COVID—19在湖北爆發和流行的幾種可能的影響因素分析

■ 何明瓊 陳正洪 譚靜 賈文茜 陳英英 王明

2019年12月，湖北省武漢市出現了中國首例新型冠狀病毒（COVID-19，也稱新冠肺炎）病例。2020年1月10日進入春運，人員流動加大，武漢九省通衢，新冠肺炎出現蔓延趨勢，截至到2月29日24時，中國內地新冠肺炎確診病例為79824例，死亡2870例，港澳臺地區確診病例144例，其影響程度已遠超2003年SARS事件，成為國際關注的突發公共衛生事件。

新冠肺炎主要是呼吸系統傳染病，呼吸系統傳染病爆發、流行與氣象條件的關系，國內外學者開展了大量研究，氣象條件對傳染性呼吸系統疾病的發生、發展和傳播，具有明顯的季節性特征。呼吸道感染等疾病高發期則以寒冷季節為主，還與極端氣候變化有關。自新冠肺炎爆發以來，國內外學者在流行病學、醫學、疾病防控等方面開展了不少研究。其中，Wang等通過統計各地確診人數和對應節點的氣溫，提出新冠肺炎的爆發與氣候之間存在密切關系，提示病毒的傳播存在最適溫度。

本文根據湖北省17個行政區每日疫情上報數據，結合氣象、天文等因子，開展疫情爆發前及爆發期間的幾種可能的影響因素分析。

1 資料與方法

1.1 研究資料種類、來源

資料種類及來源見表1。跟蹤收集2020年1月1日—2月29日湖北省衛生健康委員會官方網站（http://wjw.hubei.gov.cn/）發布的湖北各地每日新冠肺炎總確診病例數據，使用數理統計方法，對新冠肺炎病毒爆發和流行的情況進行分析研究。

表1 資料類別及時段、來源

1.2 確診病例分布特征

圖1為湖北省新冠肺炎確診人數空間分布圖，截至2月29日24時，武漢市確診病例達49122例，緊鄰武漢、并且人口較多的孝感、黃岡在2900～3520例，恩施為252例，潛江為198例，神農架僅11例，其他行政區在490～1600例。時間分布上，1月23日“封城”當日確診病例武漢為507例，孝感為22例，黃岡為12例，其他行政區在0～8例；截至2月23日武漢“封城”一個月，新冠病毒在武漢仍處于蔓延狀態外，湖北其他大部分行政區病毒傳播得到有效控制。2月23—29日，武漢市新增確診病例為2515例，孝感增加53例，咸寧和神農架0增長，湖北其他行政區新增確診病例均為個位數。

圖1 湖北省新冠肺炎總確診病例空間分布（截至2020年2月29日）

新冠病毒從武漢向湖北各地傳播和流行的速度不同，武漢市“封城”一個月的時間里，神農架累計增長11例，孝感從22例增長到3645例，黃岡從12例增長到2904例。新冠肺炎的爆發和流行究竟與哪些因素相關，是哪些原因導致了病毒傳播速度的差異？本文對此進行了分析。

2 分析及結果

2.1 太陽黑子數異常與新冠肺炎爆發的關系

大氣物理學規定，太陽黑子周期由極小年開始。1745年開始的11年周期定為0周期以來，目前正處于第24周期向第25周期過度期間。太陽黑子最突出的特點是存在強大的磁場，最低磁場強度在100 Gs以上，隨著太陽黑子面積增加，最高磁場強度可達3600 Gs。

分析1850年以來太陽黑子年變化（圖2），結果表明，在太陽黑子極值年（極大值或極小值年）前后，易出現世界性流感等呼吸系統疾病、新型病毒以及長江流域大洪水。特別是在第19周期到第25周期的7個周期內，出現了9次重大災害，其中，7次為全球性流感（或新型病毒），2次為長江流域洪澇。這些事實驗證了學者們的研究。1991年呂厚東研究指出，甲型流感病毒各亞型的抗原變異和流行年代與太陽黑子活動周期的極大年和極小年有著密切的關系。當新亞型病毒株出現，人群普遍缺乏免疫力，流感傳播迅速，流行范圍超出國界和洲界，爆發世界性流感等呼吸系統疾病。

圖2 1850年以來太陽黑子年變化曲線

2000年以來，太陽黑子極值對世界及中國的影響更加明顯，4個極值年均出現了新型病毒。其中，2002和2009年出現了SARS病毒和H1N1流感病毒，這兩年為太陽黑子極值年的次年；2014和2019年出現了埃博拉病毒、新型冠狀病毒，這兩年為太陽黑子極值年，其中2019年太陽黑子平均數為1914以來的最小值，即為近100年以來最小值。

