中国血吸虫病防治杂志(中英文) ›› 2025, Vol. 37 ›› Issue (6): 580-590, 600.
李琴1,郭苏影1,项江玲1,李银龙1,陈先发1,张利娟1,李石柱1, 2,周晓农1, 2,许静1, 2*
LI Qin1, GUO Suying1, XIANG Jiangling1, LI Yinlong1, CHEN Xianfa1, ZHANG Lijuan1, LI Shizhu1, 2, ZHOU Xiaonong1, 2, XU Jing1, 2*
摘要: 目的 分析1990—2020年我国钉螺生境适宜度变化情况并识别对其影响显著的气候因素,为制定血吸虫病防控措施提供参考。方法 以中国疾病预防控制中心寄生虫病防治信息管理系统记录的全部血吸虫病流行村作为研究区域,收集2011—2021年全国螺情数据;于《全国血吸虫病流行病学观测点年报》收集1990—1993年全国螺情数据。另外,利用与钉螺调查数据相同时间段的WorldClim数据库历史逐月气象数据计算研究区域在钉螺春季活跃期(4—6月)、夏蜇期(7—8月)、秋季活跃期(9—10月)、冬眠期(12月—次年2月)的气温和累积降水量及最暖月最高温、最冷月最低温、年温度范围、年降水量、最湿月降水量、最干月降水量、降水季节性、最湿季降水量、最干季降水量、最暖季降水量和最冷季降水量;基于ERA5小时级数据库中每日2 m气温数据计算年均温、等温性、平均日温差、温度季节性、最湿季均温、最干季均温、最暖季均温和最冷季均温;自中国科学院资源与环境科学数据中心获取海拔、坡度、地形和水体距离4个地形变量;自地理遥感生态网获取归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI);自世界土壤协调数据库获取土壤特质相关数据;基于全球人类居住区人口数据集、WorldPop全球人口数据集等数据库获取长时间序列人口密度变量估计值。以重采样方式将上述数据处理为1 km2分辨率数据。基于机器学习模型及2011—2021年我国钉螺孳生数据构建钉螺生态位模型,估计并对比2018—2020年和1990—1993年2个时段研究区域的钉螺生境适宜度,分析生境适宜度的变化趋势。分别计算2018—2020年和1990—1993年数据,采用神经网络、支持向量机(support vector machine,SVM)、朴素贝叶斯、决策树(classification and regression tree,CART)和极端梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)5种模型进行建模分析,计算模型灵敏度、特异度和受试者工作特征曲线下面积(area under the curve,AUC),并选择最优模型进行分析。计算沙普利加性解释(Shapley additive explanations,SHAPs),估计各变量对模型预测结果的平均贡献度;采用pdp包构建局部依赖模型(partial dependence plots,PDPs),分析钉螺生境适宜性对单变量的响应。基于历史气候数据和当前非气候数据,采用2011—2015年数据训练所得模型生成反事实情景地图。比较反事实模拟结果与2018—2020年实际钉螺生境适宜度,定量评估气候变化在1990—2020年对钉螺生境适宜度的影响。结果 我国有螺面积从2011年的3 726.641 km2降至2015年的3 562.876 km2,随后又回升至2021年的3 692.687 km2。XGBoost模型的AUC值为0.983,灵敏度和特异度分别为0.993和0.915,选择该模型用于后续分析。通过计算SHAPs并结合PDPs分析发现,影响我国钉螺生境适宜度的4个最重要气候因素依次为最冷季均温[1.489 ℃,95%可信区间(confidence interval,CI) :(1.105 ℃,1.875 ℃)]、最湿季降水量[0.706 mm,95% CI:(0.275 mm,1.138 mm)]、日温差均值[0.610 ℃,95% CI:(0.423 ℃,0.797 ℃)]和最暖季降水量[0.388 mm,95% CI:(0.199 mm,0.577 mm)]。模型分析结果表明,1990—2020年长江流域生境适宜度下降面积占长江流域总面积的12.201%[95% CI:(11.588%,12.830%)],东部沿海和高纬度地区钉螺适宜生境扩张区域占长江流域面积的10.009%[95% CI:(9.380%,10.637%)]。长江下游地区钉螺适宜生境增幅较大,浙江省和江苏省适宜度上升面积分别占全省总面积的68.233%[95% CI:(67.463%,69.002%)]和57.648%[95% CI:(56.878%,58.417%)]。长江中游地区钉螺生境适宜度整体降低,其中安徽省和湖北省钉螺适宜度降低的面积分别占全省面积的45.784%[95% CI:(45.015%,46.554%)]和33.307%[95% CI:(32.538%,34.077%)]。长江上游四川省、云南省以及广东省、广西壮族自治区和福建省钉螺生境适宜度上升面积占全省总面积的2.461% ~ 6.166%,下降面积占全省总面积的0.890% ~ 11.891%,变化幅度相对较小。通过反事实分析发现,长江流域因气候变化导致的钉螺生境适宜度增高的区域占流域总面积的20.738%[95% CI:(19.968%,21.507%)],适宜度下降的区域占4.678%[95% CI:(3.909%,5.448%)]。结论 1990—2020年我国钉螺生境适宜度下降和上升区域面积相当,其中适宜度下降区域主要集中于长江流域中游地区,适宜度上升区域主要位于东部沿海及高纬度地区。气候变化是驱动我国钉螺生境适宜度增高的主要因素。
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