武汉地区气象数据与新型冠状病毒肺炎(COVID-19)发病情况的相关性研究

孔令豪 陶国水 陆曙 孔令晶 彭健 陈冰俊

摘要  目的：基于武汉市2020年1月20日至2020年2月11日气象数据与COVID-19每日发病病例，探索气象因子变化与COVID-19发病关系。方法：统计武汉市卫生健康委员会从2020年1月20日至2020年2月11日发布每日新增确诊COVID-19病例人数。采用五日滑动平均法处理每日平均风速、平均气温、平均相对湿度、每日降水量。采用散点图分析和关联性分析计算COVID-19发病与气象因素的关系。结论：武汉市2020年1月20日至2020年2月11日时段，每日平均气温与COVID-19发病呈正相关（r气温=0.540， P <0.01），当平均气温大于6.16 ℃时候，每日COVID-19发患者数较多。

关键词  2019冠状病毒病肺炎（COVID-19）;疫病;武汉市;气象因子;传染病发病规律

Correlation between Meteorological Data and Incidence of Coronavirus Disease 2019 in Wuhan

KONG Linghao1，2，TAO Guoshui1，2，LU Shu1，2，KONG Lingjing2，PENG Jian1，2，CHEN Bingjun1，2

（1 Nanjing Traditional Chinese Medicine University Wuxi Affiliated Hospital，Wuxi 214071，China;2 Wuxi Institute of Longsha Medical School，Wuxi 214071，China）

Abstract Objective： To explore the relationship between the changes of meteorological factors and the incidence of Coronavirus Disease 2019（COVID-19） based on weather data of Wuhan and the daily incidence of COVID-19 from January 20，2020 to February 11，2020. Methods： The number of newly confirmed COVID-19 cases daily released by Wuhan Municipal Health Committee from January 20，2020 to February 11，2020 were counted.The five-day slide average method was used to deal with the daily average wind speed，average temperature，average relative humidity，and daily precipitation.Scatter plot analysis and correlation analysis were used to calculate the relationship between the incidence of COVID-19 and meteorological factors. Conclusion： from January 20，2020 to February 11，2020 in Wuhan，the daily mean temperature was positively correlated with the incidence of COVID-19（r=0.540， P <0.01）.When the average temperature was higher than 6.16°c，the daily incidence of COVID-19 was higher.

Keywords  Coronavirus Disease 2019; Epidemic situation; Wuhan; Meteorological Factors; Regularity of infectious disease attack

中图分类号：R226;R254.3;R256.19;R512.99 文献标识码：A  doi： 10.3969/j.issn.1673-7202.2020.04.009

2019年12月以来湖北省武汉市接连发现多例不明原因肺炎，世界卫生组织（WHO）确认并命名为新型冠状病毒疾病（Coronavirus Disease 2019，COVID-19），国家疾病预防控制中心已宣布将该病纳入国家“乙类”传染病，采取“甲类”传染病防控措施。2月11日，世界卫生组织宣布将新型冠状病毒感染的肺炎命名为“COVID-19”[1]。截至2月11日24时，全国31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团累计报告确诊病例44 653例，累计死亡病例1 113例[2]。湖北省累计报告新冠肺炎病例33 366例，其中：武汉市19 558例。全省累计死亡1 068例，武汉市820例[3]。本病属于中医疫病范畴。作为一种新发疫病，中医学术界对其中医证候病机认识各异，有湿疫、寒疫、湿热疫、寒湿疫等多种观点[4-7]。既往研究提示气象变化与传染病的发生、流行有一定关系，与中医学《黄帝内经》中的五运六气学说相符[8-10]。五运六气理论系统描述了自然气象的变动规律以及这种变动对生命活动及疾病发生的影響，集中体现了中医学“天人合一”的整体观思想[11-12]，学者研究湖北地区气象变化，认为部分传染病的发病与运气盛衰有关[13]。武汉市作为本次疫情发源地，其疫情发展态势，关乎全国疫情防控策略的部署。本研究基于武汉市气象数据与COVID-19发病情况，以探索气象因子变化与COVID-19发病之间的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究选取2020年1月20日至2020年02月11日武汉市卫生健康委员会发布每日新增确诊COVID-19病例作为研究对象。确诊病例诊断标准符合《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》（试行、试行第二版、试行第三版、试行第四版、试行第五版）中诊断标准。

