《科学》：防控新冠不能指望天热！科学家分析气候对新冠疫情的影响，发现天气变化对病毒传播的遏制有限 | 科学大发现
朋友们 ， 5月已经过去三分之二了 。
像奇点糕这样至今还“享受”居家办公的 ， 2020年就在租来的小房间里过去一半了 。
虽然很想摘了口罩随风自由奔跑 ， 毕竟生活经验告诉我们 ， 天热了 ， 有些流行病就该哪来的回哪去了；但是 ， 科学研究明白告诉我们 ， 指望炎炎夏日打败新冠 ， 还是想简单了 。
今天 ， 《科学》杂志发表了一项来自普林斯顿大学科研团队的研究成果 。 科学家们利用模型模拟了天气变化对新冠病毒传播的影响 ， 发现比起气温湿度等因素 ， 更关键的还是在于人群的免疫力 ， 纯指望夏天不靠谱[1] 。
疫苗新药赶快搞 ， 防控措施不能停啊 。
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病原体自我展示的舞台 ， 还是很看天气的 。
很多病原体的传播都受到气候的影响 。 比如说 ， 比湿度（单位空气中的水蒸气质量）就对流感的传播很重要；呼吸道合胞病毒（RSV）也很依赖湿度 ， 还表现出与地理纬度的相关 。 对于流感和RSV ， 低比湿度下传播性更强 ， 感染的高峰往往出现在北纬冬季[2] 。
当然了 ， 不同的病原体与气候的关系也不一样 ， 像肠道病毒就往往在夏季比较猖獗[3] 。
已经有一些研究通过回顾性分析发现 ， 温度、相对湿度和比湿度在新冠病毒的传播中有影响 ， 寒冷、干燥的条件更适合病毒传播[4] 。
但是呢 ， 目前来说 ， 全球范围内流行病学调查搞得还不算清楚 ， 这些早期的科研成果可靠性还说不准 。 另外还有一个关键是 ， 像新冠病毒这样新出现的大流行病原体 ， 与已有的病原体相比 ， 一个特殊的地方就是它往往具有更强的感染性 ， 也就是人群抵抗力更低[5] 。 在这种情况下 ， 气候变化对病毒传播能带来多大影响就不好说了 。
如果天气一热新冠病毒就自我灭亡 ， 那么我们大可以加快恢复正常生活的步伐；如果新冠病毒超级“耐热” ， 那么整体防控还是得抓紧不能放松 。 所以搞清楚这个问题还是很有意义的 。
我们现在还不清楚新冠病毒与气候之间的直接关系 ， 科学家选择的解决办法是借用它亲戚的数据来模拟 ， 选择的两种病毒是和新冠病毒同为β冠状病毒属的HCoV-HKU1和HCoV-OC43[6] 。
两种病毒的数据都来自美国的病例 ， 通过与相关的传染模型SIRS模型拟合 ， 研究者发现感染相关的主要气候因素是比湿度和温度 ， 比湿度取决于温度 ， 而这两者作为变量的效果是一致的 。
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不同情况下病毒传播能力与比湿度的关系
确定了一系列参数之后 ， 研究者模拟了新冠病毒的流行 ， 三种情况分别假设新冠病毒的气候依赖性和免疫持续时间与流感、HKU1、OC43相同 ， 当然 ， R0使用的还是之前研究估算出的新冠病毒的R0 。
研究者模拟了全球范围内的大流行 ， 并且重点挑出了9个平均湿度和季节周期都大不相同的城市 。 要注意的是 ， 这里仅考虑了气候、季节的因素 ， 是没有纳入人口密度、防控措施和其他复杂环境因素的 。
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全球范围内流行的峰值和出现的时间
从模拟结果来看 ， 同在北半球 ， 纵使纽约、伦敦和德里的气候差异极大 ， 但是大流行的规模却没有什么差异 。 而在热带地区 ， 疾病的流行要比北半球持续时间更长 ， 强度更低 。 这可能是由于热带地区湿度相对较高 ， 所以不会出现高纬度地区那样的高传播率 ， 不过爆发仍然是很严重的 。
而南半球和北半球相比 ， 虽然季节变化上相差了六个月 ， 但是疾病流行峰值只有很小的延迟 。
另外 ， 疾病流行峰值不受免疫持续时间的影响 ， 但后期的爆发时间点与其有关 。
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由上至下的城市分别来自北半球、南半球和热带地区
前文提到 ， 对新发传染病 ， 人群的易感性是重要的传播驱动力 ， 所以研究者还模拟了特定地理位置下不同人群易感水平的流行情况 。 从结果图中可以看出 ， 纵使比湿度是重要的影响因素 ， 但影响力还是远远不如人群易感性 。
即使采用非药物手段 ， 将R0在6个月内控制到1.1 ， 入夏后仍会因为高易感性导致大量的病例 。
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人群易感性影响远超气候（左）
采取防控措施仍挡不住高易感性导致的大量病例（右）
