スギ花粉症に対する効率的な予防をめざした花粉飛散開始日の予測

室野重之１，鈴木亮１，星利之１，小林徹郎１，川瀬友貴１，小針健大２

１

福島県立医科大学耳鼻咽喉科学講座

２

福島県立医科大学会津医療センター耳鼻咽喉科学講座

はじめに

スギ花粉症は今や国民の 3 分の 1 以上が罹患し、国民病といっても過言ではない。くしゃみ、水様鼻汁、鼻閉が主要三症状で、これらが身体的、社会的、精神的機能へ与える影響は決して少なくない。Quality of Life（QOL）に強く影響するばかりでなく、労働生産性を低下させることも明らかになっており、単に患者個人の問題にとどまらず社会問題として認識される。
スギ花粉症の治療の基本は抗原回避であり、眼鏡やマスクの装用が一般的である。一方、実際の診療においては薬物療法が中心となっており、初期療法により飛散期の症状をより軽く抑えることができる。効果的な抗原回避や初期療法のためには、スギ花粉の飛散開始日を予測することが重要になってくる。
目的

現在、花粉症についての様々な情報を入手することが可能となっている。本研究は、多様化した情報の中で、スギ花粉の休眠打破という、夏にできた雄花の花芽が秋に休眠となった状態が打破されることを考慮し、気象データから簡便にスギ花粉飛散日を予測することを目的とする。
方法

休眠打破条件として、今村（石川県）のモデルおよび金指（岩手県）のモデ
ルを参考に、11 月 1 日以降で；【条件１】平均気温 8℃未満を 15 日以上経過後、最初に「平均気温が 6℃以下で最低気温が 3℃以下の低音が 3 日以上続き、その直後ほぼ 10℃以上の最高気温が 2 日以上続く」条件に一致する日【条件２】平均気温 8℃未満の経過日数 24 日
【条件３】平均気温 8℃未満の経過日数 35 日

について、【条件１】と【条件２】の早い方を休眠打破日０、【条件１】を休眠打破日１、【条件２】を休眠打破日２、【条件３】を休眠打破日３と設定した 1,2)。
各休眠打破日からスギ花粉飛散開始日までの、最高気温および平均気温の積算値を求めるが、単なる積算ではなく、以下のような設定で求めた。まず、スギ雄花の発育に必要とされる気温を、弘前大学の高畑の報告を参考に 4℃に設定し、最高気温および平均気温から 4℃を減じた値を有効最高気温および有効平均気温と定義した 3)。有効最高気温および有効平均気温が 0℃未満を示した場合には、これを 0℃と解釈し、各休眠打破日からスギ花粉飛散開始日まで積算し、積算有効最高気温および積算有効平均気温と定義した。あわせて、一般によく用いられている 1 月 1 日を起算日とする方法についても検討した 4)。
飛散開始日は、環境省の推奨に従い、ダーラム法を用いた花粉採取法において、「１cm２あたりの花粉数が２日間連続して１個以上になった初日」とする。
花粉数データは日本気象協会東北支部の了承のもと、福島市にある公益財団法人福島県保健衛生協会より提供いただいた。気象データは気象庁ホームページより入手した。
結果

本研究で利用可能であったデータは、報告書作成時点で 2014 年〜2017 年の 4年間であった。各年の解析結果と 4 年間の平均について表に示す。
1) 2014 年
定義に従って求められた飛散開始日は、2014 年 2 月 26 日であった。
条件１に相当するのは 2014 年 1 月 30 日, 31 日であった。また、条件２、条件３に相当するのはそれぞれ 2013 年 12 月 13 日、2013 年 12 月 24 日であった。
従って、休眠打破日０は 2013 年 12 月 13 日、休眠打破日１は 2014 年 1 月 31 日、休眠打破日２は 2013 年 12 月 13 日、休眠打破日３は 2013 年 12 月 24 日と設定した。
休眠打破日０は休眠打破日２と同一日であったので後述する。休眠打破日１を起算日とすると積算有効最高気温は 54.6℃、積算有効平均気温は 8.3℃であった。休眠打破日２を起算日とすると積算有効最高気温は 172.0℃、積算有効平均気温は 15.0℃であった。。休眠打破日３を起算日とすると積算有効最高気温は149.1℃、積算有効平均気温は 13.2℃であった。また、1 月 1 日を起算日とすると積算有効最高気温は 129.1℃、積算有効平均気温は 11.6℃であった。

