流感世界大流行的形势、特征和预测

                          杨学祥，杨冬红

1.    病毒变异的严峻形势

针对近期国外出现的新型冠状病毒，质检总局2012年9月29日发布公告，要求检验检疫机构加强对来自沙特阿拉伯王国等地区人员体温监测，发现具有急性呼吸道症状的嫌疑者采取医学措施，以防范新型冠状病毒传入国内^[1]。

据澳大利亚《每日电讯报》9月26日报道，加拿大公共卫生部门官员9月25日宣布，安大略省一名男子被诊断患上新型猪流感。这名成年男性患者是在“近距离与猪接触”后患病的。他感染的病毒为猪流感病毒的新型变种。

http://news.ifeng.com/world/detail_2012_09/26/17911888_0.shtml

中广网北京9月27日消息中东近日确诊的两例新型冠状病毒，引起外界高度关注。此后，又有消息称，丹麦也发现了6名疑似感染新型冠状病毒的患者，这些患者中有4人来自同一个家庭，父亲来自沙特阿拉伯，另一名与该家庭无关的患者来自卡塔尔。目前最新的消息显示，丹麦的这6名疑似患者已经排除了感染新型冠状病毒的可能性，确诊为流感。

来自香港卫生署卫生防护中心的最新消息显示：香港将在近日将新型病毒列为法定传染病。所谓未雨绸缪，不夸大风险，也不掉以轻心。

http://news.sina.com.cn/w/2012-09-27/083025264443.shtml

美国中文网2012年8月12日报道，美新型猪流感病毒致165人死亡。美联社称，感染新型猪流感病毒变种H3N2v的人数已增加了五倍。这种新病毒的感染者在今年七月首次确诊，大多数感染者与农业集市有关，并且有病猪接触。感染者只有轻微的症状，目前还不能在人与人之间传播。值得关注的是：新病毒H3N2v的基因可能变异自2009年大爆发的H1N1型流感病毒基因，它比普通猪流感病毒更具传染性。

http://www.afinance.cn/new/gjcj/201208/477774.html

最近一个时期流感病毒变异的消息不断，天文和气象条件是变异多发的原因。

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=617378

2.    流感爆发预测的困难在哪里？

尹传红在2010年3月6日指出，全球已经有超过16200人死于甲型H1N1流感。甲流病毒至今仍然是世界范围内最主要的流感病毒。流行病学家认为，流感的传播有高潮也有低谷，不排除将来出现第三轮甚至第四轮甲流传播。新型流感病毒暴发后起伏不定，依赖人类行为、气候条件甚至其他微生物的竞争等变量。这使得它们成为流行病学重要的未解之谜之一。天气预报必须依赖于大气环流及海洋的恰当模型等，而流行病预报的困难在于很难建立起精确而科学的感染模型。按照概率论与数理统计专家的说法，只有特定的一系列事件发生后流行病才暴发：由于每一事件都有一定的发生概率，因此疾病的暴发也就具有一个平均或预期的发生概率。为了预测流行病，我们需要建立准确的流行病发展的数学模型。要建立数学模型，就得了解整个链条中的每一环节及其各自的发生概率，然后将所有环节的发生概率与特定区域所有相关人员的总数相乘，即可测算出整个事态发展的预期结果。

可问题是，从统计学角度分析，这样一个模型中存在太多的参数，而每一个参数又变化繁多，对于各个参数的估量也有着太多的不确定性，因此，总体而言这一预测就得打一个很大的折扣——无法准确预测出流行病的暴发。换句话说，尽管导致传染病暴发的因素广为人知，但疫情预报却几乎是不可能的。病毒学家和公共卫生官员普遍认为，新的疾病大流行几乎无法避免，他们也无法预测它何时发生^[2]。

3.    流感爆发的历史数据

据杨海等人研究，马流感（EI）：H₁N₁和H₂N₂多见，1890年、1900年两次世界流行均为EI所致（第一次和第二次流感大流行）。我国和前苏联1974-1977年（第六次世界流行）在远东地区爆发的俄罗斯流感即与此有关（EII），在马属动物间流行后相继在人间发生相同亚性感染。猪流感（SI）：常以H₁N₁多见，1914-1918首发于美国的西班牙流感即为SI所致（第三次世界流行），数百万头猪发病，数千头死亡，随后1918年2月于堪萨斯地区人群爆发，4月随同盟军远征军传播至法国，5月传至西班牙、非洲、俄罗斯、中国，1919年传到新西兰、澳大利亚，历时一年，为最严重的世界流行。禽流感（AI）：1878年意大利首发报告，1959年苏格兰鸡中首先发现H₅N₁，此后多次爆发。1997年5-12月，香港出现禽流感人感染18例，6例死亡^[3-5]。1957-1958年爆发亚洲型流感（第四次世界流行）、1968-1969年爆发香港型流感（第五次世界流行）^[6-7]。2009年4月由墨西哥开始了流感爆发第七次大流行。

