编者按:气候变暖正在深刻改变全球花粉季的节奏:花期提前、持续时间延长、花粉浓度攀升。这不仅是环境问题,更是一场与气象科技紧密相关的公共健康挑战。面对这一趋势,我国气象与医学团队正展开深度协同:首个全国花粉浓度预报服务产品推出,数值预报模式与人工智能算法让花粉监测预报服务走向精准;本土过敏原图谱的绘制与临床诊疗制剂的成功研制,为花粉过敏的精准防治提供了关键支撑。从全球趋势研究到地方智能预警平台的落地,科技正为过敏人群筑起一道可感知、可预见的防护屏障。本期科技版聚焦这些前沿探索,呈现气象与医学联手如何让“看不见的花粉”变得可监测、可预报、可防范。
告别花粉“盲防”:气象科技为过敏者精准“绘地图”
3月24日,国家卫生健康委和中国气象局联合发布首期全国花粉浓度预报服务提示,这是我国首个覆盖全国范围的花粉浓度预报服务产品。这份“全国版”花粉预报基于国省两级花粉浓度监测网络,结合数值预报模式制作,为政府部门、医疗机构和公众提前应对花粉过敏风险提供了科学依据。
花粉过敏已成为影响公众健康的重要环境因素之一。近年来,我国花粉过敏人群数量持续上升,季节性过敏性鼻炎、哮喘等疾病的发病率不断攀升。精细化的花粉预报服务可以帮助公众改变依赖局部监测或经验判断的“盲防”局面,实现科学防护、主动防护、精准防护。
中国气象科学研究院(以下简称“气科院”)研究员安兴琴表示,花粉预报融合了气象观测、植被物候、数值模式、人工智能等多领域技术,是典型的跨学科科研成果向民生服务转化的范例。此次全国性产品的推出,既得益于扎实的“数据根系”——气象部门长期建设完善的观测网络和成熟的预报体系支撑,也有赖于广布的“技术枝叶”——研究团队在模型研发、算法优化、花粉监测等方面的一系列技术突破。
安兴琴介绍,在数据支撑方面,花粉预报产品主要依托温度、湿度、风速、降水等气象要素的站点观测、再分析资料、气象预报场以及花粉监测数据,构建起多维度的数据支撑体系,确保预报数据源头精准、更新及时,为后续模型运算打下坚实基础。
在技术层面,团队基于物候学模型和人工智能算法预测花粉的排放情况,并基于大气化学模式,自主研发花粉传输模块,构建了花粉数值模式预报系统(CMA-PNFS,以下简称“系统”)。系统由气象预报场驱动,在线耦合花粉排放与传输过程,实现了“气象预报+花粉排放+花粉传输”的一体化集成。
相较于常规气象预报,花粉预报面临着更复杂的技术难点。一方面,我国花粉监测站点布局尚不完善,高精度植被分布、产粉量等数据较为稀缺,数据覆盖面和精细化程度不足;另一方面,不同种类植被的花粉排放规律存在物种差异性和年际波动,进一步加大了预报难度。
为攻克这些难题,团队针对春季和夏秋季不同的花粉特征,筛选多种物候模型,综合花期物候、日变化趋势等多个指标,选取模拟效果最优的模型。同时,团队利用人工智能算法优化花粉排放的关键参数,进一步提升排放预报的准确性。此外,现有的基于统计或者数据驱动的花粉预报方法难以满足我国高精度花粉预报需求,团队在大气化学模式基础上,构建了花粉传输模块并耦合到大气化学模式中,完善了花粉参数化方案,从而对花粉实现了从排放、传输、扩散到沉降全过程的精细化的模拟预报。
目前,中国气象局公共气象服务中心(以下简称“公服中心”)、气科院与北京、天津、河北、内蒙古、河南、陕西等9个试点省份联合建立了花粉预报方面的常态化合作。公服中心每日结合气科院花粉数值模式客观化预报结果和试点省份实况监测数据形成经过预报员主观订正后的花粉浓度等级预报产品;依托“天和”平台,开发融合数值模式产品和实况分析的花粉浓度预报产品业务系统,已在服务和联合会商中投入应用。气科院持续推动花粉预报模式迭代优化与产品业务化试运行,推进科研成果向民生服务快速转化。
公服中心副首席、健康服务产品研发团队负责人李怡表示,随着观测设备技术水平的提升,未来还将开展分花粉种类(属种)预报,探索分属种的致敏花粉浓度预报”。具体而言,团队将通过收集整理不同区域主要致敏植物(如杨树、桦树、蒿草等)的分布、物候期及产粉量数据,增强对花粉浓度与致敏植物之间差异性的分析,再结合气象条件进行订正,逐步形成针对不同花粉类别的、更细化的预报产品。
