风速整合对气候驱动西尼罗河病毒传播模型的优化作用：路易斯安那州与南达科他州的对比研究

这篇研究创新性地将风速纳入气候驱动的西尼罗河病毒（WNV）传播模型，通过对比分析美国路易斯安那州和南达科他州2004-2022年的气象与病例数据，发现风速对模型拟合度（AIC）具有显著提升作用。研究揭示高于正常风速通过抑制蚊媒（Culex spp.）活动降低WNV传播风险，同时阐明了温湿度等气候变量的区域特异性影响，为精准化虫媒传染病预警提供了新思路。

　　

风速整合对气候驱动西尼罗河病毒传播模型的优化作用

引言
西尼罗河病毒（WNV）自1999年传入北美后已成为美国最主要的蚊媒传染病。尽管温度、降水和湿度对蚊虫种群动态的影响已被广泛研究，但风速这一可能改变蚊媒行为的关键气候因子长期被忽视。本研究首次系统评估了风速对WNV传播的调控作用，选取气候迥异的路易斯安那州（湿热亚热带）和南达科他州（干旱大陆性）进行对比分析。

研究方法
研究整合了两州2004-2022年每周WNV病例数据（包括神经侵袭型、非神经侵袭型及无症状献血者检测）与每日网格化气象数据（GridMET）。采用带分布滞后效应的逻辑回归模型，通过AIC准则比较包含风速的多元气候模型性能。模型创新性地引入薄板样条函数捕捉气候变量的非线性滞后效应（最长150天），并控制县域固定效应和季节周期波动。

关键发现

1. 模型优化：在路易斯安那州，整合最小温度（tmin）、蒸汽压赤字（VPD）、降水（pr）和风速（vs）的模型AIC值最优（6570），比不含风速模型降低196个点；南达科他州最佳模型（tmax-VPD-pr-vs）AIC为8380，ΔAIC达27。

2. 风速效应：高于正常风速在两地均显著抑制WNV传播，但滞后周期不同：路易斯安那州在30-150天（峰值90天）出现负相关，南达科他州则集中于60-150天。这表明风速可能通过干扰库蚊（Culex pipiens/quinqefasciatus/tarsalis）的宿主搜寻和病毒外潜伏期缩短发挥作用。

3. 区域差异：

   • 温度：路易斯安那州低温异常（接近24°C最适温度）促进传播，而南达科他州高温异常（提升至最适范围）增加风险
   • 湿度：蒸汽压赤字（VPD）在湿润路易斯安那呈正相关，在干燥南达科他呈负相关
   • 降水：南达科他州短期强降水（0-60天）因冲刷幼虫栖息地降低风险，但长期（100天后）通过形成积水环境转为正效应

讨论与展望
研究证实风速是WNV传播的独立预测因子，其效应强度与温湿度存在协同作用。这种气候因子的区域特异性提示：在路易斯安那等湿热地区需关注季风期风速变化，而南达科他等干旱区应警惕强风伴随的干旱效应。未来研究可结合蚊媒丰度数据和鸟类迁徙轨迹，进一步解析风速影响传播链的具体路径。该成果为WNV的风险预警系统提供了可操作的气候指标，尤其在气候变化导致极端天气频发的背景下更具现实意义。

技术亮点

• 首创"风速-蚊媒活动-病毒传播"量化关系模型
• 揭示温湿度阈值（23-26°C）的区域调节机制
• 开发基于Google Earth Engine的气象异常计算框架
• 证实分布式滞后模型在虫媒传染病研究中的优越性