表1 世界历次流行亚型和首发地统计表^[3-4]

注：带*号两项是笔者加的，带#号者为最强爆发。

据网上资料，严重急性呼吸综合征（Severe Acute Respiratory Syndromes），又称传染性非典型肺炎，简称SARS，是一种因感染SARS冠状病毒引起的新的呼吸系统传染性疾病。主要通过近距离空气飞沫传播，以发热，头痛，肌肉酸痛，乏力，干咳少痰等为主要临床表现，严重者可出现呼吸窘迫。本病具有较强的传染性，在家庭和医院有显著的聚集现象。首发病例，也是全球首例，于2002年11月出现在广东佛山，并迅速形成流行态势。2002年11月－2003年8月5日，29个国家报告临床诊断病例病例8422例，死亡916例。报告病例的平均死亡率为9.3%。

4.    世界流感大流行的统计特征

吕厚东和李荣华通过对太阳活动周期与世界性流感流行关系的研究，发现历次世界性流感流行均在太阳黑子的极值年或退后一年，二者之间具有明显的周期性。他们对与流感病毒抗原变异性有关的物理因素进行了探讨^[8]。

表2 世界流感大流行周期和亚周期及相关条件表

（杨冬红，杨学祥）

前人最早的统计研究表明，流感与太阳活动峰年相关。最近的研究表明，流感世界大流行不仅发生在太阳活动最强时期，而且也发生在太阳活动最弱时期。1889-1890年流行性感冒第一次全世界大流行是在太阳黑子活动低值期（1889年为6.3；1890 年为7.1），1900年流感流行也是发生在太阳黑子活动低值期（1900年为9.5，1901年为2.7），1918-1919年“西班牙流感”即流行性感冒第二次全世界大流行为太阳黑子活动次高值期（1917年为103.9；1918年为80.6；1919年为63.6），1957-1958年“亚洲流感”为太阳黑子活动最高值期（1957年为190.2；1958年为184.8），1968-1969年“香港流感”为太阳黑子活动最高值期（1968年为105.9；1969年为105.5），1977年“俄罗斯流感”为太阳黑子活动次低值期（1976年为12.6；1977年为27.5）。太阳活动高值可促发病毒突变，低值有利于病毒大量繁殖^[6-7]。

进一步的研究发现，世界性流感暴发并不严格按照太阳黑子周期发生，而是间隔性地发生在拉马德雷冷位相时期，在拉马德雷暖位相时期没有世界性流感大流行^[6-7]。

综合1890-2004年的数据，我们可以得到流感大流行的6大气候特征：处于拉马德雷冷位相时期及其边界；前一年或前两年为中等强度以上的拉尼娜年；20世纪50-70年代同时为中国强沙尘暴年；前后一年或当年为中国东北地区冷夏年（20世纪50-70年代同时为严重低温冷害年）；当年为中等强度以上的厄尔尼诺年；当年为太阳黑子谷年m或峰年M，m-1年，m+1年或M+1年。 1889-1890年、1900年、1918-1919年、1957-1958年、1968-1969年和1977年的禽流感爆发都满足这6大条件，同时，在1890年以来，满足这6大条件的只有以上6次爆发^[6-7]。

拉马德雷冷位相、太阳黑子极值、强厄尔尼诺、强拉尼娜、强沙尘暴、严重低温冻害是预测流感爆发的六大参数，这表明，流感爆发与天文条件和气候变化密切相关。

1998年6月-2000年8月发生了强拉尼娜事件，2002年发生了弱厄尔尼诺事件，2003年发生了弱拉尼娜现象（没有达到拉尼娜事件标准），2004年发生了弱厄尔尼诺现象（没有达到厄尔尼诺事件标准），2006年发生了弱厄尔尼诺事件。这是1999-2006年禽流感在全球一再发生但没有形成大爆发的原因。

5.    太阳黑子峰值和谷值的预测精度

太阳黑子活动具有11年平局周期，实际周期变动在9-13年之间，因而预测有两年的误差。1996年是上一周期的太阳黑子谷年，根据11年周期，2007年被预测为下一个太阳黑子谷年。事实上，2009年是太阳黑子谷年，周期延长为13年。这是道尔顿极小期结束以来首次发生的异常现象，可能预示太阳黑子延长极小期又将到来。这给太阳黑子的预测带来新的不确定性。

