摘要


Atmospheric conditions affect the release of anemophilous pollen, and the timing and magnitude will be altered by climate change. As simulated with a pollen emission model and future climate data, warmer end-of-century temperatures (4–6 K) shift the start of spring emissions 10–40 days earlier and summer/fall weeds and grasses 5–15 days later and lengthen the season duration. Phenological shifts depend on the temperature response of individual taxa, with convergence in some regions and divergence in others. Temperature and precipitation alter daily pollen emission maxima by −35 to 40% and increase the annual total pollen emission by 16–40% due to changes in phenology and temperature-driven pollen production. Increasing atmospheric CO2 may increase pollen production, and doubling production in conjunction with climate increases end-of-century emissions up to 200%. Land cover change modifies the distribution of pollen emitters, yet the effects are relatively small (<10%) compared to climate or CO2. These simulations indicate that increasing pollen and longer seasons will increase the likelihood of seasonal allergies.

 
大气条件影响风媒花粉的释放,时间和程度会因气候变化而改变。通过花粉释放模型和未来气候数据模拟,本世纪末气温升高(4-6 开尔文)使春季花粉开始释放提前10-40天,夏/秋杂草和禾本科植物的花粉释放晚5-15天,并使对应季节的持续时间延长。物候变化取决于单个种群的温度响应,在某些区域聚集,在其他区域分散。由于物候期和温度驱动花粉生产的变化,温度和降水对花粉日释放量的影响在 -35ー40% 之间,使花粉年释放量增加16ー40% 。大气中二氧化碳含量的增加可能会增加花粉产量,结合气候变化,二氧化碳产量翻倍,使世纪末的花粉释放量增加200% 。土地覆盖变化改变了花粉释放者的分布,但是与气候或二氧化碳相比,其影响相对较小(< 10%)。这些模拟表明,更多的花粉和更长的花粉季将增加季节性过敏的可能性。


研究领域:气候变化,地球环境-经济耦合系统,花粉

郭瑞东 | 作者

刘培源 | 审校

邓一雪 | 编辑



论文题目:

Projected climate-driven changes in pollen emission season length and magnitude over the continental United States
论文地址:
https://www.nature.com/articles/s41467-022-28764-0

 

春日百花齐放,对花粉过敏者是喜忧参半。据美国哮喘和过敏基金会的数据,在美国有30%的成年人和40%的儿童有不同程度的过敏症。花粉过敏症状种类繁多,从流泪、打喷嚏或皮疹等轻微刺激,到呼吸困难或过敏反应等更严重情况。而随着气候变化,植物花期、花粉季也会发生。
 
根据密歇根大学研究团队在Nature Communications发表的最新论文,由于人为气候变化引起的气温上升,美国的花粉过敏季节可能会变得更长也更加剧烈。该研究开发了一个预测模型,该模型检测了15种最常见的花粉类型,以及它们的产生将如何受到预计的温度和降水变化的影响。研究者将气候数据和社会经济情景结合起来,将模型与1995-2014年的数据相关联,然后用模型预测了21世纪最后20年的花粉排放量。
 
研究人员预测:到本世纪末,花粉的排放可能会比1995-2014年提前40天。过敏症患者除了要面对更早到来的花粉季,还需要多等19天直到花粉季过去。这一发现可以作为进一步研究气候变化对花粉及相应健康影响的起点。
                         

图1. 不同植物花粉季节开始的日期(横轴)和结束的日期(纵轴),可以看到大部分植物的花粉周期都会提前,结束日期都很变短

                         

图2. 1995-2014年间美国各地四种花的最大花粉释放量,按照当前经济发展轨迹,预计2100年各地的最大花粉量,可以看到最大花粉量在美国全国范围有显著增加

 
在该研究的模拟中,土地覆盖变化对花粉季的影响相对较小。这表明气候驱动因素的影响可能更大。该研究还证明,气候可以驱动某些区域特定物种(taxa)花的授粉时间趋同,而在某些地区导致授粉时间分化(divergence),其影响放大/减轻了气候变化的影响,而趋同与否对评估花粉排放所带来的后果具有重要意义。
 
花粉是人类过敏的主要原因之一。根据预测,气候变暖导致未来更多的人群暴露在花粉中,由花粉引起的过敏性鼻炎会增加,过敏性哮喘患者症状的会变得更严重,从而增加公共卫生的负担。该研究的结论,反映了地球生态和地理作为耦合的复杂系统,其中任何一个变化,都会产生意想不到的影响。
 


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