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气候变暖背景下北京地区花粉物候变化及未来趋势模拟

花粉,气候变暖

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.11 地球系统中的生物气溶胶：气候、生态与健康效应

随着全球气候变暖的持续加剧，植物物候时序正发生显著变化，花粉释放期的改变不仅影响生态系统过程，也对过敏性疾病的发生与传播带来潜在风险。为揭示气候变暖背景下北京地区花粉物候的变化规律及未来趋势，本研究基于北京地区连续观测的花粉浓度和气象观测数据，构建并验证了春季（柏科、杨柳科、松科）和夏秋季（蒿属、藜科及总花粉）主要致敏花粉的物候学模型，系统分析了花粉物候期的年际变化规律及其对气候变暖的响应特征，并结合多模式气候情景（SSP1-2.6、SSP3-7.0、SSP5-8.5）探讨了本世纪花粉物候的未来演变趋势。结果表明，所建立的春秋两季花粉物候模型能够较好地刻画花粉释放期的季节动态，其花粉开始和结束期（SOS和EOS）模拟精度较高，误差5天以内的比例基本超过50%，RMSE普遍小于10天，验证了模型的稳健性与适用性。研究表明，过去16年（2010-2025）以来，北京地区春季和夏秋季花粉季均表现出显著的年际变化趋势，并与温度密切相关。春季树木花粉的SOS整体提前，表明升温促进了植被物候发育与花粉释放的启动，而EOS变化较小，导致春季花粉季略有延长；夏秋季杂草类花粉的SOS与EOS均推迟，使花粉季整体后移。春秋花粉期分别受到1-3月和5-8月平均温度的显著影响，说明季前温度是驱动花粉物候变化的关键气候因子。未来气候情景模拟显示，春季花粉期将持续提前且延长，而夏秋季花粉期则显著推迟。到21世纪末，在高排放情景（SSP5-8.5）下，春季花粉SOS和EOS预计分别提前约14-20天，DOS延长约一周；夏秋季花粉SOS和EOS将分别推迟约26-36天，且持续期略有缩短。这表明气候变暖将强化“春早秋迟”的双向响应模式，导致年内花粉暴露窗口整体拉长。总体来看，温度升高是驱动花粉物候变化的主要因素，未来持续变暖可能导致春秋两季花粉活跃期出现显著位移或暴露期延伸，增加过敏人群风险并对城市公共卫生管理提出更高要求。本研究揭示了气候变暖背景下花粉物候时序的演变规律，构建的花粉物候模型可为全国尺度的花粉排放潜势评估和花粉预报系统建设提供科学支撑，对提升我国空气致敏花粉预测与健康风险防控能力具有重要意义。