太阳黑子实际变化周期为9-13年，用日食-厄尔尼诺系数预测拉尼娜和厄尔尼诺的发生也有两年误差。必须根据太阳黑子、拉尼娜、厄尔尼诺事件实际发生年份及时矫正，才能准确预测流感暴发的时间。表2已根据太阳黑子、厄尔尼诺、拉尼娜的最新数据做了相关调整，作出新的预测，调整部分用红色表示。

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6.    厄尔尼诺和拉尼娜的预测精度

根据林振山等人的日食-厄尔尼诺系数理论，2005、2008、2011、2015、2018年是可能的厄尔尼诺年，2007年、2010、2013-2014年、2016-2017年是可能的拉尼娜年，预测具有1-2年误差。实际上，2006年发生了弱厄尔尼诺，2009年发生了强厄尔尼诺，2007年和2010年发生了强拉尼娜、2011年发生了弱拉尼娜。2012年厄尔尼诺正要发生。

根据WSG最新提供的1948-2020年日食-厄尔尼诺系数校对值和2020-2040年日食-厄尔尼诺系数计算值，可以得出2010-2040年拉尼娜和厄尔尼诺预测的最新结果。

表3  2010-2040年拉尼娜和厄尔尼诺预测

注：日食-厄尔尼诺系数负值为负数两年累加值，日食-厄尔尼诺系数正值为正负系数累加值。

2010-2040年可能发生厄尔尼诺的年份为2011-2012、2015、2018、2022、2029-2030、2033、2036-2037、2040年；可能发生拉尼娜的年份为2010、2013、2016、2019、2023-2024、2028、2031、2034、2038年。

WSG计算的日食-厄尔尼诺系数的可靠性可以从2010年的拉尼娜预测得到证实。原计算值为-1，发生拉尼娜的可能性不大；新计算值为-3，发生拉尼娜事件的可能性最大，这被实践所证实。

根据太阳黑子11年周期，2013、2024、2035年预测为太阳黑子峰年，2020、2031、2041年为太阳黑子谷年。根据流感暴发的六大气候特征，以下组合爆发流感的可能性较大：

2010-2013年（拉尼娜、厄尔尼诺、峰值）、2013-2015年（拉尼娜、峰值、厄尔尼诺）、2015-2018年（峰值、拉尼娜、厄尔尼诺）、2028-2031年（拉尼娜、厄尔尼诺、谷值）、2031-2033年（拉尼娜、谷值、厄尔尼诺）、2031-2035年（拉尼娜、厄尔尼诺、峰值）。

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7.    2009年流感爆发预测的误差

我们在2006年和2007年发表文章指出，如果2007年是太阳黑子谷年m，2006-2007年预测为拉尼娜年，2008年则是m+1年，预测为厄尔尼诺年，2008年为夏季强潮汐南北震荡持续天数异常年（44天），在拉马德雷冷位相时期的厄尔尼诺年（2000-2030年内）和太阳黑子极值年易发生低温冷害。这样，2008年就具有较高的概率发生流感爆发。2006-2008年是否是强拉尼娜与强厄尔尼诺相互转换是禽流感是否爆发的关键。2007年的拉尼娜现象及其伴随的强沙尘暴，为2007-2008年的禽流感孕育和爆发增大了发生几率^[6-7]。

我们在2003-2006年三年期间，预测2006年（已发生），2008年、2011年、2018年为厄尔尼诺年，2007年（已发生）、2010年、2013-2014年、2016-2017年为拉尼娜年，2007年、2011年、2018年为太阳黑子极值年，2008年、2011年、2018年可能为流感爆发年^[6-7]。

即将爆发的厄尔尼诺事件将敲响流感大流行的警钟^[7-10]！

由于2007-2008年的拉尼娜后延到2009年4月结束，预测中的2008年厄尔尼诺也后延至2009年（见图1）。我们在2008年初已经估计到后延的可能。2009年3-4月是拉尼娜减弱并向厄尔尼诺过渡时期，猪流感的发生绝非偶然。关注下一次厄尔尼诺事件的发生^[9-10]。

事实上，2008-2009年是太阳黑子谷年，比科学家的事前预测晚了1-2年，2009年发生了厄尔尼诺事件，比林振山等人的预测晚了一年，2009年爆发了世界流感，比我们的预测晚了一年。流感大流行的6大气候特征得到验证^[6-12]。

