Изменения климата угрожают США "эпидемией" аллергии

Приготовьтесь, аллергики - новое исследование показывает, что сезон пыльцы станет намного длиннее и интенсивнее в связи с изменением климата.

Наше последнее исследование показывает, что в этом столетии в США произойдет увеличение общего количества пыльцы на 200 процентов, если в мире сохранится высокий уровень выбросов углекислого газа от автомобилей, электростанций и других источников. Сезон пыльцы в целом начнется на 40 дней раньше весной и продлится на 19 дней дольше, чем сегодня при таком сценарии.

Как ученые-атмосферисты, мы изучаем, как атмосфера и климат влияют на деревья и растения. Хотя большинство исследований сосредоточено на пыльце растений в целом, мы сосредоточились на более чем дюжине различных видов трав и деревьев и на том, как их пыльца будет по-разному влиять на регионы США.

Например, такие виды, как дуб и кипарис, дадут наибольший прирост на северо-востоке, но аллергены будут расти практически везде, что будет иметь последствия для здоровья людей и экономики.

Выше: На картах слева показана средняя продолжительность пыльцевого сезона в днях для трех видов растений: platanus, или платанов, таких как сикоморы; betula, или березы; и ambrosia, или амброзии. На картах справа показаны ожидаемые изменения общего количества дней к концу столетия, если выбросы углекислого газа будут продолжаться высокими темпами.

Если ваша голова раскалывается от одной мысли об этом, у нас есть и хорошие новости, по крайней мере, для того, чтобы заранее знать, когда придут пыльцевые волны. Мы работаем над использованием модели этого исследования для разработки более точных местных прогнозов пыльцы.

Почему увеличивается количество пыльцы

Давайте начнем с основ. Пыльца - пылевидные зерна, производимые травами и растениями, - содержит мужской генетический материал для размножения растения.

Количество производимой пыльцы зависит от того, как растет растение. Повышение глобальной температуры приведет к росту растений во многих регионах, а это, в свою очередь, повлияет на производство пыльцы. Но температура - это только часть уравнения. Мы обнаружили, что более значительным фактором будущего увеличения количества пыльцы будет рост выбросов углекислого газа.

Повышение температуры продлит вегетационный период, что даст растениям больше времени для выделения пыльцы и размножения. Кроме того, углекислый газ способствует фотосинтезу, поэтому растения могут вырасти крупнее и произвести больше пыльцы. Мы обнаружили, что в будущем уровень углекислого газа может оказать гораздо большее влияние на увеличение количества пыльцы, чем температура.

Изменения в пыльце варьируются в зависимости от региона

Мы изучили 15 различных видов пыльцы, а не рассматривали всю пыльцу одинаково, как это было во многих прошлых исследованиях.

Как правило, опыление начинается с лиственных деревьев в конце зимы и весной. Ольха, береза и дуб - три лиственных дерева, вызывающих аллергию, хотя есть и другие, например, шелковица. Затем летом появляются травы, а в конце лета - амброзия. На юго-востоке вечнозеленые деревья, такие как горный кедр и можжевельник (семейство кипарисовых), начинают вызывать аллергию в январе. В Техасе "кедровая лихорадка" - это аналог сенной лихорадки.

Мы обнаружили, что на Северо-Востоке сезоны пыльцы многих аллергенных деревьев будут все чаще пересекаться по мере роста температуры и выбросов углекислого газа. Например, раньше сначала дуб выпускал пыльцу, а затем опылялась береза. Теперь мы наблюдаем большее совпадение их пыльцевых сезонов.

В целом, сезон пыльцы изменится больше на севере, чем на юге, из-за более значительного повышения температуры в северных районах.

Юго-восточные регионы, включая Флориду, Джорджию и Южную Каролину, могут ожидать в будущем значительного увеличения пыльцы трав и сорняков. На тихоокеанском северо-западе пик сезона пыльцы, вероятно, наступит на месяц раньше из-за раннего сезона пыльцы ольхи.

Серебряный свет: Мы можем улучшить прогнозирование пыльцы

Большинство прогнозов пыльцы в настоящее время дают очень широкую оценку. Отчасти проблема заключается в том, что существует не так много станций наблюдения за количеством пыльцы. Большинство из них находятся в ведении клиник аллергии, и таких станций по всей стране менее 100. В Мичигане, где мы живем, их нет.

Это очень трудоемкий процесс - измерять различные виды пыльцы. В результате, текущие прогнозы имеют много неопределенностей. Они, вероятно, частично основаны на том, что станция наблюдала в прошлом, и на прогнозе погоды.

Наша модель, если ее интегрировать в систему прогнозирования, может обеспечить более целенаправленные прогнозы пыльцы по всей стране.

Мы можем оценить, где находятся деревья, на основе спутниковых данных и наземных исследований. Мы также знаем, как температура влияет на время появления пыльцы - то, что мы называем фенологией пыльцы. С помощью этой информации мы можем использовать такие метеорологические факторы, как ветер, относительная влажность и осадки, чтобы определить, сколько пыльцы попадает в воздух, а атмосферные модели могут показать, как она перемещается и разносится, чтобы составить прогноз в реальном времени.

Вся эта информация позволяет нам увидеть, где пыльца может находиться в пространстве и времени, поэтому люди, страдающие аллергией, будут знать, что ожидается в их районе.

В настоящее время мы ведем переговоры с лабораторией Национального управления океанических и атмосферных исследований о том, как интегрировать эту информацию в инструмент для прогнозирования качества воздуха.

В вопросах долгосрочного прогнозирования пыльцы еще есть некоторые неизвестные моменты. Например, ученые не до конца понимают, почему в некоторые годы растения производят больше пыльцы, чем в другие. Нет хорошего способа учесть это в моделях.

Также не до конца ясно, как растения отреагируют на повышение уровня углекислого газа. Амброзию и жилые деревья также трудно уловить. Существует очень мало исследований амброзии, показывающих, где растут эти растения в США, но это можно улучшить.

Уровень пыльцы уже растет

Исследование, проведенное в 2021 году, показало, что общий сезон пыльцы в Северной Америке уже примерно на 20 дней длиннее, чем в 1990 году, а концентрация пыльцы увеличилась примерно на 21 процент.

Повышение уровня пыльцы в будущем будет иметь гораздо более широкое воздействие, чем несколько соплей и головных болей. Сезонной аллергией страдает около 30 процентов населения, и она имеет экономические последствия, начиная от расходов на здравоохранение и заканчивая пропущенными рабочими днями.The Conversation

Инсяо Чжан, аспирант кафедры атмосферных наук Мичиганского университета, и Элисон Л. Штайнер, профессор кафедры атмосферных наук Мичиганского университета.