登革熱是一種由登革病毒引起的急性傳染病，近年來在全球范圍內肆虐，對人類的生命健康構成了嚴重威脅，如何準確預測登革熱暴發流行仍然具有挑戰性。
熱帶印度洋海溫預測全球登革熱流行。（楊韻/攝）
北京師范大學全球變化與公共健康研究中心田懷玉教授團隊在登革熱疫情預測預警理論取得原創性突破，首次發現熱帶印度洋全區一致海溫模態（IOBW）指數是預測研究全球登革熱流行程度和時間的關鍵指標。提出全球變化與疫情模型（GCE model）解析全球氣候變化和登革熱長周期傳播動態。5月10日，相關成果發表于《科學》。
“該研究拓展了學界對全球氣候模式預測登革熱疫情的理解，對預測各國登革熱疫情動態具有重要意義。通過本研究的模型體系，相關部門能夠將預警提前至9個月，從而有針對性地實施干預措施、降低流行病風險。”論文通訊作者、北京師范大學全球變化與公共健康研究中心主任田懷玉告訴《中國科學報》。
發掘IOBW指標與登革熱疫情趨勢的聯系
登革熱預警系統主要利用氣候指標來預測疾病趨勢。局地氣候因素，如溫度和降雨量，是登革熱流行的主要相關因素，通常能提前3個月預測疫情暴發的風險。
由于全球氣候模式通常比局地氣候變化更容易預測，基于厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）、印度洋偶極子（IOD）等全球氣候模式，能夠預測6個月以上的局地氣候長期趨勢。因此，全球氣候模式對局地氣候變化的準確預測，可以作為全球登革熱風險預警系統的基礎。然而目前尚不清楚哪個全球氣候指數可以預測不同國家登革熱流行的程度和時間。
“局地氣候因素主要影響登革熱發病率在季節尺度的周期性變化。例如，溫度影響蚊蟲從卵到幼蟲再到成蟲的發育過程，以及病原體在蚊蟲體內的潛伏期，雌性蚊蟲叮咬人類宿主的頻率也與溫度存在關聯。在年際尺度上，每隔一段時間出現的大規模登革熱流行則可能與全球氣候模式有關。作為全球氣候系統的重要組成部分，熱帶海表溫度具有周期性變化的特征，其調節和影響著局地氣候的變化。” 論文第一作者、北京師范大學地理科學學部陳宇楊博士說。
為了深入發掘全球氣候模式對南北半球登革熱疫情的潛在作用，團隊收集整理了全球不同時間尺度的登革熱病例和氣候數據，并通過國家氣候中心獲取了詳盡的30個全球氣候指數。他們采用相關性分析和經驗動態建模的方法，調查了全球氣候模式、當地氣候變異性和登革熱流行國家的登革熱發病率之間的關系。
“IOBW指數有效表征了全球氣候變化和登革熱疫情動態。盡管ENSO的氣候影響在全球范圍內普遍存在，但人們普遍認識到印度洋海溫的變化和波動對全球氣候變化具有顯著影響。IOBW事件通過引起熱帶和溫帶環流異常模式的變化，在全球氣候變化中發揮著關鍵作用。在本研究考慮的空間和時間尺度上，與其他全球氣候因素相比，登革熱流行和局地氣溫與IOBW指數顯著相關。”陳宇楊說。
探究IOBW指數對登革熱疫情的預測預警效果
盡管有關氣候變化與傳染病關系的研究層出不窮，但在全球范圍內，登革熱流行趨勢的預測框架卻陷入了困境。通過將IOBW指數納入登革熱傳播機制模型，該研究對全球氣候變化和登革熱傳播動態進行了長周期深入分析。經過完善的模型驗證，發現引入IOBW指數的預測模型有效地捕捉了登革熱流行的季節和登革熱暴發的年際波動。
“通過數值實驗，我們生成了24個國家的局地溫度數據，排除了IOBW事件，但保留了包括ENSO事件在內的所有其他氣候現象。有趣的是，即使在相同的ENSO條件下，包含IOBW事件的模型在預測全球登革熱流行方面也優于不考慮IOBW事件的模型。與不包含IOBW指數的預測模型相比，引入IOBW指數的預測模型顯著改善了登革熱疫情預測預警的提前期和可靠性。”論文共同第一作者、北京師范大學國家安全與應急管理學院徐一婷博士說。
通過對50種不同的初始條件和蚊子生命周期特征的熱響應，以及25種不同的蚊子與人的初始比例進行敏感性分析，研究發現模型模擬的登革熱流行動態具有穩定性，有效捕捉了各國登革熱暴發次數、暴發程度和暴發峰值時間等流行病學指標。“這說明IOBW指數作為一個穩定的因素，能夠有效解釋登革熱疫情波動強度的變化。“徐一婷說，”這也為其他蚊媒疾病的模擬預測提供了敏感性分析的參考。”
“未來，我們將擴展IOBW指標在登革熱疫情預測預警中的應用，比如考慮可能影響登革熱傳播的其他潛在因素，例如病媒控制措施、社會和經濟因素以及局地群體免疫等，為登革熱預警系統建立一套全面的指標。同時，我們還將采用時間序列交叉驗證等穩健方法，進一步評估我們模型的預測性能，驗證其在適當的提前期內預測登革熱風險的能力，從而為公共衛生規劃和干預措施提供更可靠的信息。”田懷玉說。
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https://science.org/doi/10.1126/science.adj4427
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