COVID—19在湖北爆發(fā)和流行的幾種可能的影響因素分析

■ 何明瓊 陳正洪 譚靜 賈文茜 陳英英 王明

2019年12月，湖北省武漢市出現(xiàn)了中國首例新型冠狀病毒（COVID-19，也稱新冠肺炎）病例。2020年1月10日進(jìn)入春運(yùn)，人員流動(dòng)加大，武漢九省通衢，新冠肺炎出現(xiàn)蔓延趨勢(shì)，截至到2月29日24時(shí)，中國內(nèi)地新冠肺炎確診病例為79824例，死亡2870例，港澳臺(tái)地區(qū)確診病例144例，其影響程度已遠(yuǎn)超2003年SARS事件，成為國際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件。

新冠肺炎主要是呼吸系統(tǒng)傳染病，呼吸系統(tǒng)傳染病爆發(fā)、流行與氣象條件的關(guān)系，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究，氣象條件對(duì)傳染性呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展和傳播，具有明顯的季節(jié)性特征。呼吸道感染等疾病高發(fā)期則以寒冷季節(jié)為主，還與極端氣候變化有關(guān)。自新冠肺炎爆發(fā)以來，國內(nèi)外學(xué)者在流行病學(xué)、醫(yī)學(xué)、疾病防控等方面開展了不少研究。其中，Wang等通過統(tǒng)計(jì)各地確診人數(shù)和對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的氣溫，提出新冠肺炎的爆發(fā)與氣候之間存在密切關(guān)系，提示病毒的傳播存在最適溫度。

本文根據(jù)湖北省17個(gè)行政區(qū)每日疫情上報(bào)數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象、天文等因子，開展疫情爆發(fā)前及爆發(fā)期間的幾種可能的影響因素分析。

1 資料與方法

1.1 研究資料種類、來源

資料種類及來源見表1。跟蹤收集2020年1月1日—2月29日湖北省衛(wèi)生健康委員會(huì)官方網(wǎng)站（http://wjw.hubei.gov.cn/）發(fā)布的湖北各地每日新冠肺炎總確診病例數(shù)據(jù)，使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)新冠肺炎病毒爆發(fā)和流行的情況進(jìn)行分析研究。

表1 資料類別及時(shí)段、來源

1.2 確診病例分布特征

圖1為湖北省新冠肺炎確診人數(shù)空間分布圖，截至2月29日24時(shí)，武漢市確診病例達(dá)49122例，緊鄰武漢、并且人口較多的孝感、黃岡在2900～3520例，恩施為252例，潛江為198例，神農(nóng)架僅11例，其他行政區(qū)在490～1600例。時(shí)間分布上，1月23日“封城”當(dāng)日確診病例武漢為507例，孝感為22例，黃岡為12例，其他行政區(qū)在0～8例；截至2月23日武漢“封城”一個(gè)月，新冠病毒在武漢仍處于蔓延狀態(tài)外，湖北其他大部分行政區(qū)病毒傳播得到有效控制。2月23—29日，武漢市新增確診病例為2515例，孝感增加53例，咸寧和神農(nóng)架0增長，湖北其他行政區(qū)新增確診病例均為個(gè)位數(shù)。

圖1 湖北省新冠肺炎總確診病例空間分布（截至2020年2月29日）

新冠病毒從武漢向湖北各地傳播和流行的速度不同，武漢市“封城”一個(gè)月的時(shí)間里，神農(nóng)架累計(jì)增長11例，孝感從22例增長到3645例，黃岡從12例增長到2904例。新冠肺炎的爆發(fā)和流行究竟與哪些因素相關(guān)，是哪些原因?qū)е铝瞬《緜鞑ニ俣鹊牟町?？本文?duì)此進(jìn)行了分析。

2 分析及結(jié)果

2.1 太陽黑子數(shù)異常與新冠肺炎爆發(fā)的關(guān)系

大氣物理學(xué)規(guī)定，太陽黑子周期由極小年開始。1745年開始的11年周期定為0周期以來，目前正處于第24周期向第25周期過度期間。太陽黑子最突出的特點(diǎn)是存在強(qiáng)大的磁場(chǎng)，最低磁場(chǎng)強(qiáng)度在100 Gs以上，隨著太陽黑子面積增加，最高磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)3600 Gs。

分析1850年以來太陽黑子年變化（圖2），結(jié)果表明，在太陽黑子極值年（極大值或極小值年）前后，易出現(xiàn)世界性流感等呼吸系統(tǒng)疾病、新型病毒以及長江流域大洪水。特別是在第19周期到第25周期的7個(gè)周期內(nèi)，出現(xiàn)了9次重大災(zāi)害，其中，7次為全球性流感（或新型病毒），2次為長江流域洪澇。這些事實(shí)驗(yàn)證了學(xué)者們的研究。1991年呂厚東研究指出，甲型流感病毒各亞型的抗原變異和流行年代與太陽黑子活動(dòng)周期的極大年和極小年有著密切的關(guān)系。當(dāng)新亞型病毒株出現(xiàn)，人群普遍缺乏免疫力，流感傳播迅速，流行范圍超出國界和洲界，爆發(fā)世界性流感等呼吸系統(tǒng)疾病。

圖2 1850年以來太陽黑子年變化曲線

2000年以來，太陽黑子極值對(duì)世界及中國的影響更加明顯，4個(gè)極值年均出現(xiàn)了新型病毒。其中，2002和2009年出現(xiàn)了SARS病毒和H1N1流感病毒，這兩年為太陽黑子極值年的次年；2014和2019年出現(xiàn)了埃博拉病毒、新型冠狀病毒，這兩年為太陽黑子極值年，其中2019年太陽黑子平均數(shù)為1914以來的最小值，即為近100年以來最小值。

