豚草花粉粒，放大和著色。 Bob Sacha/Corbis 紀錄片來自 Getty Images
振作起來，過敏患者——新的研究表明，隨著氣候變化，花粉季節將變得更長、更強烈。
我們的最新研究發現，美國將面臨 最多增加 200% 如果世界繼續以高速度從車輛、發電廠和其他來源產生二氧化碳排放量，那麼本世紀的花粉總量。 在這種情況下，花粉季節一般會在春季提前 40 天開始，並比今天長 19 天。
As 大氣的 科學家，我們研究大氣和氣候如何影響樹木和植物。 雖然大多數研究總體上都集中在花粉上，但我們放大了不止一個 十幾種不同類型的草木 以及它們的花粉將如何以不同的方式影響美國各地的地區。 例如，橡樹和柏樹等物種將給東北地區帶來最大的增長，但過敏原將在幾乎所有地方上升，對人類健康和經濟產生影響。
左邊的地圖顯示了三種植物最近的平均花粉季節長度（以天為單位）：懸鈴木或梧桐樹，如美國梧桐； 樺木或樺木； 和豚草，或豚草。 右側的地圖顯示瞭如果二氧化碳排放量繼續保持高速度，到本世紀末總天數的預期變化。 張和施泰納，2022
如果你一想到它就頭疼，我們也有一些好消息，至少提前知道花粉波何時到來。 我們正在努力使用這項研究中的模型來開發更準確的當地花粉預測。
為什麼花粉會增加
讓我們從基礎開始。 花粉——由草和植物產生的塵埃狀顆粒——含有植物繁殖的雄性遺傳物質。
產生多少花粉取決於植物的生長方式。 全球氣溫上升將促進許多地區的植物生長，進而影響花粉生產。 但溫度只是方程式的一部分。 我們發現 未來花粉增加的更大驅動力 二氧化碳排放量將上升。
較高的溫度將延長生長季節，使植物有更多時間散發花粉和繁殖。 與此同時，二氧化碳為光合作用提供燃料，因此植物可能會長得更大並產生更多的花粉。 我們發現二氧化碳水平對花粉增加的影響可能比未來溫度的影響要大得多。
花粉變化因地區而異
我們研究了 15 種不同的花粉類型，而不是像過去的許多研究一樣對待所有花粉。
通常，授粉從冬末和春季的多葉落葉樹開始。 榿木、樺樹和橡樹是引起過敏的三種頂級落葉樹，但還有其他樹木，如桑樹。 然後草在夏天出現，隨後是夏末的豚草。 在東南部，山雪松和杜松（柏樹科）等常綠喬木從 XNUMX 月開始生長。 在德克薩斯州，“雪松熱”相當於花粉熱。
我們發現在東北地區，很多致敏樹木的花粉季節會 越來越重疊 隨著溫度和二氧化碳排放量的上升。 例如，過去橡樹會先釋放花粉，然後樺樹會授粉。 現在我們看到它們的花粉季節有更多的重疊。
一般來說，北方地區的花粉季節變化會比南方多，因為北方地區氣溫上升幅度較大。
東南部地區，包括佛羅里達州、喬治亞州和南卡羅來納州，預計未來大量草和雜草花粉會增加。 由於榿木的花粉季節提前，太平洋西北部可能會提前一個月出現花粉高峰期。
一線希望：我們可以改進花粉預測
目前大多數花粉預測都提供了非常廣泛的估計。 部分問題是沒有很多 觀測站 用於花粉計數。 大多數由過敏診所經營，而這些站點中分佈在全國的不到 100 個。 我們住的密歇根州沒有。
實際測量不同類型的花粉是一個非常勞動密集型的過程。 因此，目前的預測存在很多不確定性。 這些可能部分基於電台過去觀察到的情況和天氣預報。
我們的模型如果整合到一個預測框架中，可以在全國范圍內提供更有針對性的花粉預測。
我們可以根據衛星數據和實地調查估計樹木的位置。 我們也知道花粉出來時溫度是如何影響的——我們稱之為花粉的物候。 有了這些信息，我們可以使用風、相對濕度和降水等氣象因素來計算有多少花粉進入空氣，大氣模型可以顯示花粉如何移動和吹動，從而創建實時預報。
所有這些信息使我們能夠查看花粉在空間和時間上的可能位置，因此處理過敏症的人會知道他們所在地區的情況。
我們目前正在與一個 國家海洋和大氣管理局 關於如何將這些信息整合到空氣質量預測工具中的實驗室。
在長期花粉預測方面仍有一些未知數。 例如，科學家們並不完全理解為什麼植物在某些年份比其他年份產生更多的花粉。 沒有一個好方法可以將其包含在模型中。 如果二氧化碳水平超過屋頂，植物將如何反應也尚不完全清楚。 豚草和住宅樹也很難捕獲。 很少有豚草調查顯示這些植物在美國的生長地點，但可以改進。
花粉水平已經在上升
2021 年的一項研究發現， 整個花粉季節 已經是關於 在北美多出 20 天 與 1990 年相比，花粉濃度上升了約 21%。
未來增加花粉水平將產生比一些鼻涕和頭痛更廣泛的影響。 季節性過敏會影響 約佔30％人口，並且它們具有經濟影響，從 健康成本 至 錯過工作日.
關於作者
張英孝, 博士大氣科學專業的學生， 密歇根大學 和 艾莉森·L·施泰納, 大氣科學教授, 密歇根大學
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