斯里兰卡西部省三种遥相关（ENSO、IOD与ENSO Modoki）与登革热发病率的关联性研究（2005–2019）

本研究深入探讨了厄尔尼诺-南方振荡（ENSO）、印度洋偶极子（IOD）和ENSO Modoki三种遥相关现象对斯里兰卡西部省登革热发病率（DI）的调制作用。通过小波时间序列分析，揭示了不同遥相关指数（如Nino3.4、Nino4、EQSOI、MEI、DMI、EMI）与区域及分区登革热流行的复杂关联模式，为基于气候预警的登革热精准防控提供了科学依据。

　　

1 引言

登革热是一种由蚊媒传播的病毒性发热疾病，属于被忽视的热带病之一。斯里兰卡是登革热流行最严重的国家之一，而西部省（Western Province, WP）报告了全国约60%的病例，包括科伦坡（Colombo）、加姆珀哈（Gampaha）和卡卢特勒（Kalutara）三个行政区。2005至2019年间，该省年度登革热发病率（Dengue Incidence, DI）最低为2008年的45.2/10万，最高为2017年的1177.8/10万，防控形势严峻。

天气因素通过影响媒介蚊虫（主要是埃及伊蚊和白纹伊蚊）的生命周期、病毒复制及蚊虫吸血行为显著调节登革热传播。降雨为蚊虫创造孳生环境，但暴雨可能冲刷幼虫；温度升高可缩短蚊虫从卵到成蚊的发育时间、病毒在蚊体内的外潜伏期，并提高叮咬频率；日均温差（DTR）增大则可能延长水生期、减少繁殖输出和寿命；湿度影响孳生场所可持续性及蚊虫飞行、繁殖活动；风速和日照强度/云量也调制蚊虫行为。

斯里兰卡的天气受到大尺度遥相关现象的显著影响。遥相关指的是地球上空间遥远区域间天气现象的联系，通常涉及跨越数千公里的气候模式。影响斯里兰卡的主要遥相关包括：厄尔尼诺-南方振荡（ENSO）、印度洋偶极子（IOD，又称印度洋纬向模）和ENSO Modoki。这些现象通过调制季风等大气环流，影响当地的温度、降雨等气象要素，进而可能间接影响登革热的传播动态。

ENSO是热带太平洋东部和西部海表温度（SST）的三相振荡，并伴随称为南方振荡的气压波动。其暖相位（El Ni?o）和冷相位（La Ni?a）以及中性相位，常用指数包括海温异常（SSTA）指数Nino 3.4、Nino 4，大气指数如赤道南方振荡指数（EQSOI），以及融合了多个变量的多变量ENSO指数（MEI）。IOD与热带印度洋的海气耦合现象相关，其正负相位分别对应印度洋东南部SST偏低/西部偏高和相反的情况，常用指数为偶极子模指数（DMI）。ENSO Modoki则表现为赤道中太平洋变暖（El Ni?o Modoki）或变冷（La Ni?a Modoki），东西两侧则呈现相反的温度异常，其指数为ENSO Modoki指数（EMI）。

本研究旨在分析2005-2019年间，上述三种遥相关的多个指数与斯里兰卡西部省整体及其三个行政区登革热发病率之间的相关性，并探讨其用于登革热早期预警和防控策略优化的潜力。

2 材料与方法

研究数据包括斯里兰卡卫生部流行病学单位每周报告的西部省登革热病例数（2005-2019年）、斯里兰卡人口普查与统计局的年度人口估计数据，以及从美国国家海洋和大气管理局（NOAA）和日本海洋地球科学技术厅（JAMSTEC）获取的月度遥相关指数（Nino 3.4, Nino 4, EQSOI, MEI, DMI, EMI）。少量缺失的病例数据通过线性插值填补。

