Dienstag, Mai 17, 2022

Sonnig mit Niesgefahr – Ich baue ein Tool zur Vorhersage der Pollenbelastung, das Allergikern hilft, zu wissen, wann es sicher ist, nach draußen zu gehen


Machen Sie Blumen, die im Frühling blühen, unglücklich? Sind Sie eingeschworene Feinde mit Herbstblühern wie Ragweed? Wenn Sie an einer Pollenallergie leiden, stellen Sie sich den Nutzen einer zuverlässigen Pollenvorhersage vor, die Ihnen helfen könnte, Ihre Symptome zu bewältigen, indem sie Sie frühzeitig warnt, wenn die Pollenbedingungen schlecht sind.

Wir arbeiten daran! Als Atmosphärenwissenschaftler untersuche ich das Wetter, das Klima und alles in unserer Erdatmosphäre, einschließlich Pollen. Einer von drei Menschen in den USA leidet an allergischer Rhinitis, auch bekannt als „Allergien“, und Pollen sind die häufigste Ursache.

Allergische Rhinitis ist zwar nicht heilbar, ihre Symptome können jedoch erfolgreich behandelt werden. Zwei Hauptmethoden sind Medikamente und Pollenvermeidung. Beide verlassen sich darauf, zu wissen, wann, wo und wie viele Pollen in der Luft sind und voraussichtlich sein werden. Viele Medikamente wirken am besten, wenn sie eingenommen werden, bevor Symptome auftreten. Vorkenntnisse über Pollen ermöglichen es Allergikern, Pläne zu ändern, um ihre Exposition gegenüber Pollen zu minimieren.

Meine Kollegen und ich tragen zusammen, was wir darüber wissen, wie Pflanzenbiologie und Meteorologie die Menge an Pollen in der Luft beeinflussen, zusammen mit den Pollenzahlen, um eine zuverlässige Pollenvorhersage zu erstellen.

Allergische Symptome sind in der Regel umso schwerer, je höher die Konzentration von Pollen in der Luft ist. Die Menge an Pollen in der Luft ändert sich ständig, daher wäre es ideal, Pollen in besiedelten Gebieten in regelmäßigen Abständen zu überwachen. In den USA sammelt, verarbeitet und verteilt das National Allergy Bureau tägliche Pollenkonzentrationen von Stationen im ganzen Land.

Leider gibt es weniger als 90 aktive Stationen. Davon zählen viele am Wochenende oder außerhalb der Hauptpollensaison nicht. Ein Grund dafür ist, dass es sich um von Freiwilligen betriebene Stationen handelt und die Pollenüberwachung viel Zeit und Ressourcen erfordert.

Pollen werden mit einer Maschine gesammelt, die Luft ansaugt und Pollen auf Klebeband einfängt. Ein geschulter Techniker verarbeitet, identifiziert und zählt dann die winzigen Pollenkörner unter einem Mikroskop. Während der Pollensaison kann es einige Stunden dauern, bis ein Techniker die Pollen des Tages gezählt hat. Automatisierte Pollenüberwachungssysteme existieren und würden den Bedarf an Personal erheblich reduzieren. Aber im Moment sind diese Systeme entweder extrem teuer oder wurden nicht auf Genauigkeit bewertet.

Pollen, die allergische Reaktionen hervorrufen, stammen von anemophilen oder windbestäubten Pflanzen. Pollenkörner enthalten die männlichen Spermien der Pflanze, ein wesentlicher Bestandteil der Pflanzenvermehrung. Anemophile Pflanzen produzieren viel Pollen, weil sie sich auf die Launen des Windes verlassen, um ihn zu den weiblichen Gegenstücken ihrer Art zu bringen, um sich zu vermehren und neue Pflanzen zu züchten. Die Menge an Pollen in der Luft steigt, weil der Klimawandel die Pollensaison verlängert und die Pollenproduktion erhöht.

