Turning points, reproduction number, and impact of climatological events for multi-wave dengue outbreaks

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Abstract

Objectives

To study climatological and public health events which might have affected the 2007 two-wave dengue outbreak in Taiwan, an island with both tropical and subtropical regions, where the 2007 dengue incidence exceeded the combined total of the previous four years.

Methods

A multi-phase Richards model was fitted to weekly cumulative dengue data to pinpoint the turning points of the outbreak. We obtained the ‘initial’ reproduction numbers for the two waves of the outbreak. By means of correlation analysis we explored the possible impact of climatological events on the occurrence of turning points.

Results

Three turning points occurred around early August, late August/early September, and late October/early November. The ‘initial’ reproduction number for the first wave was Ri = 4.67 (95% CI: 0*–10.92), where 0* = max{0, lower bound}, and Ri = 3.93 (95% CI: 1.74–6.13) for the second wave. The highest correlation was between dengue incidence and two climatological variables: maximum temperature at a lag of 5 weeks (r = 0.66 and 0.71) and total precipitation at a lag of seven weeks (r = 0.53).

Conclusions

The first two turning points were partially attributable to two typhoons around early to mid-August that brought a sharp drop in temperature and substantial rainfall. The drop in temperature first drove the dengue incidence down, then the rainfall drove it up at the beginning of fall. In recent years, Taiwan has witnessed increasingly frequent large summer dengue outbreaks that persisted into early winter, perhaps due to warmer autumns. This highlights the possible impact of global warming on the spread of infectious diseases.

Objectifs:

Etudier la climatologie et les événements de santé publique qui pourraient avoir influé sur l'épidémie de dengue à deux vagues en 2007 à Taiwan, une île avec à la fois des régions tropicales et subtropicales, au cours de laquelle l'incidence de la dengue a dépassé le total combiné des quatre années précédentes.

Méthodes:

Un modèle multi phasique de Richards a été appliquéà des données cumulatives hebdomadaires de dengue afin d'identifier les tournants de l'épidémie. Nous avons obtenu les nombres ‘initiaux’ de reproduction pour les deux vagues de l'épidémie. Par le biais d'analyse de corrélation, nous avons exploré l'impact possible des événements climatiques sur l'apparition de tournants critiques.

Résultats:

Trois tournants ont eu lieu: vers début août, fin août/début septembre et fin octobre/début novembre. Le nombre “initial” de reproduction (Ri) pour la première vague était = 4,67 (IC95%: 0* - 10,92), où 0*= max {0, limite inférieure} et Ri = 3,93 (IC95: 1,74 - 6,13) pour la deuxième vague. La corrélation la plus forte était celle entre l'incidence de la dengue et deux variables climatologiques: la température maximale sur un décalage de cinq semaines (r = 0,66 et 0,71) et le total des précipitations sur un décalage de sept semaines (r = 0,53).

Conclusions:

Les deux premiers tournants étaient en partie attribuables à deux typhons vers le début et la mi-août, qui ont entraîné une forte baisse de la température et des précipitations importantes. La chute de la température a d'abord menéà la diminution de l'incidence de la dengue, puis la pluie l'a fait augmenter au début de l'automne. Au cours des dernières années, Taiwan a connu de fortes épidémies de dengue en été de plus en plus fréquentes qui persistaient jusqu'au début de l'hiver, peut-être dues à des automnes plus chauds. Ceci souligne l'impact possible du réchauffement climatique sur la propagation des maladies infectieuses.

Objetivos:

Estudiar los eventos climatológicos y de salud pública que pueden haber afectado los dos brotes epidémicos de dengue del 2007 en Taiwan, una isla con regiones tanto tropicales como subtropicales, en donde la incidencia de dengue en el 2007 excedió el total combinado de los cuatro años anteriores.

Métodos:

Un modelo multi-fase de Richards fue ajustado con datos semanales acumulativos de dengue con el fin de identificar los puntos de inflexión del brote epidémico. Hemos obtenido los número de reproducción “iniciales” para los dos brotes consecutivos. Mediante un análisis de correlación hemos explorado el posible impacto de eventos climatológicos sobre la ocurrencia de puntos de inflexión.

Resultados:

Tres de los puntos de inflexión ocurrieron alrededor de principios de Agosto, finales de Agosto/comienzos de Septiembre, y finales de Octubre/comienzos de Noviembre. El número de reproducción “inicial” para la primera ola fue de Ri=4.67 (95%IC: 0*-10.92), donde 0*=max{0, límite inferior }, y Ri=3.93 (95%IC: 1.74-6.13) para la segunda ola. La mayor correlación era entre la incidencia de dengue y dos variables climatológicas: temperatura máxima en un intervalo de cinco semanas (r = 0.66 y 0.71) y la precipitación total en un intervalo de siete semanas (r = 0.53).

Conclusiones:

Los primeros dos puntos de inflexión eran parcialmente atribuibles a dos tifones ocurridos alrededor de mediados de Agosto que conllevaron a una caída pronunciada en la temperatura y lluvias sustanciales. La caída en la temperatura llevó inicialmente a un descenso en la incidencia del dengue, pero las lluvias resultaron en un nuevo incremento a comienzos del otoño. En los últimos años, Taiwan ha sido testigo de un aumento, cada vez mayor, en la frecuencia de grandes brotes de dengue durante el verano, que tal vez debido a otoños más cálidos, han persistido hasta comienzos del invierno. Esto subraya el posible impacto del calentamiento global sobre la diseminación de enfermedades infecciosas.

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