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花粉在大气中的高浓度被视为生物污染，会引发过敏疾病。为探究大气边界层（ABL）动力学对花粉浓度的影响，研究人员以西班牙格拉纳达为对象展开研究。结果发现 ABL 动力学对不同花粉影响各异，这有助于应对城市空气质量和公众健康挑战。
在城市中，花粉常常悄无声息地影响着人们的生活。高浓度的花粉会引发哮喘、鼻炎等过敏疾病，尤其在气候变化的当下，花粉对人类健康的影响愈发复杂。然而，关于花粉在大气中的传播和分布规律，人们却知之甚少。大气边界层（ABL）作为大气层的最底层，是大气与地球表面相互作用的关键区域，其内部的风与湍流过程对花粉的扩散和传输起着至关重要的作用。但此前，ABL 动力学对花粉浓度的影响却很少被研究。为了填补这一空白，来自西班牙的研究人员针对格拉纳达市展开了深入研究，相关成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》上。
研究人员为了探究 ABL 动力学对城市表面花粉浓度的影响，运用了多种技术方法。他们通过位于格拉纳达大学科学学院屋顶的 Hirst 型容积采样器收集花粉数据，利用多普勒激光雷达（Doppler lidar）StreamLine 系统获取 ABL 的三维风场和湍流特性数据。在数据分析时，运用了 Spearman 相关性分析和广义线性模型（GLM）等统计方法。
研究结果
- Olea 花粉的研究结果
- 花粉来源：通过双变量极坐标图分析发现，Olea 花粉主要来源于城市西部和西北部的橄榄树林。在对流（convective）时期，风速超过 4 m/s 的西风和西北风会将大量花粉输送到城市，非对流（non - convective）时期，来自 W - NW 方向的夜间风也会输送花粉，但浓度相对较低。
- Spearman 相关性分析：垂直风速（w）在全天和非对流时期的较低高度范围，与 Olea 花粉浓度呈显著负相关，相关系数在 -0.22 到 -0.31 之间，在对流时期则无相关性。其他变量如水平风速（vh）、湍流动能耗散率（ε）和风速切变（sh）与 Olea 花粉浓度无显著相关性。
- GLM 模型分析：风向（dir）对 Olea 花粉浓度影响显著，在不同高度范围和时期，多个风向与花粉浓度相关。例如，在全天时期，S、SW、W 和 NW 方向会使花粉浓度增加。垂直风速（w）在非对流时期的最低和最高高度范围有显著影响，且为负效应。模型的D2值表明，风向（dir）能解释大部分的花粉浓度变化，在 90 - 500 m 高度范围，D2最高可达 29%。
- Cupressaceae 花粉的研究结果
- 花粉来源：Cupressaceae 花粉主要来源于城市内部，尤其是东南部区域。在全天和非对流时期，东南风会带来较高浓度的花粉；对流时期，风速低于 3 m/s 时，中心区域花粉浓度较高，风速超过 8 m/s 时，90 - 150 m 高度范围的东南风也会带来一定浓度的花粉。
- Spearman 相关性分析：水平风速（vh）、湍流动能耗散率（ε）和风速切变（sh）与 Cupressaceae 花粉浓度在不同场景下有显著负相关，垂直风速（w）与花粉浓度无显著相关性。
- GLM 模型分析：水平风速（vh）在部分场景有显著负效应；垂直风速（w）在夜间较低高度范围有正效应，在对流时期较高高度范围有负效应；湍流动能耗散率（ε）在所有高度范围和全天、对流时期都表明高湍流会降低花粉浓度；风速切变（sh）在全天和非对流时期的最低高度范围有正效应。风向（dir）在不同高度范围和时期对花粉浓度有显著影响，多个风向与花粉浓度相关。模型的D2值显示，全天时期最高，可达 37%，不同变量在不同时期对D2的贡献不同。
研究结论与讨论
这项研究揭示了 Olea 和 Cupressaceae 花粉浓度与 ABL 动力学之间的复杂关系。由于花粉来源位置和自身特性（如花粉粒重量、开花时期）的差异，ABL 对两种花粉浓度的影响截然不同。Olea 花粉主要从城市外输送而来，其浓度强烈依赖于风向和垂直风速；Cupressaceae 花粉在城市内排放，与 ABL 动力学的相关性更为复杂。
研究还发现，风向是影响两种花粉传输和扩散的最重要变量。此外，垂直风速、水平风速、湍流动能耗散率和风速切变等变量也在不同程度上影响着花粉浓度。这些结果强调了 ABL 在花粉传输和扩散中的关键作用，为理解城市花粉污染提供了重要依据。
该研究的意义重大，它为未来的花粉动力学研究开辟了新方向。后续研究可以纳入更多花粉类型、气象变量和更高时间分辨率的花粉数据，在不同城市和环境中开展类似分析。同时，这也表明花粉预测模型需要考虑 ABL 动力学，以更准确地预测花粉浓度，从而优化公共卫生措施和城市规划，减少过敏原暴露，保障公众健康。