太陽黑子極值年對應最強磁場年和最弱磁場年，推測在全球變暖的氣候背景下，太陽黑子磁場強度量變達到一定程度時，易造成地球系統微生態環境發生質變，誘發新的病毒產生或病毒變異。

2.2 氣候異常對新冠肺炎爆發和流行的影響

傳染病傳播與氣象條件有著密切關系。流行病學研究發現，秋、冬、春季是呼吸道傳染病高發期。特別是冬季人們更多時間聚集在室內、門窗緊閉，增加了易被感染的人數。另外，病毒通過受感染者咳嗽或打噴嚏時釋放的呼吸道飛沫傳播。當空氣寒冷干燥時，飛沫更容易漂浮，病毒更容易傳播。夏季空氣溫暖濕潤，對流活動旺盛，邊界層更高，有利于飛沫向上輸送，或者隨降雨沉落，近地面飛沫密度明顯減少。

近20年來，除COVID-19外，全球還出現了3次有重大影響的傳染病（SARS、MERS和H1N1）。流行性疾病的爆發和傳播，影響因子很復雜，氣象因子的影響是重要原因之一。湖北武漢作為中國內地新冠肺炎首發地，研究該病毒爆發前及流行期間的氣象條件具有重要意義。

2019年湖北省出現了氣溫持續偏高、降水持續偏少、罕見的伏秋連旱、強暖冬等異常氣候特征。年平均氣溫偏高0.7 ℃，年降水量偏少25%。夏季出現了大范圍持續1個月的高溫天氣。秋季降水偏少40%，冬季平均氣溫偏高1.5 ℃，達到強暖冬標準。2019年在年、季時間尺度，湖北平均氣溫、降水量兩個主要氣候要素值均處于1961年以來的前五位或倒數前四位，氣候異常特征顯著。

值得注意的是，新冠肺炎在武漢爆發前期、首次出現及臨近期、爆發和流行期三個時段，武漢氣候不僅出現異常，還出現了由夏秋季持續干旱少雨向冬季暖濕多雨的轉換（圖3）。新冠肺炎爆發前期（2019年7—10月），武漢市氣溫持續偏高、降水持續偏少，其中，8月平均氣溫偏高2 ℃、降水偏少87.7%；9月平均氣溫偏高1 ℃、降水偏少97.8%。氣溫異常偏高及持續干旱少雨，微生態平衡受到強烈影響或被破壞，影響傳染病病原體的活動。新冠肺炎臨近及首次出現期（2019年11—12月），武漢市氣候從前期干旱少雨轉為潮濕多雨。新冠肺炎爆發和流行期（2020年1—2月），武漢氣候處于異常暖濕狀態，氣溫持續偏高，其中，2月平均氣溫偏高達2 ℃、降水偏多59%～131%。

圖3 2019年1月—2020年2月武漢市逐月氣象要素距平

從新冠肺炎首次出現到爆發流行期間（2019年12月—2020年2月），武漢正值冬季，季平均氣溫6.4℃，偏高0.8 ℃；季平均相對濕度82%，偏高7.7%；季雨量247.2 mm，偏多71.8%，可見，武漢冬季暖濕多雨特征十分明顯。冬天應寒而反暖，加之雨水偏多、氣候異常，使流行性疾病極易傳播和爆發

3 結論

根據2020年1月1日—2月29日湖北省17個行政區每日新冠肺炎確診病例資料，探討了相關因素對新冠肺炎爆發和流行的影響，結果表明：

1）新冠肺炎爆發年與全球性流感爆發年，均出現在太陽黑子極值年前后。2000年以來，太陽黑子極值年前后多次出現新型病毒。太陽黑子數有11年的周期變化，政府及相關部門應關注可能出現的太陽黑子極值年，提前制定災害防御預案。

2）武漢新冠肺炎爆發前期，夏、秋季持續干旱少雨；爆發期間為冬季，氣候轉為暖濕多雨。

3）氣候和天文因子異常，是新冠肺炎爆發和流行的誘因。要素的協同效應對新冠肺炎病毒的爆發和流行具有疊加作用，人口總數越多、人口密度越高，病毒傳播得越快，導致新冠肺炎患病人數激增，如孝感、黃岡；人口密度小，不利于新冠肺炎病毒的傳播和流行，新冠肺炎患病人數較少，如神農架。

致謝：國家氣候中心任國玉研究員、河北省氣象服務中心付桂琴正高級工程師對本文給予了技術支持，特此致謝！

深入閱讀

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