这一点在下一个模拟中进行了更详细的探讨 。 研究者总共设计了针对HKU1和OC42两种病毒 ， 以及在不同防控水平下R0=1.1或1.3 ， 总计四种情况 ， 还模拟了在每种情况下不同的防控措施启动时间 。
在R0=1.3的情况下 ， 群体免疫力逐渐增强 ， 防控措施可在几个月内降低流行高峰；而在R0=1.1的情况下 ， 则需要更长时间来建立总体的免疫力 。 这种情况下 ， 气候有助于我们确定疾病流行的高峰 ， 此时放宽防控措施很容易导致爆发 ， 尤其是高纬度地区 。
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疾病发生后4周开始防控（左）
疾病发生6周后开始防控（右）
总的来说 ， 可以从模拟结果中看出 ， 降低发病峰值的关键还是在于防控中群体免疫力到底能够增强到一个什么程度 ， 气候能够起到的调控能力是复杂且有限的 。 重要的是防控措施的引进时机、强度 ， 以及对人口的彻底的血清学调查 。
这项研究考虑到的因素是比较局限的 ， 并没有考虑到更复杂的社会模式的影响 。 依照研究者的说法 ， 这个模型是比较适用于大城市的 ， 相对来说农村地区的R0可能更低 ， 相应的疾病流行也会推迟 。
此外 ， 疾病之间的交叉免疫也会进一步削弱气候的影响力；强降雨等特殊天候也并未纳入考虑范畴 。
单就本研究结果而言 ， 群体免疫力是新冠流行的根本驱动因素 ， 热带和温带地区应为疾病的严重爆发做好准备 ， 而夏季高温并不能有效限制疾病传播 。 气候因素可用于预测疾病的流行周期并制定合适的防控措施 。
编辑神叨叨
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参考资料：
[1]https://science.sciencemag.org/content/early/2020/05/15/science.abc2535
[2]V.E.Pitzer,C.Viboud,W.J.Alonso,T.Wilcox,C.J.Metcalf,C.A.Steiner,A.K.Haynes,B.T.Grenfell,EnvironmentaldriversofthespatiotemporaldynamicsofrespiratorysyncytialvirusintheUnitedStates.PLOSPathog.11,e1004591(2015).
[3]S.Takahashi,Q.Liao,T.P.VanBoeckel,W.Xing,J.Sun,V.Y.Hsiao,C.J.E.Metcalf,Z.Chang,F.Liu,J.Zhang,J.T.Wu,B.J.Cowling,G.M.Leung,J.J.Farrar,H.R.vanDoorn,B.T.Grenfell,H.Yu,Hand,foot,andmouthdiseaseinChina:Modelingepidemicdynamicsofenterovirusserotypesandimplicationsforvaccination.PLOSMed.13,e1001958(2016).
[4]Y.Ma,Y.Zhao,J.Liu,X.He,B.Wang,S.Fu,J.Yan,J.Niu,B.Luo,EffectsoftemperaturevariationandhumidityonthemortalityofCOVID-19inWuhan.medRxiv2020.03.15.20036426[Preprint].18March2020
[5]J.R.Gog,S.Ballesteros,C.Viboud,L.Simonsen,O.N.Bjornstad,J.Shaman,D.L.Chao,F.Khan,B.T.Grenfell,Spatialtransmissionof2009pandemicinfluenzaintheUS.PLOSComput.Biol.10,e1003635(2014).
[6]S.M.Kissler,C.Tedijanto,E.Goldstein,Y.H.Grad,M.Lipsitch,ProjectingthetransmissiondynamicsofSARS-CoV-2throughthepostpandemicperiod.Scienceeabb5793(2020).
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【《科学》：防控新冠不能指望天热！科学家分析气候对新冠疫情的影响，发现天气变化对病毒传播的遏制有限 | 科学大发现】本文作者|代丝雨
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