粉计数。 大多数由过敏诊所经营，而这些站点中分布在全国的不到 100 个。 我们住的密歇根州没有。
实际测量不同类型的花粉是一个非常劳动密集型的过程。 因此，目前的预测存在很多不确定性。 这些可能部分基于电台过去观察到的情况和天气预报。
我们的模型如果整合到一个预测框架中，可以在全国范围内提供更有针对性的花粉预测。
我们可以根据卫星数据和实地调查估计树木的位置。 我们也知道花粉出来时温度是如何影响的——我们称之为花粉的物候。 有了这些信息，我们可以使用风、相对湿度和降水等气象因素来计算有多少花粉进入空气，大气模型可以显示花粉如何移动和吹动，从而创建实时预报。
所有这些信息使我们能够查看花粉在空间和时间上的可能位置，因此处理过敏症的人会知道他们所在地区的情况。
我们目前正在与一个 美国国家海洋和大气管理局 关于如何将这些信息整合到空气质量预测工具中的实验室。
在长期花粉预测方面仍有一些未知数。 例如，科学家们并不完全理解为什么植物在某些年份比其他年份产生更多的花粉。 没有一个好方法可以将其包含在模型中。 如果二氧化碳水平超过屋顶，植物将如何反应也尚不完全清楚。 豚草和住宅树也很难捕获。 很少有豚草调查显示这些植物在美国的生长地点，但可以改进。
花粉水平已经在上升
2021 年的一项研究发现， 整个花粉季节 已经是关于 在北美多出 20 天 与 1990 年相比，花粉浓度上升了约 21%。
未来增加花粉水平将产生比一些鼻涕和头痛更广泛的影响。 季节性过敏会影响 约占30％人口，并且它们具有经济影响，从 健康成本 至 错过工作日.
作者简介
张英孝, 博士大气科学专业的学生， 密歇根大学 和 艾莉森·L·施泰纳, 大气科学教授, 密歇根大学
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