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新研究:纬度和温度与新冠传播有关联,这些地区未来或有风险
当地时间3月9日,论文预印网站SSRN发表了马里兰大学医学院人类病毒研究所、全球病毒网络(GVN)卓越中心的一篇论文,发现新冠肺炎疫情与纬度、温度之间存在相关性。
该论文根据模型预测:随着气温升高,目前疫情地区将有所缓解,而目前疫情区以北的区域则可能进入流行风险,从东至西分别是:东北亚、中亚、高加索地区、东欧、中欧、不列颠群岛、美国东北部和中西部、以及不列颠哥伦比亚省。
该论文的通讯作者为马里兰大学医学院人类病毒研究所、全球病毒网络(GVN)卓越中心副教授Mohammad Sajadi博士。该论文未经同行评议。
研究者提出了一个简化的模型,该模型能显示一个区域内的新冠肺炎传播风险是否增加。具体来说,就是通过使用天气模型,预测在未来几周内最有可能出现新冠肺炎社区严重传播的高风险区,从而可以将公共卫生工作重点放在对这些区域的关注和遏制上。
研究发现,迄今为止,由新冠病毒引起的疫情主要沿狭窄的东西向分布,大致沿北纬30°-50°的走廊,这一带的有着类似的温度:5摄氏度-11摄氏度,类似的湿度:47%-79%。
研究者表示,包括人类冠状病毒在内,许多传染病均有其季节性规律。该研究假设:新冠病毒传播也具有季节性。许多传染病的发病率呈季节性变化,流感就是典型的例子,其对全球卫生保健系统是沉重的负担。流感病毒在世界温带地区表现出明显的季节性波动,但在热带地区却表现出较小的季节性波动。尽管学者们提出了许多可能的机制来解释这种变化,但目前,学界对这种现象理解仍非常肤浅。
此次新冠病毒引发的疫情最早暴发于中国的湖北,随后通过全球旅行扩展到世界其他地区。研究发现,新冠病毒的社区传播主要沿狭窄的东西向地带展开,疫情的中心大致在北纬30°-50°区域;从韩国,日本,到伊朗和意大利北部。
在伊朗意外暴发后,研究团队最早在2月下旬制作了这张地图。此后,出现社区传播的新地区包括美国西北部和法国。值得注意的是,与此同时,新冠肺炎疫情未能大量传播到紧邻中国南部的其他亚洲国家。与上述温带地区相比,东南亚的患者人数和报告的死亡人数要少得多。
研究团队进一步使用2米(2m)温度图而不是一个标准大气压温度图进行分析,可得出相似结果。武汉2020年1月的温度和其他受此影响地区2020年2月的平均温度(5-11℃)和相对湿度(RH,47-79%)存在惊人的相似性。
除了具有相似的平均温度、湿度和纬度分布外,这些地方也表现出共同点,即疫情暴发时间与年度温度周期的最低点相吻合。
受新冠疫情影响城市与温度之间的相关性值得特别注意。在受影响城市中,平均温度(5-11℃)和相对湿度(47-79%)都比较相似。此前研究已经得出,适宜的温度和湿度是SARS-CoV,MERS-CoV和流感病毒生存的重要条件。这些表明:温度与新冠病毒生存与扩散之间存在潜在的关系。
论文中提到,考虑到温度和纬度相似的地区之间的时间分布,可以初步预测未来几周,新冠疫情的潜在社区传播区域是哪里。使用2019年3月和4月的温度数据,研究团队可以预测:社区传播的高风险地区会北移,其中可能包括(从东到西)东北亚、中亚、高加索地区、东欧、中欧、不列颠群岛、美国东北部和中西部、以及不列颠哥伦比亚省。
2019年3月至4月全球温度图,一个标准大气压,以摄氏度为单位。根据2019年的数据预测今年3月至4月全球5-10摄氏度区域,研究认为该区域短期内有可能出现大量社区传播。该区域包括浅绿色区,以深黑色勾勒出轮廓。
但是,这种简化的分析未考虑温度升高的影响。武汉地区病例显著下降除了有力的人为干预遏制外,可能与那里近期相应的气温升高也有一定关联。另外,随着病毒向北移动,考虑再往北,人口密度会随之降低,这也不利于病毒的社区传播。同时,模型中的气候变量未考虑或分析云量、最高温度等,未考虑或分析的人为因素,比如人为干预,也未考虑或分析的病毒变异率等,所以目前该预测考虑的变量优先,需谨慎对待。
研究团队还参考了其他的人类冠状病毒(HCoV-229E,HCoV-HKUI,HCOV-NL63和HCoV-OC43)的季节性表现。这些冠状病毒通常会引起普通感冒症状,在温带地区,这些冠状病毒往往在12月至次年4月之间流行,表现出强烈的冬季季节性,在夏季则基本无法检测到。
研究团队表示,尽管在此阶段对新冠病毒进行长期预测会非常困难,但预计未来几个月内,目前受疫情影响的区域将大大减少。研究团队认为,有一种可能:新冠病毒将在热带地区以低水平继续传播,并在秋末、冬季及下一年的开始,在温带地区再次流行。另一种可能性是,随着夏季到来,新冠病毒将无法在热带和南半球存活,并最终消失。
这意味着,6月至9月之间,对新西兰、澳大利亚、南非、阿根廷和智利等地的新冠病毒监视工作将意义重大。
研究团队认为,沿着这些思路,进一步研究的途径将是整合流行病学-人类系统模型。该模型可以结合气候和天气等变量(例如温度,湿度的动态变化)及其时空变化,同时加入对人类互动场景的模拟(例如,旅行,人口密度造成的传播),这将大大改进目前的模型。
这种类型的预测方法可以探索问题,例如哪些人口中心城市面临的风险最大以及持续多长时间;在哪里加强大规模监视并加强控制措施以防止扩散;如何更好地了解限制病毒在南半球扩散;了解冠状病毒和其他呼吸道病毒的季节性原因,预测2021-2022年的季节性表现,无疑将有助于更好的预防,并有助于确定哪些地区需要加强监测。
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