近日，遙感科學國家重點實驗室北京師范大學田懷玉教授團隊聯(lián)合法國巴斯德研究所Simon Cauchemez研究員在《Science》以長文形式（Research Article）在線發(fā)表了印度洋溫度異常預(yù)測全球登革熱長期趨勢的研究論文。

Science發(fā)表的論文

       登革熱是一種由伊蚊傳播的病毒性疾病，廣泛流行于全球熱帶、亞熱帶地區(qū)，是近幾十年來發(fā)病率持續(xù)增加的傳染病之一，對全球健康構(gòu)成重要威脅。由于缺乏特定的治療方法或疫苗，登革熱對流行國家的公共健康和社會經(jīng)濟造成了沉重負擔。因此，準確預(yù)測疫情暴發(fā)的風險并做好相應(yīng)準備至關(guān)重要。2021年世界衛(wèi)生組織發(fā)布了《被忽視的熱帶病路線圖》，目標是在早期預(yù)警系統(tǒng)中建立一套全面的跨領(lǐng)域特定疾病指標，以監(jiān)測和管理包括登革熱在內(nèi)的被忽視的熱帶病。

       研究團隊首次發(fā)現(xiàn)熱帶印度洋全區(qū)一致海溫模態(tài)（IOBW）指數(shù)是預(yù)測全球登革熱流行的關(guān)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(tài)，將預(yù)警提前至9個月，在登革熱流行預(yù)測預(yù)警理論研究取得原創(chuàng)性突破，為全球登革熱的流行和防控提供重要科學支撐。

       IOBW指數(shù)可作為預(yù)測全球登革熱流行年際和季節(jié)規(guī)模的指標。IOBW指數(shù)是熱帶印度洋海表溫度(SST)異常的區(qū)域平均值，以全海域變暖或變冷為特征，是熱帶印度洋變率的最主要模態(tài)。研究團隊發(fā)現(xiàn)過去30年間（1990-2019）南、北半球的登革熱發(fā)病率和IOBW指數(shù)表現(xiàn)出一致的長期趨勢（圖1A）。同時，登革熱流行季前一季度氣候指數(shù)與南、北半球登革熱月發(fā)病率均相關(guān)，具體表現(xiàn)為：當IOBW指數(shù)為正（負）值時，登革熱月發(fā)病率偏高（低）（圖1B）。團隊還進一步測試結(jié)果的特異性，發(fā)現(xiàn)在30個全球氣候指數(shù)中，IOBW指數(shù)與南、北半球登革熱年發(fā)病率呈現(xiàn)最密切的相關(guān)性，且南、北半球的關(guān)聯(lián)性基本一致（圖1C、圖1D）。上述發(fā)現(xiàn)表明，登革熱規(guī)律性的年際和季節(jié)波動可能受到全球氣候模態(tài)之一的熱帶印度洋全區(qū)海溫一致變化模態(tài)的統(tǒng)一影響。

圖1 熱帶印度洋全區(qū)一致海溫模態(tài)(IOBW)指數(shù)與南半球和北半球登革熱發(fā)病率存在正相關(guān)

       納入IOBW指數(shù)的模型將預(yù)測周期大幅提前至登革熱流行前九個月。研究團隊將IOBW指數(shù)納入一個已建立的全球變化與疫情預(yù)測模型框架（Global Change and Epidemic model，圖2A），系統(tǒng)不僅能夠解釋南、北半球一致的登革熱季節(jié)性流行趨勢（圖2B），而且還捕獲了24個國家每年登革熱流行的規(guī)模(圖2C-F)。系統(tǒng)成功模擬了2015-2016年登革熱在亞洲和美洲地區(qū)的暴發(fā)，以及2017-2018年的低流行。上述兩類現(xiàn)象分別與2015-2016年的熱帶印度洋全區(qū)海溫一致變暖事件和2017-2018年變冷事件的發(fā)生相吻合（圖2C）。該模型能夠有效地捕捉南、北半球登革熱流行的季節(jié)和年際波動周期和頻率，從而驗證了熱帶印度洋海溫指數(shù)在預(yù)測登革熱流行波動趨勢方面的有效性。

       為了驗證研究結(jié)果的可靠性，研究人員進一步將不受IOBW事件影響的局地溫度數(shù)據(jù)納入到模型，比較兩種模型結(jié)果和實際報告病例之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)沒有使用IOBW事件的模型無法捕捉各國登革熱疫情的年際波動特征，而納入IOBW事件的模型模擬相較不納入IOBW事件的模型將結(jié)果從可靠性從49%提升至70%。

       實驗室田懷玉教授團隊對登革熱疫情趨勢特征和風險因素的系統(tǒng)研究，是優(yōu)化登革熱傳播機制模型的基礎(chǔ)，同時也為制定有效的防控策略提供了科學支撐。登革熱預(yù)警系統(tǒng)主要使用氣候指標來預(yù)測疾病趨勢。延長登革熱的預(yù)測提前期有助于實現(xiàn)全面的響應(yīng)規(guī)劃、靈活配置醫(yī)療資源、有針對性地實施干預(yù)措施。

圖2 全球變化與疫情預(yù)測模型框架及效果

       遙感科學國家重點實驗室北京師范大學田懷玉教授與法國巴斯德研究所Simon Cauchemez教授為本文的共同通訊作者，遙感科學國家重點實驗室陳宇楊博士、北京師范大學博士生徐一婷、北京師范大學王林研究員、北京師范大學碩士生梁藝霖為共同第一作者。遙感科學國家重點實驗室為第一完成單位，法國巴斯德研究所、葡萄牙天主教大學、國家氣候中心、巴黎高等師范學院、解放軍疾病預(yù)防控制中心、倫敦衛(wèi)生與熱帶醫(yī)學院等單位共同完成。

       研究得到了遙感科學國家重點實驗室疫情專項支持。相關(guān)成果受到新華社等國內(nèi)外數(shù)百家媒體的報道，并被《中國科學報》、《科技日報》等頭版報道。2020年發(fā)表于《科學》的論文"An investigation of transmission control measures during the first 50 days of the COVID-19 epidemic in China"是我國首篇全文編入美國科學促進會K12教材《課堂上的科學》的研究。

      https://english.news.cn/20240510/e677c97ff9de4dc7b2a1a7e1c34b83e5/c.html