Da wir nur auf eine begrenzte Menge an Pollenflugdaten zugreifen können, nutzen meine Kollegen und ich unser Wissen über die Umwelt, um die Menge an Pollen in der Luft abzuschätzen. Im Allgemeinen korrelieren warme, sonnige, trockene und windige Tage mit hohen Pollenkonzentrationen in der Luft und regnerische und feuchte Tage mit niedrigen Konzentrationen.

Pflanzen sind auf Wasser und Sonnenlicht angewiesen, um zu wachsen. Der Zeitpunkt von Niederschlag, Temperatur und Sonneneinstrahlung kann die Entwicklung einer Pflanze und ihre Blühbereitschaft beeinflussen. Sobald die Pflanze zum Blühen bereit ist, können Umweltvariablen bestimmen, wann Pollen freigesetzt werden, wie weit sie reisen und wie lange sie in der Luft bleiben.

Das Pollenmodell, das meine Kollegen und ich entwickelt haben, nutzt diese bekannten Beziehungen zwischen Meteorologie und Pollen, um luftgetragene Pollen abzuschätzen. Wir beziehen auch Satellitenbilder der Vegetation in das Modell ein, da Satelliten die Begrünung erkennen und eine Schätzung des Frühlingsbeginns liefern können.

Unser Modell kann Pollen 1 bis 14 Tage im Voraus für Orte vorhersagen, an denen es Pollenstationen gibt. Aufgrund der wenigen Pollenstationen arbeiten wir jedoch daran, das Modell auf Vorhersagen an Orten ohne Pollenflug zu erweitern. An diesen Orten verwenden wir Daten von Pollenstationen in der Nähe zusammen mit lokalisierter Meteorologie, um den Pollen zu schätzen.

Obwohl Pollenberichte und -vorhersagen in den populären Medien existieren, unterscheiden sich ihre Pollenberichte von Beobachtungen, und ihre Vorhersagen sind nur auf Kategorien von Bäumen, Gräsern und Unkräutern beschränkt. Unsere Vorhersage kann für bestimmte Pollentypen vorhersagen, da unser Modell Informationen darüber enthält, wie jeder Pflanzentyp unterschiedlich mit der Umwelt interagiert.

Wir arbeiten mit Medizinern und Gesundheitswissenschaftlern zusammen, um die Pollenkonzentrationen zu verstehen, die mit der zunehmenden Schwere allergischer Symptome einhergehen. Unser Plan ist es, die Prognose so anzupassen, dass Patienten ihre Symptome besser bewältigen können.

Bisher können wir für vier der am häufigsten vorkommenden Pollenarten in den USA nur an Orten mit Pollenstationen genaue Vorhersagen treffen. Wir bemühen uns um Finanzierung, um auf andere Pollenarten und andere Orte auszuweiten, und wir arbeiten daran, eine Plattform zu schaffen, um die Datenverarbeitung zu automatisieren und die Vorhersage durchzuführen.

Letztendlich wollen wir während der Pollensaison jeden Tag eine Prognose abgeben, um Allergikern die Informationen zu geben, die sie zur Bewältigung ihrer Symptome benötigen. Allergien werden oft zu wenig behandelt und das Wissen über Selbstfürsorge ist begrenzt, sodass eine zuverlässige Pollenprognose, die leicht zugänglich ist – beispielsweise über eine App auf Ihrem Telefon – zusammen mit einer Aufklärung über das Allergiemanagement Allergikern wirklich helfen könnte.

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Dieser Artikel wurde von The Conversation neu veröffentlicht, einer gemeinnützigen Nachrichtenseite, die sich dem Austausch von Ideen von akademischen Experten widmet. Es wurde geschrieben von: Fiona Lo, Universität von Washington.

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Fiona Lo arbeitet nicht für Unternehmen oder Organisationen, die von diesem Artikel profitieren würden, ist nicht beratend tätig, besitzt keine Anteile an ihnen oder erhält von diesen Finanzmittel und hat über ihre akademische Ernennung hinaus keine relevanten Zugehörigkeiten offengelegt.

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