黄建平:极端天气的健康效应

学术   2024-11-16 18:49   湖南  

2024年11月5日,2024年度《柳叶刀人群健康与气候变化倒计时》报告发布会暨气候变化与人群健康高峰论坛成功召开。本文为中国科学院院士、兰州大学教授、发展中国家科学院院士黄建平教授在高峰论坛上发表的主旨报告《极端天气的健康效应》。

黄建平

中国科学院院士、兰州大学教授、发展中国家科学院院士

极端天气的健康效应

黄建平

我今天在这里跟大家分享的是《极端天气的健康效应》,主要分为六个部分:研究背景及意义、疫情预测模型及归因方法、极端暴雨对传染病的影响、热浪天气对传染病的影响、寒潮天气对传染病的影响、总结与展望。

01

研究背景与意义

随着全球气候变化逐渐加剧,导致了物种迁徙、病毒外溢等现象,并且在将来还会加速,近几年暴发的新冠肺炎、猴痘、不明原因儿童肝炎等疾病都预兆着未来多种流行病会同时发生。随着气候变暖,原来在热带的病毒可能向中高纬度地区不断延伸,总而言之当前气候变化正在创造一个传染病危机的时代。

气候变化加剧了病原体对人类的影响,通过影响海洋生物、全球粮食供应以及抗生素耐药性等,增加了潜在的健康风险。在过去70年以来,登革热、疟疾及霍乱等多种疾病发病趋势不断增加。气候变化不仅导致气象要素的变化,也使极端天气频率增加,同时还造成地表生态系统发生变化,从而对病原体、宿主以及传播途径都造成影响。因此我今天跟大家分享的主要是各种极端天气事件导致传染病风险增加的健康效应。
最近研究表明,人类面临的传染病疫情中有58%由于极端天气事件影响而加剧。比如洪水造成了新冠病毒感染增加,地震也使得新冠疫情快速传播,强降水、干旱、高温热浪都与水传播疾病有关,其频率增加都会造成这些疾病加速传播。
因此,确定不同极端天气事件对传染病暴发和传播的影响机制及效应是我们面临的重大问题,对于气象学者而言,不仅要预报极端天气,同时要预报极端天气与重大疫情的双重灾害,提高国家对双重灾害的应对能力。

02

疫情预测模型与归因方法研究

在此背景下,我们团队通过构建传染病模型研究不同情形下传染病的传播机理以及相应的防治政策等,同时用该模型进行归因分析。2020年在兰州大学建立了《新冠肺炎疫情全球预测系统》,并且对全球180个国家进行逐月、逐日的业务化预测,平均准确率达到80%以上。

 “动力与统计方法相结合”这个思想在天气预报研究中比较普遍,而“动力-人工智能”这个模型的主要特点是我们把动力机制与人工智能相结合,用人工智能的方法反演传统模型的参数,如果已知一个地区的发病人数以及环境条件以后,就可以很好地对这个区域的疫情进行预报,做到每一个地区模型都是唯一独特的。这一方法叫做DAI方法,即用人工智能估算反演参数,将动力方法和人工智能相结合,这个模型现在也在不断推广,希望能够对在各种传染病的预报中有效应用。

我今天介绍的是在此基础上将大气科学归因方法应用于流行病学研究中,量化极端天气对传染病的影响,所采用的是2021年哈塞尔曼(Hasselmann)提出的归因方法,他和他的团队通过不断努力,终于证明了人类活动造成二氧化碳增加是全球变暖的主要原因,当时人们普遍认为二氧化碳增量不足以造成全球目前的增温,因此他和他的团队通过建立归因分析方法,有效地证实了人为二氧化碳排放导致增温现象。
我们团队将该方法应用于流行病学研究中,此方法的核心是将极端天气事件发生前的模拟预测结果与报告病例进行比较,然后比较两者的差就能够定量分析极端天气事件导致传染病加剧的实际影响贡献。例如,右边这张图红色的曲线代表了有极端天气的影响,蓝色的曲线就是模拟的没有极端天气的影响。

图1  归因方法在流行病学研究中的应用


03

极端暴雨对传染病的影响

这部分,我主要汇报印度的事例。印度2020年夏季经历了第一波新冠疫情感染高峰,2021年3月又一次达到峰值。第一次高峰和洪水有关,当时新冠疫情很严重,但是很多民众在逃难,自然也不会戴口罩,也没有任何防护措施。第二次是一次宗教集会,大家都下水游泳,造成大量人群聚集,这两次事件造成印度新冠传染异常高峰,而且2021年3月的日新增确诊病例占全球57%。

