中欧链格孢孢子夜间长距离传输:天气形势与边界层驱动因素

《Agricultural and Forest Meteorology》:Nocturnal long-range transport of Alternaria spores in Central Europe: synoptic and boundary-layer drivers

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月17日 来源:Agricultural and Forest Meteorology 6.6

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   •夜间峰值和轨迹表明存在区域尺度的长距离传输。•布拉迪斯拉发的主要Alternaria来源:匈牙利西部和下奥地利。•边界层动力学支持孢子在夜间的持续存在和沉降。•研究结果对致敏暴露评估和农业病害预测具有重要意义。引言Alternaria Nees(Pleosporaceae)

  
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    夜间峰值和轨迹表明存在区域尺度的长距离传输。
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    布拉迪斯拉发的主要Alternaria来源:匈牙利西部和下奥地利。
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    边界层动力学支持孢子在夜间的持续存在和沉降。
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    研究结果对致敏暴露评估和农业病害预测具有重要意义。

引言

Alternaria Nees(Pleosporaceae)是空气中丰度最高且研究最为广泛的真菌属之一(Martínez-Bracero et al., 2022; Plaza et al., 2025; Sobieraj et al., 2026)。其物种既是强效空气致敏原,也是重要的植物病原菌,对公共健康和农业生产具有重大影响(Grewling et al., 2022)。在人类健康方面,它是欧洲临床相关性最强的真菌致敏原之一,一般成年人群的致敏率约为4–9%,且与哮喘严重程度增加和发作频率升高有明确关联(Abel-Fernández et al., 2023)。在农业领域,Alternaria solani Sorauer和Alternaria alternata(Fr.)Keissl.等物种在多种作物中造成显著减产,包括马铃薯和番茄,其单季损失可能高达50–80%(Salotti et al., 2024)。
Alternaria孢子通过风力驱动脱落从分生孢子梗被动释放(Grinn-Gofroń et al., 2018),或在收割期间主动释放(Skj?th et al., 2012)。尽管菌丝生长和产孢有利于湿润条件,但气溶胶化在温暖、干燥、有风的天气中最为高效(Ianovici, 2016)——这些条件通常与充分发展的大气边界层(ABL)相关。一旦被纳入ABL,孢子可通过白天对流混合被抬升至数百米甚至数千米的高度,随后被长距离传输。日落后,湍流减弱和大气分层抑制进一步抬升,促进传输孢子的逐渐沉降(Hussein et al., 2013)。
在中欧地区,Alternaria孢子跨越数百千米的长距离传输(LDT)已被记录在案,传输事件持续一至两天,发生在主要产孢季内及之外(Apangu et al., 2022; Grewling et al., 2022)。因此,常规生物气溶胶监测测得的空气中Alternaria浓度反映了本地排放与远距离源区传输孢子的综合贡献(Skj?th et al., 2012; Grewling et al., 2022)。区分这些贡献仍然具有挑战性,部分原因在于白天大气混合掩盖了它们的相对比例(Lagomarsino Oneto et al., 2020),部分原因在于源区特征——即在哪里、何时以及释放多少——难以确定(Apangu et al., 2022)。这一问题的突出程度在中欧地区尤为明显,因为潘诺尼亚平原上存在多个高产孢源区(Grewling et al., 2022)。因此,发生在典型日变化模式之外的高孢子浓度(尤其是夜间峰值)可能指示以长距离传输为主导的事件(Skj?th et al., 2012)。白天,深厚且混合良好的行星边界层实现了孢子的区域尺度扩散。日落后,大气分层和湍流减弱抑制了本地气溶胶化,同时促进传输孢子的逐渐沉降,从而增加其在夜间时段中的相对贡献(Lagomarsino Oneto et al., 2020)。尽管如此,控制夜间孢子积累的边界层机制以及有利于中欧LDT事件的天气尺度条件仍缺乏充分描述。
本研究利用相距38 km两个站点的同步观测数据,并结合后向轨迹和扩散模型,确定了到达布拉迪斯拉发的来自远源区的Alternaria孢子潜在LDT事件。选取了四个代表性案例研究,以表征整个产孢季中反复出现的传输模式。具体目标为:(1)基于夜间浓度异常识别潜在的LDT事件;(2)利用气象证据和基于轨迹的证据相结合,区分区域LDT事件与本地再循环事件;(3)确定这些LDT事件相关的主要源区、传输路径和边界层条件。

章节摘要

研究区域

本研究在斯洛伐克西南部两个具有对比土地利用特征的站点进行:布拉迪斯拉发城市站点和位于布拉迪斯拉发东北方向38 km的Kaplna村农业站点(图1)。两个站点均位于Podunajská ní?ina低地,这是一片构成更广阔的潘诺尼亚平原一部分的平坦农业景观。北侧和西北侧,地势上升进入Malé Karpaty山脉(最高海拔767 m),其覆盖着混合

Alternaria孢子季特征与日变化规律

两年的主要Alternaria孢子季均始于6月并持续至10月,布拉迪斯拉发和Kaplna之间的开始时间和持续时间仅有轻微差异(表1)。两个地点2022年孢子季均明显强于2023年,峰值更高、高浓度天数更多,且SSIn更高——两个站点的SSIn约为两倍以上。峰值范围从673至1667 spores/m3,主要出现在夏末和初秋。
平均日变化规律

Alternaria孢子季特征与日变化规律

两年研究期间在布拉迪斯拉发和Kaplna记录的Alternaria孢子季总体上与中欧和东欧以往的观测结果一致(Grinn-Gofroń and Rapiejko, 2009; Reznik et al., 2023; ??evková et al., 2016)。布拉迪斯拉发的长期监测(2002–2014)报告平均季长为126天,平均峰值为534 spores/m3,平均SSIn为13,142 spore·day/m3(??evková et al., 2016),而在类似

结论

本研究提供了证据,表明布拉迪斯拉发升高的Alternaria浓度受到来自潘诺尼亚平原农业区域的区域尺度大气传输的影响,尤其是匈牙利西部和下奥地利。所识别的LDT事件与稳定的反气旋环流、弱气压梯度和持续的偏南至东南气流条件相关,这些条件可能支持白天抬升以及孢子在稳定

资助来源

本研究由VEGA资助机构(布拉迪斯拉发)资助,Grant No 1/0144/27。

CRediT作者贡献声明

Matú? ?ilka:撰写 – 初稿,形式分析,数据整理,概念构思。Carsten Ambelas Skj?th:撰写 – 审阅与编辑,监督,方法论,数据整理。Maximilian Bastl:撰写 – 审阅与编辑,数据整理。Donát Magyar:撰写 – 审阅与编辑,数据整理。Dóra Kajtor-Apatini:撰写 – 审阅与编辑,数据整理。Jana ??evková:撰写 – 审阅与编辑,监督,数据整理。
Matú? ?ilka|Carsten Ambelas Skj?th|Maximilian Bastl|Donát Magyar|Dóra Kajtor-Apatini|Jana ??evková
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