2) 2015 年
定義に従って求められた飛散開始日は、2015 年 2 月 21 日であった。
条件１に相当するのは 2015 年 2 月 11 日, 12 日であった。また、条件２、条件３に相当するのはそれぞれ 2014 年 12 月 15 日、2014 年 12 月 26 日であった。
従って、休眠打破日０は 2014 年 12 月 15 日、休眠打破日１は 2015 年 2 月 12 日、休眠打破日２は 2014 年 12 月 15 日、休眠打破日３は 2014 年 12 月 26 日と設定した。
休眠打破日０は休眠打破日２と同一日であったので後述する。休眠打破日１を起算日とすると積算有効最高気温は 26.7℃、積算有効平均気温は 1.7℃であった。休眠打破日２を起算日とすると積算有効最高気温は 144.8℃、積算有効平均気温は 7.9℃であった。休眠打破日３を起算日とすると積算有効最高気温は119.4℃、積算有効平均気温は 7.8℃であった。また、1 月 1 日を起算日とすると積算有効最高気温は 108.4℃、積算有効平均気温は 7.8℃であった。
3) 2016 年
定義に従って求められた飛散開始日は、2016 年 2 月 21 日であった。
条件１に相当するのは 2016 年 1 月 2 日, 3 日であった。また、条件２、条件３に相当するのはそれぞれ 2015 年 12 月 24 日、2016 年 1 月 5 日であった。従って、休眠打破日０は 2015 年 12 月 24 日、休眠打破日１は 2016 年 1 月 3 日、休眠打破日２は 2015 年 12 月 24 日、休眠打破日３は 2016 年 1 月 5 日と設定した。
休眠打破日０は休眠打破日２と同一日であったので後述する。休眠打破日１を起算日とすると積算有効最高気温は 167.3℃、積算有効平均気温は 34.3℃であった。休眠打破日２を起算日とすると積算有効最高気温は 208.2℃、積算有効平均気温は 41.7℃であった。休眠打破日３を起算日とすると積算有効最高気温は 147.9℃、積算有効平均気温は 26.8℃であった。また、1 月 1 日を起算日とす
ると積算有効最高気温は 179.1℃、積算有効平均気温は 36.4℃であった。
4) 2017 年
定義に従って求められた飛散開始日は、2017 年 2 月 25 日であった。
条件１に相当するのは 2016 年 12 月 18 日, 19 日であった。また、条件２、条件３に相当するのはそれぞれ 2016 年 12 月 14 日、2016 年 12 月 28 日であった。

従って、休眠打破日０は 2016 年 12 月 14 日、休眠打破日１は 2016 年 12 月 19日、休眠打破日２は 2016 年 12 月 14 日、休眠打破日３は 2016 年 12 月 28 日と設定した。
休眠打破日０は休眠打破日２と同一日であったので後述する。休眠打破日１を起算日とすると積算有効最高気温は 248.6℃、積算有効平均気温は 44.7℃であった。休眠打破日２を起算日とすると積算有効最高気温は 265.7℃、積算有効平均気温 47.5℃はであった。休眠打破日３を起算日とすると積算有効最高気温
は 175.6℃、積算有効平均気温 17.9℃はであった。また、1 月 1 日を起算日とす
ると積算有効最高気温は 165.3℃、積算有効平均気温 17.9℃はであった。
5) 4 年間のまとめ4 年間の平均±標準偏差を求めた。休眠打破日０は 4 年間すべて休眠打破日２と同一日であったので後述する。休眠打破日１を起算日とすると積算有効最高気温は 124.3±102.8℃、積算有効平均気温は 22.3±20.5℃であった。休眠打破日２を起算日とすると積算有効最高気温は 197.7±52.3℃、積算有効平均気温は28.0±19.5℃であった。休眠打破日３を起算日とすると積算有効最高気温は148.0±23.0℃、積算有効平均気温は 16.4±8.1℃であった。また、1 月 1 日を起算日とすると積算有効最高気温は 145.5±32.5℃、積算有効平均気温は18.4±12.7℃であった。