研究发现洪水发生期间印度新冠肺炎病例数与季风季的强降水密切相关,确诊病例数的增加与洪水灾民人数之间存在显著的滞后相关性。宗教集会期间,恒河流域病例数显著增加,地表水微生物污染同样显著增长,例如生化需氧量增加18.4%。总大肠杆菌群增加6.3%。归因分析研究结果表明,暴雨导致印度2020年新冠疫情新增病例数增长超过一倍,如果没有严格的干预会导致印度2021年季风季节累计病例数达到5000万例。2021年在印度北方邦,有宗教集会相比没有宗教集会导致新增确诊病例增加了6倍。


图2  印度两次新冠疫情感染高峰归因分析


总结一下就是水体传播与人员聚集导致了印度新冠疫情病例数增加了6倍,地表水微生物污染为未来传染病生物大流行发出警告,黄院士团队根据这项研究建议亟需提前制定极端天气期间有针对性的流行病防范计划,特别是增加污水的监测,相比在空气中进行监测要更容易。

04

热浪天气对传染病的影响

2022年夏季全球新冠疫情形势急转直下,多数国家病例数增加,高温区病例数增加非常明显,但是与之前的研究发现不符,一般而言高温和紫外线可以衰减大气中颗粒的活性,会导致传染病传播减弱,比如SARS期间,夏季病例数就变少。但为什么2022年韩国首尔以及全球疫情都明显增加?通过研究发现全球夏季疫情高发地区和夏季热浪发生地区的分布较为一致,大多数地区热浪期间病例数显著升高。

后来经过对比研究发现,高温与大流行加速之间的主要联系在于对公共风险认识的引导变化,在热浪期间人口流动的变化增加了疫情的暴发,例如外出购物的人数显著上升,这可能导致了大规模的室内聚集现象。黄院士团队做的对比模拟实验中,在没有热浪的情况下,新冠疫情感染病例数会下降69.3%,热浪出现的时间和热浪前初始病例数极大影响了热浪对疫情暴发的贡献,和我们以前的认识并不一样。

图3  高温热浪对新冠疫情暴发的影响


今年高温热浪次数越来越多,与热浪相关的健康威胁会进一步增加,全球变暖程度越高、高温热浪天气越明显,各种健康风险就越大。例如意大利2022年夏季的西尼罗河热病例数是2021年的10倍,在这方面的进一步研究表明高温热浪对人类健康的影响是不可忽视的,而且会愈发严重。极端高温不仅可以造成新冠病例的增加,也可以便利其他传染病在空气中传播,并增加食物传播和水传播能力,以及通过蚊虫等媒介进行传播,所以一定要高度重视,要提前制定热浪天气下传染病的防护措施。

05

寒潮天气对传染病的影响

这部分我举的主要例子是2022年封控措施即将结束时,我国出台了“二十条”和“新十条”政策,将疫情防控的工作重心由防控感染转为医疗救治。先看一个例子,2020年12月,在严格的疫情管控下,黑河在冬季呈现了新冠疫情小规模暴发,通过研究发现,主要是俄罗斯临近黑河的一个小城暴发疫情以后,病毒通过大气中的气溶胶借助寒潮快速传播到黑河,造成了黑河新冠疫情的小规模暴发。

北京在实施逐步放松管控政策期间的病例数迅速增加,与寒潮期间气溶胶快速输送也息息相关,图中红线是有寒潮的实际数据,蓝线是没有寒潮的模拟的结果。寒潮的影响导致了北京市新冠肺炎确诊病例数增加了约28%。

图4  寒潮天气对新冠疫情暴发的影响


寒潮不仅对病例数产生影响,同时它也导致了更高的传染病住院和死亡人数。新冠大流行与寒潮同时出现,心血管疾病、癌症以及流感等多种疾病的叠加造成更高的死亡风险,导致超额死亡人数增加16%。
所以总结一下,寒潮期间气溶胶快速传播导致新冠疫情病例明显增加,同时流感和基础病叠加导致更高的死亡率,因此我们需要重视寒潮期间脆弱人群的防护,制定相关的政策和预报提醒。

06

总结与展望

我们提出了一种很有效的方法,对多种极端天气灾害的健康影响效应进行归因分析,同时建议对各种极端天气进行量化分析的同时建立多灾种影响效应及其应对政策清单。对流感、登革热、疟疾、鼠疫、霍乱等多种疾病进行系统深入分析,确定不同气象要素、空气污染及极端天气事件对其流行趋势的时空影响,为应对未来新发传染病提前做好准备。同时要加强对环境中病原微生物的监测与研究,厘清环境、气候变化与传染病暴发的相互作用,为制定传染病环境传播管控方案提供更全面的科学依据。目前在环境中开展传染病监测相对缺乏。


我的报告就到这里,谢谢大家!

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