1.2 气象资料 湖北省气象服务中心提供2020年1月20日至2020年2月11日的气象因素资料，包括每日的平均风速、平均气温、平均相对湿度、降水量4项气象指标。

1.3 研究方法 统计武汉市卫生健康委员会从2020年1月20日至2020年2月11日发布每日新增确诊COVID-19病例人数。气象数据处理方法采用五日滑动平均法[14]。

1.4 统计学方法 采用SPSS 21.0、MicroExcel 2010统计软件对COVID-19病例资料和气象资料进行统计分析。采用散点图分析和关联性分析计算COVID-19发病与气象因素的关系[15]。

2 结果

2.1 COVID-19在2020年1月20日至2020年2月11日时间段分布特征 1月20日至1月26日期间武汉市COVID-19每日新增病例数较少，1月27日到2月11日每日新增COVID-19病例较多。见图1。对2020年1月20日至2020年2月11日时间段气象数据的平均值以及COVID-19病例数取标准化值，进行描述分析。按照公式z=（x-μ）/σ计算标准分数，其中z为标准分数;x为某一具体分数，μ为平均数，σ为标准差，结果见图2。

2.2 COVID-19病例数与各气象因素之间的散点图分析

2.2.1 五日滑动平均气温气温与COVID-19发病的关系 对气温与COVID-19的关系进行分析，发现平均气温与COVID-19发病呈正相关（r气温=0.540， P <0.01）。见表2。随着气温升高，COVID-19每日发患者数也随之上升。见图3。

2.2.2 五日滑动平均湿度、平均风速以及每日降水量与COVID-19发病的关系  受五日滑动平均相对湿度和风速以及每日降水量影响的COVID-19每日发患者数分布过于散乱，COVID-19每日发患者数与五日滑动平均相对湿度和风速以及每日降水量之间无统计学意义（ P >0.05）。见表1。因此COVID-19发病与相对湿度及风速无明显相关性。见图4、5、6。

2.3 COVID-19病例数与气象数据的关联性分析   经过研究发现五日滑动平均气温与COVID-19发病密切相关，进一步进行灰色关联性分析。分析步骤如下：1）对原始数据初值化：用每个数列的每一个数据除以数列的平均值。2）求差序列：对原始数据初始化后设置一个系统特征序列：yj=[yj（1），yj（2），…，yj（k）]，（j=1;k=1，2，…，23）;行为序列：xi=[xi（1），xi（2），…，xi（k）]，（i=1;k=1，2，…，23）;计算xi与yj的第k个指标的绝对差即差序列：△ji（k）=丨yj（k）-xi（k）丨。3）计算两极差：第k个指标中△ji（k）的最大差和最小差即两极差M=max△ji（k），m=min△ji（k），4）计算关联系数和关联度rji：关联系数：rji（k）= m+ζM △ji（k）+ζM （ζ=0.5），关联度：rji（k）= 1 n nk=1rji（k）。各数据处理结果见表3～6。从表5可以看出，两极差为：M=max△ji（k）=1.418，m=min△ji（k）=0.088，显示关联度r11=0.644，从而可以看出COVID-19的发病与平均气温有较大的关联性。

