https://frosthead.com

Hvordan forskere bruger klimamodeller til at forudsige udbrud af myggebårne sygdomme

Få naturfænomener udgør en større trussel mod mennesker end en sverm af myg, der springer ud af en klynge med jordbundne æg. Disse blodtørstige trusler kan bære en række sygdomme, såsom Zika, West Nile og malaria, hvilket gør myg til verdens dødeligste dyr.

Myggebårne sygdomme truer milliarder af mennesker, og selvom sygdommene varierer i biologi og geografi, forværres de fleste, hvis ikke alle, af klimaændringer. Forskere forudsiger, at en opvarmende verden vil invitere til spredning af flere myg og mere sygdom, der truer en milliard flere mennesker i løbet af de næste 60 år. Men langsigtede forudsigelser er svære at handle på, og folkesundhedseksperter mener, at kortsigtede prognoser bedre kan starte kick-start-programmer for at redde folks liv i dag.

I de sidste 20 år har forskere, der studerer vejrmønstre, samlet, hvordan realtidsdata kan hjælpe med at forudsige myggebårne sygdomsudbrud uger eller endda måneder, før insekterne kommer ud fra jorden. Disse værktøjer kan muligvis tilvejebringe en mekanisme til at forhindre millioner af dødsfald, sporing af monsuner og andre regncyklusser for at forudsige begivenheder med mygeklækning.

”Jeg synes, at problemerne er lidt ubestridelige, ” siger Juli Trtanj, leder af klima og sundhed ved National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Varmere temperaturer, hyppigere tørke, ødelæggende ildebrande og kraftige orkaner har betydelige følger for folkesundheden - og den sæsonbestemte fødsel af millioner af myg, bundet til vejrmønstre, er måske den største folkesundhedsrisiko for dem alle. ”Faktum er, at vi kan observere det. Vi kan forudsige det. Og vi er nødt til at gøre noget ved det. ”

Udbrud kan ske med et øjeblik. Zika-virussen, som bæres af Aedes aegypti- myg, inficerede over en million mennesker alene i 2015. Årlige udbrud af den svækkende chikungunya-virus påvirker ofte også millioner. I Østafrika truer forskellige arter af Aedes- myg ( Aedes mcintoshi og Aedes ochraceus ) mennesker og husdyr med sæsonudbrud af Rift Valley Fever (RFV).

Mod slutningen af ​​regntiden lægger disse myg deres æg i lavvandede græsarealer eller damboer. Når måneder med kraftigt regn oversvømmer området det følgende år, begynder disse æg at ruge i partier og opretholde en konstant strøm af millioner af potentielle sygdomsbærere.

Myg bliver født Almindelige husmusklarver ( Culex pipiens ) larver. (DeAgostini / Getty Images)

Til Assaf Anyamba, en forskningsvidenskabsmand ved NASAs jordvidenskabsafdeling, har de nedbørsdrevne udbrud en primær skyldige: klimamønsteret El Niño. I 1997 begyndte Anyamba at undersøge, hvordan den varme cyklus af El Niño (og den kølige cyklus af La Niña) kan forholde sig til stigninger i myggebåren sygdom.

Han og hans team - et samarbejde med NASA, NOAA, forsvarsdepartementet og landbrugsministeriet - samlet bjerge af data. De spores overfladetemperaturer på land og hav, fulgte forventede klimamønstre og vejrobservationer og brugte satellitbilleder til at beregne regnfald (pulserende grøn vegetation er et klart tegn på godt vandet land). Alle disse beregninger blev samlet til et enkelt værktøj, der kunne identificere regioner, der var i fare for Rift Valley Fever-udbrud. I 2006 foretog RVF Monitor sin første forudsigelse.

"Intet som dette var nogensinde blevet forsøgt før, bare for at gå ud på en lem og udstede en forudsigelse, " siger Anyamba. Baseret på værktøjets afsløring af stærke El Niño-forhold udsendte De Forenede Stater en advarsel til de østafrikanske lande om den høje risiko for RVF i september 2006. ”Det var en meget modig erklæring fra os, men vi troede, vi var ved at gøre noget. ”

Det viser sig, at de var på noget. I november samme år bekræftede videnskabsfolk i regionen virussen. Holdets værktøj forudsagde sygdommen med succes måneder måneder før den optrådte. Anyamba tilskriver en del af succesen solid videnskab og den anden del stærke internationale relationer. Regionale regeringer og det internationale samfund mobiliserede livreddende ressourcer to måneder, før de ellers ville have reageret på det forestående udbrud.

