坦桑尼亚坦加和翁古贾地区按蚊数量的空间时间建模与预测：气候驱动因素及其对疟疾早期预警和媒介控制策略的启示

《Malaria Journal》：Spatio-temporal modelling and prediction of Anopheles mosquito abundance in Tanga and Unguja, Tanzania: climatic drivers and insights for malaria early warning and vector control strategies

本研究分析坦桑尼亚Tanga和Unguja地区气象因素与疟疾传播媒介冈比亚按蚊种群动态的关系，通过空间时间广义加性混合效应模型揭示温度、降水及湿度的影响模式，成功预测2023年Unguja蚊媒高峰，为疟疾防控提供预警系统支持。

　　

摘要

背景

按蚊是传播人类疟疾的媒介，对环境变化极为敏感。随着气候变化影响温度和降水模式，不同种类的按蚊种群在组成、分布和时间上可能会发生变化，从而改变疟疾的传播动态。了解这些变化模式对于疟疾控制至关重要。本研究探讨了坦桑尼亚坦加和翁古贾地区多种地点的气象因素与按蚊数量之间的关系，旨在预测蚊虫数量的高峰期，并为疟疾暴发的早期预警系统的开发提供支持。

方法

2021年9月至10月至2023年12月至9月期间，每月在坦加的11个地点和翁古贾的4个社区采集按蚊成虫样本。采用时空广义加性混合效应模型（GAMMs）来评估气象因素对按蚊数量的影响。模型基于从Copernicus ERA5-Land和NASA的POWER平台获取的蚊虫数量及气候协变量进行构建和验证。

结果

在坦加共采集到4312只按蚊成虫，在翁古贾采集到1450只。GAMMs揭示了具有区域特异性的气候驱动因素：在坦加，按蚊数量随最高温度的升高而增加，但随着最低温度的升高而减少；在翁古贾，按蚊数量与平均温度呈非线性关系，在27.5°C以下达到峰值后逐渐下降。坦加的降水量对按蚊数量有即时影响，同时也存在两个月的滞后效应；而在翁古贾，只有两个月的滞后效应显著。相对湿度在两个地区都表现出非线性影响，较高的湿度与按蚊数量增加相关。GAMMs表现出较强的预测能力，表现为低平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE），Theil’s U值小于1，观测值与预测值之间的相关性超过0.8。重要的是，这些模型准确预测了2023年11月翁古贾的按蚊数量高峰期，这一时间点早于2023年末和2024年初桑给巴尔报告的疟疾暴发，表明该模型可作为疟疾风险的代理指标，并可用于开发可扩展的早期预警系统，以支持主动性的针对性媒介控制措施。

结论

本研究强调了将气象变异性纳入蚊虫监测和控制中的重要性。时空广义加性混合效应模型（GAMMs）捕捉到了受天气驱动的蚊虫动态，并在2023年末桑给巴尔疟疾暴发前预测到了按蚊数量的增加。这些见解可为不同生态气候区域的针对性干预提供指导，从而加强疟疾媒介的控制。