计算每周和每月的发病率（DI，每10万人）。采用小波时间序列分析（Wavelet Time Series Analysis）来探测遥相关指数与月度DI之间的非线性、非平稳的相关性及滞后时间。该方法特别适用于分析具有强烈季节性波动和多年际变化的气候-健康数据。分析包括连续小波变换（CWT）、交叉小波变换（XWT）和小波相干（WTC），用以识别在时频空间中具有显著共同功率和稳定相位关系的区域，从而推断因果关系。使用Morlet小波（ω₀=6）进行分析，并重建滤波时间序列以确定主导周期和滞后时间。分析在MATLAB R2013a中完成。

3 结果

时间序列图显示，西部省及其各区的DI在2005-2019年间整体呈上升趋势，尤其是在2009年之后，2017年出现一个异常高峰。科伦坡区的发病率通常高于其他两区。遥相关指数在此期间均表现出波动。

小波分析揭示了复杂的相关模式：

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  西部省整体：ENSO（Nino 3.4和Nino 4指数）的正极端（暖相位）和负极端（冷相位）均会导致DI上升（双相关模式）。ENSO Modoki（EMI）的双向极端也伴随DI升高。IOD（DMI）则未检测到与全省DI的显著关联。

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  科伦坡区：ENSO（Nino3.4, Nino4, EQSOI）的双向极端均与DI上升相关。IOD负极端和ENSO Modoki正极端也分别伴随DI升高。

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  加姆珀哈区：ENSO（Nino3.4, Nino4, MEI）的双向极端导致DI上升。未发现与IOD或ENSO Modoki的显著关联。

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  卡卢特勒区：ENSO正极端（Nino4, Nino3.4峰值）、IOD双向极端（DMI峰值和谷值）与DI上升相关。未发现与ENSO Modoki的关联。

滞后时间因地区和分析指数而异，范围从0到15个月不等，但多数在1-10个月内，与蚊虫和病毒的生命周期时序相符。

4 讨论

本研究首次在南亚地区同时使用ENSO的SSTA指数、大气指数和混合指数，并首次分析了ENSO Modoki与登革热发病率的关联。结果表明，ENSO和ENSO Modoki对西部省整体的登革热流行表现出双相调制作用（即正负相位极端事件均可导致发病率上升），而IOD的影响则更具地域特异性。

这种差异可能源于遥相关对西部省内不同气象站天气参数（如降雨量、雨日数）的非均匀调制。此外，登革热发病率是天气、病毒基因型、人群免疫水平、人口密度、人类行为及防控措施等多种因素共同作用的结果，这些未测量的混杂因素可能影响了结果。

与南亚其他地区的既往研究相比，本研究结果部分一致。例如，在印度和孟加拉国的研究也发现了ENSO和IOD与登革热的关联，但双相调制模式的报道较少。斯里兰卡卡卢特勒区此前的一项研究仅发现El Ni?o事件与DI升高相关，本研究更长的观察期和更多指数的使用揭示了更复杂的模式。

研究的局限性包括：报告的病例主要为住院患者，可能低估真实发病率；病例定义和报告实践在15年间可能有变化；未能控制所有潜在混杂因素。

5 结论

本研究证实了ENSO、IOD和ENSO Modoki三种遥相关现象通过调制当地天气，不同程度地影响斯里兰卡西部省及其各区的登革热发病率。极端遥相关事件可能更频繁地发生，从而为登革热传播创造更有利的条件。

研究结果具有重要的公共卫生意义。建议斯里兰卡公共卫生当局定期监测这些遥相关指数的极端情况，并在检测到极端事件后，于预测的滞后时间窗口内加强登革热综合防控工作（如媒介控制、公众教育），以平抑即将到来的发病高峰，并做好应对患者增加的准备。在目前斯里兰卡面临经济困难和卫生人力资源短缺的背景下，采用成本效益高的措施（如军民合作的媒介控制项目）和基于行为科学的社交媒体干预策略显得尤为重要。此方法在经过本地化验证后，亦可考虑推广至其他受遥相关影响的登革热流行区。