Regnkort Kort, der viser regioner med unormalt høj (blå) eller lav (rød) nedbør. Højt regn er forbundet med stor risiko for RVF. Tørke er forbundet med risiko for dengue, Zika og chikungunya. (Assaf Anyamba et al. / Naturvidenskabelige rapporter 9.1930 (2019))

Forskergruppen fortsatte med at forfine deres myg-forudsigelsesværktøj, mens internationale relationer i folkesundhedsverdenen udviklede sig yderligere. Anyamba siger, at 2006-forudsigelsen var et vellykket "bevis for koncept", men at de havde deres seværdigheder sat på verdensplan.

I 2014 og 2015 opdagede teamet, hvad der ville blive et af de tre stærkeste El Niño-systemer siden 1950. De udsendte advarsler globalt, hvor de alarmede for sygdomme som malaria i Bangladesh, RVF i Østafrika og dengue og Zika i Brasilien ( hvor de høje temperaturer og tørke forårsaget af El Niño på den vestlige halvkugle kan udløse udbrud).

For RVF kom syv agenturer sammen for at udstede en første nogensinde "Emerging Health Risk Notification" baseret på den nye model. ”Hvis vi gør det rigtigt, vil ingen høre om et Rift Valley Fever-udbrud i 2016, fordi der ikke vil være et, ” sagde Trtanj på det tidspunkt.

Damboer oversvømmet. Myggen dukkede op. Men mennesker og husdyr blev skånet i Østafrika. Ifølge Anyamba var regeringerne proaktive med hensyn til dyrevaccinationer og opsøgende aktiviteter. ”De tog beskeden alvorligt, ” siger han. ”Dette fortæller dig, når bureaukratier optager information rettidigt, hvad der kan ske.”

Mod vest blev 105 tilfælde af RVF påvist i Niger, hvilket resulterede i 28 dødsfald. Forskellene i sygdomsforebyggelse kan sandsynligvis tilskrives forskellige offentlige ressourcer og responser.

Får Får på en gård i Ruiru nær Nairobi, Kenya. I 2007 hjalp klimamodellen med at forudsige RVF-udbruddet, men mennesker og husdyr blev stadig berørt. I 2016 var modellen med til at forhindre udbruddet helt. (Ken Linthicum og Assaf Anyamba)

Trtanj understreger vigtigheden af ​​internationale partnerskaber. ”Det handler om at opbygge tillid, ” siger hun. At være tillid til videnskaben er en ting, men det tager år at udvikle de væsentlige institutionelle relationer, der er nødvendige for at omdanne videnskab til handling. Offentlige uddannelseskampagner kan også være afgørende. I Kenya finansierede WHO radioudsendelser for at advare lokale befolkninger og forsigtighed mod kød fra syge husdyr. De mener stadig, at konstant sygdomsovervågning og rapportering kan forbedres.

Ifølge Verdenssundhedsorganisationen er mere end halvdelen af ​​verdens 7, 5 milliarder mennesker i fare for myggebårne sygdomme. Mange af disse sygdomme involverer den samme slægt af myg. Både Anyamba og Trtanj forestiller sig at bruge klima til at lindre denne enorme globale byrde.

”Hele ideen her er faktisk ikke, at du vil være i stand til at fjerne sygdommen fuldstændigt, ” siger Anyamba. ”Men det er dybest set i stand til at styre og minimere.”

I de sidste tre år har Anyambas team flyttet fokus til at forudsige sygdomme fra Aedes aegypti- myg, som overfører Zika, dengue og chikungunya. De bruger kunstig intelligens til at absorbere data fra satellitbilleder, klima- og vejrobservationer, befolkningstæthed og realtidsudbrudsrapporter - alt sammen for at finde regioner, der risikerer udbrud af chikungunya. En app kaldet CHIKRisk udvikles i samarbejde med DoD's Defense Threat Reduction Agency til offentlig udgivelse senere på året.

”Der er ingen grund med de data, observation og modelleringskapacitet, vi har i verden, til at vi stadig er overrasket over sygdomsudbrud, ” siger Trtanj. ”Vi burde vide bedre. Vi kan gøre det bedre. Vi skal ikke stadig fanges med fodfod. ”

Hvordan forskere bruger klimamodeller til at forudsige udbrud af myggebårne sygdomme