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黄存瑞教授团队最新研究揭示不同降雨模式对中国登革热传播风险的影响

气候变化正在通过影响蚊虫的生命活动和地理分布,不断加速蚊媒传染病登革热的传播和扩散。降雨可为蚊虫提供孳生地从而使蚊子密度增加,是影响登革热传播最重要的气象因素之一。然而,降雨的分布形态较为复杂,在中国的不同地区可呈现为季节性的分散降雨,也会时而发生高度集中的强降雨。在当前全球变暖背景下,这些形态各异的降雨模式可能还会发生更多变化,因而探索复杂降雨模式对媒介传染病的影响尤为重要。

近日,清华大学万科公共卫生与健康学院黄存瑞教授课题组在《气候变化研究进展(英文版)》(Advances in Climate Change Research)上发表文章:“Combination patterns of precipitation and its concentration degree determining the risk of dengue outbreaks in China”。研究采用降雨量和降雨集中度两个变量刻画降雨模式,结果发现在同一降雨量水平上,较低的降雨集中度(如均匀分布的分散型降雨)造成的登革热风险较高,高度集中的降雨(如瞬时强降雨)会降低登革热的传播风险。此外,研究还识别了能够引起高登革热风险的降雨量和降雨集中度阈值,并且发现在中国登革热的主要流行区域,分散降雨模式改变所引起的登革热风险正在上升。


研究方法:

研究采用降雨量和降雨集中度两个变量刻画降雨模式特征。降雨集中度可定量描述某一时间段内降水的集中程度,取值范围在 0.0-1.0 之间,当指数接近0时,代表降水分散在更多的雨日内;反之,则代表降水集中在少数雨日内。将降雨量与降雨集中度进行结合,可准确描述降雨分布均匀性、降雨强度等降水特征。研究在中国登革热的主要流行区域进行,获取了研究地区2005年1月1日至2020年12月31日期间的所有登革热病例,以及ERA5再分析数据,包括气温、降雨量、湿度等。

通过建立双变量 GAM 模型,研究揭示了降雨量和降雨集中度对登革热风险的联合效应。通过等距划分降雨指标并结合 DLNM 模型,确定了具有登革热风险的降雨量和降雨集中度的阈值范围。研究进一步探究了具有登革热风险的降雨事件季节分布模式,并对其年际变化趋势、地理分异规律及人群登革热负担进行了全面评估。

1.降雨量及降雨集中度与登革热的双变量暴露反应关系

降雨分布的集中程度,可对降雨量和登革热风险的关系产生影响。在相同降雨量级上,越分散的降雨越有可能增加登革热的发生风险,而集中程度较高的降雨会降低登革热传播风险(图1)。

图1 降雨量和降雨集中度与登革热的双变量暴露反应关系


2.具有登革热风险的降雨量和降雨集中度阈值

图2展示了具体的阈值识别结果,每个网格表示一个降雨量和降雨集中度的组合,网格的颜色表示相对于非该组合降雨事件的登革热相对危险度大小,蓝色矩形内框定出的网格为具体的风险阈值。可以看出,导致登革热发病风险最高的周降雨量区间为100mm至150mm,降雨集中度区间为0.2至0.4。

图2 具有登革热风险的降雨量和降雨集中度阈值识别


3.高登革热风险的降雨时空分布及其人群疾病负担

针对阈值范围内的降水事件,研究划定了高风险分散型降雨的高发期,定义了高风险分散降雨影响登革热的风险阶段(图3)。可以看出高风险分散降雨影响登革热的风险阶段均可以捕捉到各城市登革热流行的高峰点。此外,阈值范围内分散降雨事件对登革热产生的总风险值为1.216(95%CI: 1.134~1.304),其中我国中部地区城市的风险值最大,华南和西南地区城市的风险值较小。

图3 高风险降雨事件年内高发期及影响登革热风险期


研究期间内,具有登革热风险的分散降雨发生频次随时间呈明显上升趋势,2013年至2020年高风险分散降雨发生频次的平均水平(107.865 次)约是 2005年至2012年间(67.125 次)的1.6倍(图4a),从其中华南、西南地区增加最为明显(图4b)。

此外,2005年至2020年间12个城市共有3093(95%CI:1963~4027)例登革热病例可归因于高风险分散降雨,与2005年至2012年相比,2013年至2020年高风险分散降雨导致登革热病例数量迅速增加。


图4 (a) 12城市总计高风险降水事件的年际分布; (b-c) 高风险降水事件的地理分布;(d) 高风险降水事件所致登革热的病例数


此项研究拓展了气候变化背景下不规则降水对人群健康影响的科学认识,同时为降低登革热风险的早期预警系统建设以及公共卫生政策制定提供了科学依据。卫生健康部门未来应继续巩固华南、西南地区的登革热疾病防控工作,并需要重点加强中部地区的登革热预防和预警工作。