太陽黑子極值年對(duì)應(yīng)最強(qiáng)磁場(chǎng)年和最弱磁場(chǎng)年，推測(cè)在全球變暖的氣候背景下，太陽黑子磁場(chǎng)強(qiáng)度量變達(dá)到一定程度時(shí)，易造成地球系統(tǒng)微生態(tài)環(huán)境發(fā)生質(zhì)變，誘發(fā)新的病毒產(chǎn)生或病毒變異。

2.2 氣候異常對(duì)新冠肺炎爆發(fā)和流行的影響

傳染病傳播與氣象條件有著密切關(guān)系。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，秋、冬、春季是呼吸道傳染病高發(fā)期。特別是冬季人們更多時(shí)間聚集在室內(nèi)、門窗緊閉，增加了易被感染的人數(shù)。另外，病毒通過受感染者咳嗽或打噴嚏時(shí)釋放的呼吸道飛沫傳播。當(dāng)空氣寒冷干燥時(shí)，飛沫更容易漂浮，病毒更容易傳播。夏季空氣溫暖濕潤，對(duì)流活動(dòng)旺盛，邊界層更高，有利于飛沫向上輸送，或者隨降雨沉落，近地面飛沫密度明顯減少。

近20年來，除COVID-19外，全球還出現(xiàn)了3次有重大影響的傳染?。⊿ARS、MERS和H1N1）。流行性疾病的爆發(fā)和傳播，影響因子很復(fù)雜，氣象因子的影響是重要原因之一。湖北武漢作為中國內(nèi)地新冠肺炎首發(fā)地，研究該病毒爆發(fā)前及流行期間的氣象條件具有重要意義。

2019年湖北省出現(xiàn)了氣溫持續(xù)偏高、降水持續(xù)偏少、罕見的伏秋連旱、強(qiáng)暖冬等異常氣候特征。年平均氣溫偏高0.7 ℃，年降水量偏少25%。夏季出現(xiàn)了大范圍持續(xù)1個(gè)月的高溫天氣。秋季降水偏少40%，冬季平均氣溫偏高1.5 ℃，達(dá)到強(qiáng)暖冬標(biāo)準(zhǔn)。2019年在年、季時(shí)間尺度，湖北平均氣溫、降水量兩個(gè)主要?dú)夂蛞刂稻幱?961年以來的前五位或倒數(shù)前四位，氣候異常特征顯著。

值得注意的是，新冠肺炎在武漢爆發(fā)前期、首次出現(xiàn)及臨近期、爆發(fā)和流行期三個(gè)時(shí)段，武漢氣候不僅出現(xiàn)異常，還出現(xiàn)了由夏秋季持續(xù)干旱少雨向冬季暖濕多雨的轉(zhuǎn)換（圖3）。新冠肺炎爆發(fā)前期（2019年7—10月），武漢市氣溫持續(xù)偏高、降水持續(xù)偏少，其中，8月平均氣溫偏高2 ℃、降水偏少87.7%；9月平均氣溫偏高1 ℃、降水偏少97.8%。氣溫異常偏高及持續(xù)干旱少雨，微生態(tài)平衡受到強(qiáng)烈影響或被破壞，影響傳染病病原體的活動(dòng)。新冠肺炎臨近及首次出現(xiàn)期（2019年11—12月），武漢市氣候從前期干旱少雨轉(zhuǎn)為潮濕多雨。新冠肺炎爆發(fā)和流行期（2020年1—2月），武漢氣候處于異常暖濕狀態(tài)，氣溫持續(xù)偏高，其中，2月平均氣溫偏高達(dá)2 ℃、降水偏多59%～131%。

圖3 2019年1月—2020年2月武漢市逐月氣象要素距平

從新冠肺炎首次出現(xiàn)到爆發(fā)流行期間（2019年12月—2020年2月），武漢正值冬季，季平均氣溫6.4℃，偏高0.8 ℃；季平均相對(duì)濕度82%，偏高7.7%；季雨量247.2 mm，偏多71.8%，可見，武漢冬季暖濕多雨特征十分明顯。冬天應(yīng)寒而反暖，加之雨水偏多、氣候異常，使流行性疾病極易傳播和爆發(fā)

3 結(jié)論

根據(jù)2020年1月1日—2月29日湖北省17個(gè)行政區(qū)每日新冠肺炎確診病例資料，探討了相關(guān)因素對(duì)新冠肺炎爆發(fā)和流行的影響，結(jié)果表明：

1）新冠肺炎爆發(fā)年與全球性流感爆發(fā)年，均出現(xiàn)在太陽黑子極值年前后。2000年以來，太陽黑子極值年前后多次出現(xiàn)新型病毒。太陽黑子數(shù)有11年的周期變化，政府及相關(guān)部門應(yīng)關(guān)注可能出現(xiàn)的太陽黑子極值年，提前制定災(zāi)害防御預(yù)案。

2）武漢新冠肺炎爆發(fā)前期，夏、秋季持續(xù)干旱少雨；爆發(fā)期間為冬季，氣候轉(zhuǎn)為暖濕多雨。

3）氣候和天文因子異常，是新冠肺炎爆發(fā)和流行的誘因。要素的協(xié)同效應(yīng)對(duì)新冠肺炎病毒的爆發(fā)和流行具有疊加作用，人口總數(shù)越多、人口密度越高，病毒傳播得越快，導(dǎo)致新冠肺炎患病人數(shù)激增，如孝感、黃岡；人口密度小，不利于新冠肺炎病毒的傳播和流行，新冠肺炎患病人數(shù)較少，如神農(nóng)架。

致謝：國家氣候中心任國玉研究員、河北省氣象服務(wù)中心付桂琴正高級(jí)工程師對(duì)本文給予了技術(shù)支持，特此致謝！

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