2009年流感爆发预测的误差主要来自太阳黑子谷年预测的误差和厄尔尼诺预测的误差，1年的误差在原定的误差范围之内，因为后两者的误差为1-2年，特别是太阳黑子周期突然发生延长，它表明类似道尔顿太阳黑子延长极小期的低温期正在到来，强度稍弱^[13-14]。

按照概率论与数理统计专家的说法，只有特定的一系列事件发生后流行病才暴发：由于每一事件都有一定的发生概率，因此疾病的暴发也就具有一个平均或预期的发生概率。我们运用统计特征法预测流感大流行，不需要计算其概率，把相关事件的有序发生作为预测指标，取得了很好的预测效果。我们称之为统计特征法。

在统计特征法中，厄尔尼诺事件和拉尼娜事件是流感大流行和严重低温冻害的前期特征，所以，准确预测厄尔尼诺事件和拉尼娜事件对防灾减灾非常重要。2011-2012年、2015-2016年和2018-2019年可能发生厄尔尼诺事件，2013-2014年、2016-2017年可能发生拉尼娜事件，2012-2013年流感爆发的强度有加剧的可能^[15]。

8.    2012-2015年是病毒变异和流感增强的敏感时期

研究表明，在拉马德雷冷位相时期，在太阳黑子峰年附近的强厄尔尼诺年易发生流感大流行，前一至两年有强拉尼娜事件发生。如1918-1919年、1957-1958年、1968-1969年。太阳黑子峰年导致病毒变异增强。

2010-2011年发生了强拉尼娜事件，如果2012-2013年发生了中等强度以上的厄尔尼诺事件，则2013年的太阳黑子峰年有极高的概率导致流感爆发强度的增强；如果2012年发生弱厄尔尼诺事件，流感爆发增强的危险也没有过去，因为2013-2014年可能发生强拉尼娜事件，2015年可能发生强厄尔尼诺事件，2013年可能是太阳黑子峰年，流感爆发强度仍然可能继续增强。

    2012-2015年是流感爆发强度增强的敏感时期，也是病毒变异时期：2013年预测为太阳黑子峰年，2012年和2015年预测为厄尔尼诺年，2010-2011年发生了强拉尼娜事件，2013-2014年预测为拉尼娜年，它们的组合都满足流感爆发的主要条件。

最近一个时期流感病毒变异的消息不断，天文和气象条件是变异多发的原因。

关注流感世界大流行的气候特征和预测实践（见表2）。

参考文献

1.       廖爱玲。我国监测来自沙特等人员体温 防新型冠状病毒。2012年09月30日02:19  新京报。http://news.sina.com.cn/c/2012-09-30/021925284874.shtml

2.       尹传红。疫情预报难在哪里。2010-03-06 13:04:00　来源: 北京晚报(北京)。http://news.163.com/10/0306/13/613I1R0K000146BB.html

3.       杨海, 范来福, 刘继锋. 禽流感和流感的关系、起源、变异和对策[J]. 职业与健康. 2004, 20（10）: 87-89

4.       于恩庶，徐秉锟，主编。中国人兽共患病学[M]。福州：福建科技出版社，1988。233。

5.       Terrence M. Tumpey, Christopher F. Basler, Patricia V. Aguilar, et al. Characterization of the Reconstructed 1918 Spanish Influenza Pandemic Virus [J], Science. 2005, 310: 77 – 80

6.       杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温[J]。地球物理学进展。2006，21（3）：1023-1027

7.       杨冬红，杨学祥。流感世界大流行的气候特征。沙漠与绿洲气象。2007，1（3）：1-8

8.       吕厚东，李荣华。流感病毒与太阳活动周期。《医学与哲学(人文社会医学版)》，1991年05期。

9.       杨学祥. 猪流感敲响了警钟：下一次厄尔尼诺与世界流感爆发. 发表于 2009-4-25 7:01:14 科学网。http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=228052

10.   杨学祥。流感爆发正当时：关注太阳黑子极值2009年和2012年。2009-4-26 科学网。http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=228226

11.   Yang Xuexiang, Yang Donghong. Upgrade influenza pandemic warning: possible pandemic next year.2008-01-27.View Single Post. http://www.flu.org.cn/scn/news-14085.html

12.   杨学祥。流感大流行预警：2008年可能发生流感大流行（重发）.2009-4-29 17:39 科学网。http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=228945

13.   杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934.

14.   杨学祥。北京历史上极寒与太阳黑子和潮汐对比。2010-10-15 10:49 科学网。http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=373512

15.   杨冬红，杨德彬。日食诱发厄尔尼诺现象的热-动力机制。世界地质。2010，29（4）：652-657.