考察

スギ花粉飛散開始日を予測する試みは多々なされており、1 月 1 日からの気温積算が用いられることが多い 4)。しかし寒冷地においては、日最高気温が氷点下の日も少なくない、適切なスギ花粉飛散開始日の予測は困難である。
弘前大学の高畑らは、寒冷地における予測モデルを開発している 3)。起算日を1 月 1 日から 10 日ごとに 2 月 11 日まで 5 箇所で設定し、基準温度（本研究では4℃を用いた）を 0℃から 5℃まで 1℃ごとに設定し、各々の基準温度における起算日から飛散開始日まで基準温度を超えた日数を有効日数、基準温度を超えた温度の積算を有効積算温度として算出した検討した。その結果、起算日を 1 月21 日、基準温度を 4℃とすることが飛散開始日予測に最適な条件としている。
一方、寒冷地ではそぐわないという意見もあるが、休眠打破日を起算日として予測を行う方法も報告されており、石川県の今村は前述の条件１および条件２、岩手県の金指は条件３を提案している 1,2)。本研究では、条件１と条件２のいずれか早い方を休眠打破日０と定義したが、4 年間のすべてにおいて条件２であった。条件１を休眠打破日１、条件２を休眠打破日２として 4 年間の平均を比較すると、積算有効最高気温、積算有効平均気温ともに休眠打破日２の標準偏差が小さく、休眠打破日１よりも優れていると思われた。従って、福島市においては、今村の提案した条件１を休眠打破の条件とすることは適切ではないと考えられた。
休眠打破日２と休眠打破日３は、それぞれ 11 月 1 日以降の平均気温 8℃未満の経過日数が 24 日と 35 日であるが、4 年間の平均を比較すると、積算有効最高気温、積算有効平均気温ともに休眠打破日３の標準偏差が小さく、休眠打破日２よりも優れていると思われた。福島市においては、石川県の今村が提唱する休眠打破日２よりも岩手県の金指が提唱する休眠打破日３の方が適用しやすいといえる。
よく用いられる 1 月 1 日を起算日とする方法と休眠打破日３を起算日とする方法について、4 年間の平均を比較すると、積算有効最高気温、積算有効平均気温ともに休眠打破日３の標準偏差が小さく、福島市においては休眠打破日３の方が適切であると考えれた。これに従うと、休眠打破日３を起算日として、有効最高気温の積算が 148.0℃、有効平均気温の積算が 16.4℃に達するとスギ花
粉飛散開始日となることが予想される。とはいうものの、標準偏差は決して小さくなく、さらなる精度の向上が望まれる。

一方、岩手県と福島市でも気象の違いは少なからず存在すると思われ、岩手県で提案された休眠打破日３が福島市において最適とも言い難い。休眠打破を考慮しての飛散開始日予測であれば、福島市における休眠打破条件をさらに詳細に設定する必要がある。また、休眠打破を考慮せずの飛散開始予測であれば、弘前大学で実施されているように、起算日と基準温度をそれぞれ複数設定し、最も適切なモデルを見出す必要がある。また、本研究はわずか 4 年間のデータをもとに行ったものであり、モデルの開発のためにはデータ不足であることは否めない。データ収集期間を延長し、本研究の成果をもとに、さらに福島市におけるスギ花粉飛散開始日を予測するモデルの開発を進めていきたい。
まとめ

福島市におけるスギ花粉飛散開始日の予測モデルの開発を試み、石川県と岩手県から提案された休眠打破日および一般に用いられる 1 月 1 日を起算日として積算有効最高気温、積算有効平均気温を求めることにより、岩手県から提唱された、「11 月 1 日以降で平均気温 8℃未満の経過日数 35 日」が効果的であると考えられた。さらに福島市において最適となるモデルの確立のため検討が必要と思われる。
参考文献

1) 今村純一．休眠打破日を考慮した花粉飛散開始日予測．
http://plaza.umin.ac.jp/~immENT/pollen/sim/exp.htm
2) 金指達郎．スギ雄花が開花するための温度条件．農林水産省森林総合研究所
東北支所たよりNo.463,1-4,2000.

3) 高畑淳子，他．青森県弘前市におけるスギ花粉飛散開始日の予測方法の再検
討．日鼻誌 56:602-607,2017.
4) 斎藤洋三，他．東京都文京区湯島における 1988 年のスギ・ヒノキ科空中花粉調査．日本花粉学会会誌 34:149-152,1988.