与此同时,气象部门正探索与卫生健康部门开展更深度的合作,继续推进花粉流行病学研究和暴露控制实验,精准识别主要致敏花粉种类,确立不同种类致敏花粉的暴露风险阈值,同时将花粉数值模式预报与流行病学模型相结合,建立涵盖不同致敏花粉种类、面向不同人群的花粉健康风险预警体系。
在公众服务层面,花粉健康防护将向更加精准化、个性化的方向加速推进。依托用户画像与智能交互技术,未来将通过建立用户健康档案,结合地理位置、出行路径、实时花粉监测与高分辨率预报产品,将预警信息及时推送到用户的智能终端与可穿戴设备,实现“点对点”的个性化花粉精细防护提示,逐步构建起“精准感知—智能研判—主动干预”的闭环式花粉健康防护体系,让花粉过敏防护从被动应对走向主动防御。(胡竞文)
中国气象局气象与医疗健康重点开放实验室团队跨界破“敏”:一场应对“花粉围城”的融合探索
又到花粉季,打喷嚏、流鼻涕、眼睛红肿——这些看似普通的“换季不适”,背后可能是一场免疫系统的“过度反应”。谁是致敏原?如何从源头预防?由中国气象局气象与医疗健康重点开放实验室团队(以下简称“团队”)给出的答案是:摸清底细、监测动向、创新疗法。该实验室由北京协和医院联合国家气候中心、中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所共同组建,三方依托各自在气象监测、临床诊疗与公共卫生研究领域的优势,致力于为中国花粉过敏防治工作提供系统性解决方案。

摸清底细:为中国花粉分布画像
明确本土致敏花粉谱系,是精准诊疗的前提。依托北京协和医院,团队首次通过大规模研究,明确我国北方牧草花粉患者多为蒿或桦树花粉过敏交叉致敏所致,证实葎草花粉是北方的另一核心致敏原,欧美常见的牧草花粉并非我国北方主要致敏花粉。团队还在陕西省榆林市等北方地区开展了普通人群的大规模流行病学调查,首次系统描绘了花粉过敏在普通人群中的分布图景。
要预防过敏,首先要知道空气中飘着什么花粉。此前,北京协和医院团队牵头完成了第一次全国气传花粉调查,出版了《中国气传致敏花粉调查》《中国气传和致敏花粉》以及《中国气传花粉和植物彩色图谱》等专著,绘制了详细的花粉分布“地图”。从2024年起,团队又开启了第二次全国气传花粉调查,同步搭建数据平台,以期更精准地掌握花粉动态变化。
创新疗法:让治疗不再“漫长难熬”
针对过敏原诊断与治疗制剂长期依赖进口的痛点,并且考虑到国外制剂不能满足国内特有的花粉过敏原需求,团队全力研发本土过敏原诊断与治疗制剂,成功开发出包含蒿、葎草、圆柏等中国本土花粉过敏原在内的多种诊断与治疗制剂,为全国花粉过敏临床诊疗工作提供坚实的支撑。
中国气象局气象与医疗健康重点开放实验室专家、北京协和医院变态反应科主治医师徐迎阳表示,传统花粉脱敏治疗耗时长,患者往往需数月至半年才能达到维持剂量,不少人因过程缓慢而中途放弃。依托北京协和医院,团队积极探索改良免疫治疗方案,验证了集群免疫治疗和冲击免疫治疗的安全性与有效性。集群免疫治疗将剂量递增期缩短到1月至2个月;冲击免疫治疗则将剂量递增期进一步压缩到1至3天,大幅缩短了治疗周期,能更快显现治疗效果,节省时间与经济成本。团队还牵头完成《吸入变应原皮下注射集群免疫治疗专家共识》,为这一高效方案的临床推广提供了权威指导。
前沿探索:多项研究填补空白
依托北京协和医院,团队围绕花粉过敏开展了大量深度科研,取得了一系列具有国际影响力的成果。团队发现柏树花粉过敏患者症状更重、沙尘天气会独立加重病情,在此过程中验证了预防性治疗与联合用药方案的有效性;首次证实,在我国,37%以蒿花粉为代表的秋季杂草花粉过敏性鼻炎患者,会在5年内发展为过敏性哮喘。
