深圳市流感高峰发生的气象要素临界值研究及其预报方程的建立(一)

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作者：翟红楠 张莉 孙石阳 覃军 陈正洪

【摘要】 利用深圳市2003～2007年共5年的流感样病例资料和相关气象资料，探讨流行性感冒（简称流感）高峰与气象条件间的关系，对深圳市流感进行等级划分，分析了深圳市流感与气象要素的相关性，并探讨了两者间的超前滞后关系，最终得出深圳市流感受气温、相对湿度影响的临界值及其预报方程。

【关键词】 流行性感冒； 流感样病例百分比ILI(%)； 气象因子； 预报方程

流感是第一个是实行全球监测的呼吸道传染病〔1〕，近百年来曾多次发生世界大流行，历史上最严重的流感疫情是1919年爆发的西班牙流感，导致2，000万人死亡〔2〕。至今流感的并发症及间接经济损失仍然是很多国家的主要公共卫生问题，是世界各国重点防治的传染病之一〔3，4〕。

流感一年四季都会发生，但发生几率的时间分布却是不均匀的，影响这种"几率分布"的主要环境因素就是气象要素〔5～9〕。不同地域的天气形势有很大的区别，故流感的流行特征也有很大区别，例如美国流感高峰发生在冬末春初〔10〕，泰国发生在夏季〔11〕；我国北方一般在冬季，南方多在冬夏两季〔12〕。深圳市在地理位置上与香港毗邻，两地区域小气候条件相仿，同时深圳市人口高度密集，人群流行性感冒四季均有发生，发病率高，危害大。本文研究了深圳市流感与气象条件间的关系，对深圳市流感进行等级划分，分析了深圳市流感与气象要素的相关性，并探讨了两者间的超前滞后关系，最终得出深圳市流感受气温、相对湿度影响的临界值及其预报方程，为相关部门做好流感防治工作提供有效的科学依据，尽可能减轻流感造成的人体健康及社会经济方面的损失，对社会安定、经济发展都有重要的现实意义 。

1 资料与方法

1.1 资料来源

按照世界卫生组织和国家流感中心推荐的流感样病例定义〔13〕（Influenza?like Illness, 简称 ILI）：体温≥38℃，伴有咳嗽，或咽疼痛、全身疼痛等症状的急性呼吸道感染病例，及全国流感监测方案（试行），在深圳市第一人民医院和深圳市妇幼保健院的内科、儿科、内/儿急诊科和发热科开展流感样病例监测，即通过长期连续地监测流感样病例就诊数占监测点就诊总人数百分比的动态变化情况得出连续完整的流感样病例百分比ILI% 〔13〕。设有专人在上述监测诊室收集ILI就诊人数及监测门诊病例总数，每周由预防保健科专人负责汇总、上报深圳市疾病控制中心（CDC）,市疾控中心专人负责统计核准监测数据。本研究ILI(%)时间序列长度为2003～2007年，总样本个数为255。

气象资料来自中国气象局提供的全国地面气候资料日值数据集，包括深圳市逐日地面平均气压、平均气温、日最高气温、日最低气温、平均相对湿度、最小相对湿度、降水量、平均风速、日照时数共9个气象要素的数据资料，时间序列长度为2003～2007年。

1.2 方法

小波分析可研究时间序列的周期性和阶段性特征，用于比较不同要素时间序列间的内在变化规律。小波分析〔14〕的核心是多分辨率分析, 它能把信号在时间和频率域上同时展开, 可得到各个频率随时间的变化及不同频率之间的关系。同时, 由于小波变换的母函数窗口与频率有关，频率越高，窗口越窄，因此小波变换可以分析出其它方法不能分析出的短波分量，并具有分析函数奇异性的能力。小波分析目前已广泛用于气温变化分析、降水变化分析、降水场空间结构、多尺度分析、洪涝期间的气象要素分析等, 取得了一些成果。

本研究选用的小波母函数为墨西哥帽：

φ(t)=(1-t2)exp (-t2/2) (1)

其傅里叶变换为φ(w)=〖JF(D〗∞-∞φ(t)eiwtd t〖JF)〗 ，对时间序列f(t) , 其连续小波变换为：

Wa,b(f)=〖JF(D〗∞-∞φa,b(t)f(t)d t〖JF)〗 (2)

式中，a为伸缩尺度，b为平移因子，Wa,b(f) 值为小波函数。可以证明，墨西哥帽小波是对Gauss 函数 g(t)=e-r2/2求二阶导数取负而得到，即φ(t)=d2g(t)d t2 ，这时

Wa,t=Waf(t)=f・a3 d2gad t2 (3)

其中，ga(t)=1/ A g ta ，t 等价于b 。小波逆变换可写成：

f(t)=1Cr 〖JF(D〗∞-∞〖JF)〗 〖JF(D〗∞-∞〖JF)〗〔 Wa,b(f)・φa,b(t) / a2 〕da d b (4)

式中，Cr 为常数。扰动尺度(周期或波长)与伸缩尺度(小波的分辨尺度) a的关系为T = 3.974a ，时间尺度L 与a 的关系为L=aπ/ 2 。将小波系数的平方在b 域上积分，即得小波方差：

Wa(P)= 〖JF(D〗∞-∞|Wa,b(P)|2 d b〖JF）〗(5)

可以证明，墨西哥帽小波变换系数的变化趋势与分析信号变化趋势基本一致。如果分析信号为气温，则某一时间尺度的正小波系数区与该时间尺度气候变化的暖位相对应，负小波系数与冷位相对应。本文中小波变换等值线图中的正、负中心分别对应于ILI(%)或气象要素的高、低值中心。

本研究ILI(%)为周合计值，即一周的流感样病例就诊数占就诊总人数的百分比，因此气象要素均以七天为一周计算其周平均值。