2.4 五日滑动平均气温对COVID-19发病的影响   从表3、图7中可以看出当平均气温大于6.16 ℃时候，每日COVID-19发患者数较多。

3 讨论

3.1 气象因素与传染病发病流行有相关性 传染病的发生和流行是多种气象因素共同作用的结果，各种气象因素以及各因素之间的交集反映了季节的发病特征。传染病的季节高发性反馈出其发病规律和流行特征。不同的气象因子对传染病流行的影响程度不同，传染病的发病存在着周期变动规律，通过观察气象的变化情况可以预知传染病的流行情况[16]。有研究表明日平均气温与甲型H1N1阳性率存在显著的负相关关系，相关系数ρ=-0.945 8（ P <0.05）[17]。郭萃等[18]研究表明气温、日照时数化及降雨量对痢疾有滞后且非线性的影响;气温和相对湿度对手足口病有滞后且非线性的影响;气温、相对湿度以及风速都是影响肺结核发病率的重要因素。本研究根据2020年1月20日至2020年2月11日武汉地区气象数据与COVID-19发病情况分析得出发现每日平均气温与COVID-19发病呈正相关（r气温=0.540， P <0.01）。虽然平均风速、平均湿度以及每日降水量与COVID-19发病在相关性上无统计学意义，但是由于传染病的发生和流行是多种气象因素共同作用的结果，需要进一步探讨分析4种气象因子相互作用下与COVID-19发病之间联系。

3.2 COVID-19的证候特点与气象因子关系 目前中医学术界对COVID-19的病因病机认识侧重于“寒湿疫”范畴，病位在肺、脾，可累及心、肝、肾。王永炎[19]等从武汉气候条件可以分析本次疫病的主要病因是伏燥在先，寒或湿寒居后，而气候失时，燥热湿寒的时空环境产生的疫毒邪气错综其中，与伏燥和寒邪或湿寒邪气夹杂而居于首要地位。顾植山教授[20]认为COVID-19存在“伏燥”病因。有研究[21]表明北京地区COVID-19患者的中医病性为“湿热证”，舌质红和苔黄说明热象突出，“热重于湿”更多见。本研究根据武汉地区气象数据可知在2020年1月20日到2020年2月11日期间气候的平均温度为6.12 ℃，高于前2年同期平均气温1.50 ℃（2018年），4.52 ℃（2019年）。有研究表明2019年7月20日以来至11月底，以武汉为首的鄂东地区气温较常年同期偏高，造成该地区发生近40年来最为严重的伏秋连旱，1月平均气温偏高0.8 ℃，在2020年1月20日至2020年2月11日期间段内COVID-19发病与平均气温成正相关的原因可以考虑到COVID-19存在“伏燥”病因，且对于湿邪为患，气温升高，易加快入里郁而化熱进程。2020年1月湖北省出现3次较大范围雨雪过程，相对湿度偏大8%，排历史同期第一位，燥湿寒温起伏，气候变化较大[19]，在2020年1月20日到2020年2月11日期间气候的平均湿度为83.95%，高于前2年同期平均湿度71.15%（2018年），82.86%（2019年），与COVID-19属于中医学“寒湿疫”证候相符合。

针对COVID-19发病与流行情况，不仅要考虑到气象因素相关，还与国家采取的管控政策、以及医疗救治等因素密切联系。本研究下一步可以扩大研究时间范围、总样本量，建立气象数据与COVID-19发病预测模型，并深度结合《黄帝内经》五运六气学说分析，以便更好为COVID-19防控提供决策参考。

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（2020-02-28收稿 责任编辑：王明）

基金项目：2019年无锡市“太湖人才计划”国际国内顶尖医学团队项目（锡组通[2019]68号）;第六批全国老中医药专家学术经验继承工作项目（国中医药人教发[2017]29号）作者简介：孔令豪（1993.03—），男，硕士研究生在读，研究方向中西医防治恶性肿瘤，E-mail：1530371289@qq.com通信作者：陆曙（1963.05—），男，博士后，主任中医师，博士研究生导师，研究方向：心血管基础与临床、五运六气研究，Tel：（0510）85106270，E-mail：lushu@medmail.com.cn;陶国水（1981.12—），男，硕士，副主任中医师，研究方向：五运六气研究，Tel：（0510）85106270，E-mail：taoguoshui@sina.com