引人注目的是,团队在国际上首次报道了中国儿童雷暴哮喘事件。研究发现,在我国西北地区,雷暴哮喘儿童患者主要对蒿花粉过敏,且高达56%的患者此前从未被诊断过哮喘。针对雷暴哮喘的发生机理,徐迎阳解释道,雷雨天气发生时,植物上未脱落的花粉以及悬浮在空气中的花粉,被强对流中心的干燥上升气流卷入上空云层,因湿度差而吸水、溶胀、崩裂,释放出大量致敏颗粒,又随下沉气流或雨滴返回地表。花粉过敏患者因在短时间内暴露于高浓度花粉或微小颗粒,极易诱发哮喘发作。基于此,团队牵头完成了《中国儿童雷暴哮喘专家共识》,并提出了针对易感人群的识别、规范治疗和防护措施。
依托“中国过敏防治周”、新华社等科学渠道与媒体平台,实验室专家们常年致力于将复杂的医学知识转化为公众听得懂、用得上的防护常识,普及花粉过敏与雷暴哮喘的防治知识,帮助更多人从源头做好防护、远离过敏困扰,守护全民呼吸健康。(胡竞文)
气候变暖正加剧全球花粉问题
花粉季,对于花粉过敏人群是一场漫长的“煎熬”。全球气候变暖的背景下,花粉季的“生物钟”正被悄然改变。
花粉季变了:更早 更长 更强烈
世界卫生组织指出,在全球气候变化背景下,大气中二氧化碳水平上升与气温持续升高,是导致花粉季提前、持续时间延长以及花粉总量增加的关键因素。这一结论得到多国研究数据的印证。
美国卫生与公众服务部表示,据美国国家物候网络的监测,自1984年以来,美国本土地区的春季花粉季平均起始时间不断提前;另有研究发现,1990年至2018年间,全美花粉总量增加了21%。
放眼北半球,研究人员基于多个站点的长期观测数据分析表明,气候变暖背景下,气温升高与无霜期延长使约65%的观测站点的花粉季以平均0.9天每年的速率延长。
在中国,花粉季的变化趋势同样明显。中国气象科学研究院研究员安兴琴团队的研究表明,在气候变暖背景下,我国春季柏科、榆科、松科和杨柳科花粉起始期均出现显著提前,平均每年分别提前0.77天、0.73天、0.77天和0.69天。2009年至2024年统计结果显示,1—3月平均气温每升高1℃,上述四类植物的花粉季分别提前约4.9天、4.2天、4.2天和3.7天。
追根溯源:气象要素主导花粉季复杂变化
花粉季为何会随气候变暖而改变?
气候变暖引发水热条件调整,改变了植被物候、开花期及生物量积累,进而影响花粉排放的时序特征与总量水平。其中,温度与降水是直接影响花粉排放的两个关键气候变量。
温度主要通过调控积温累积与开花触发阈值,决定花粉季的时序特征。春季花粉的释放,尤其受到前期积温累积的影响——植物必须暴露在足够温暖的环境中,才能从休眠状态中苏醒,进而开花并释放花粉。通常情况下,植物在春季出现生长活动迹象大约两周后会释放花粉。气候变暖让春季提前到来,促使它们早早开花授粉。
降水的影响分为两个方面。短期来看,下雨会通过湿沉降作用,把空气中的花粉冲刷掉,让浓度暂时降低;但从长期来看,适宜的降水会促进植物生长,让花粉的总产量有所增加,为后续花粉爆发埋下伏笔。
当晴朗干燥天气叠加较低的风速,空气中的花粉无法被吹散或沉降,浓度会进一步飙升,让过敏风险进一步加大。
有研究表明,二氧化碳浓度、土壤湿度、季节变化等因素,以及土地利用改变、城市化进程等人类活动,也共同决定着花粉排放的趋势和强度。此外,不同致敏植物对水热变化的敏感度与响应方向不一致,还导致了花粉的“空间迁移”,比如豚草这类强致敏植物,在气候变化背景下,分布范围正向北欧、东欧扩展。
连锁反应:花粉季影响不止过敏
花粉季改变带来的影响,正逐步突破过敏人群这一单一群体,形成从人体健康到生态气候等多重反应。
对人体健康而言,花粉总量增加、花粉季延长使人体暴露在花粉中的概率和时长随之提升,不仅直接加重花粉过敏人群的过敏症状,还会增加人群呼吸系统疾病的发病风险;已有研究发现,对于非花粉过敏性鼻炎人群,在花粉季鼻眼部不适症状也可能加重;值得注意的是,花粉与空气污染物相互作用后,往往会增强对人体呼吸道和黏膜的刺激,同时花粉的大范围传播也会干扰人们的户外活动、通勤出行等。
在生态气候层面,花粉这一生物气溶胶颗粒,还可能作为云凝结核影响云和降水,进而影响全球气候和水文循环。(闫辰宇)