人类历史上6次流感大爆发及其统计特征（2）

                      吉林大学：杨学祥，杨冬红

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疫病发生与太阳活动有关？

中国科学杂志社

2023-03-29 14:42:00

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中国科学院地质与地球物理研究所魏勇研究员团队，联合中国科学院北京基因组研究所李明锟研究员等，利用近两千年来中国古代疫病的历史记录，统计分析了流行病的发生率与太阳黑子变化趋势的相关性，研究结果表明，疫病指数和太阳黑子数具有相似的周期性变化和一致的长期趋势。该成果已在《中国科学：地球科学》2023年第1期发表，论文第一作者为陈思博士，通讯作者为魏勇研究员。

地球系统的能量大部分来自太阳，地球生物圈的变化必然与太阳活动有关。但是，太阳活动与流行病之间的关系这一关乎人类命运的基本问题仍然是一个未解之谜。流行病是具有高度传染性和广泛传播性的疾病，对人类社会的发展具有重大影响。历史上曾发生许多严重的流行病灾难性地破坏人类社会和文明的发展。尽管现代社会拥有发达的科学技术，人类也未能阻止流行病的侵袭。

古籍中的疫病记录

关于太阳活动与流行病之间的关系一直是科学家不断探索的问题，但是前期的研究大多仅分析了百年尺度（数据分布在公元1700~2019年间，约200~300年长度）的流行病学数据集和基于现代观测的太阳黑子数据。这个时间跨度不足以研究流行病与太阳活动之间在千年尺度上的相关性变化。太阳活动除了有Schwabe周期变化，还表现在其他多种时间尺度的变化，特别是在太阳活动极小期间，太阳活动周期的长度会发生变化。流行病的爆发和传播是高度复杂的过程，通过对更长期历史记录的研究可以了解太阳活动是否在流行病的广泛发生中起作用。

在中国古代历史文明时期，关于疫病的记载丰富且错综复杂，疫病具有伤亡严重、传染性强、发病范围广的特点，也称流行病。《中国古代疫病流行年表》汇编了过去近2000年的疫病记录，预先过滤了小尺度人群水平的疾病，以低比率排除小规模地方病，同时保留具有流行病特征的记录。文章研究团队对这些数据进行了过滤并重组，得到了公元0~1840年疫病指数（图1）。太阳活动水平则采用了利用树轮重构的太阳黑子数表征。

图1 公元0~1840年疫病指数(a)、太阳黑子数(蓝线)和疫病指数(黑线)对比(b)的时间序列

中国古代疫病发生与太阳活动相关

为了研究疫病指数与太阳活动之间的关系，应用小波分析发现疫病指数和太阳黑子数在时频域上具有一致性（图2）。同时利用经验模态分解的方法分析了流行病的发生与太阳黑子的周期性和长期趋势的相关性，研究结果表明，疫病指数和太阳黑子数具有相似的周期性变化，它们的趋势变化也具有较好的一致性，且多数模态显著性水平都高于90%（图3）。

图2 公元0~1840年疫病指数和太阳黑子数的小波谱和小波相干性(WTC)分析

图3 公元0~1840年期间疫病指数和太阳黑子数EEMD分解时间序列与显著性检验

(a) 是太阳黑子数与疫病指数的模态分解序列; (b)是太阳黑子数的显著性水平; (c)是疫病指数的显著性水平

这项研究促进了对流行病长期变化的认识，也为今后寻找流行病与太阳活动变化的关系以及流行病长期变化的机制提供契机，为流行病预警特征提供了参考。值得说明的是，流行病与太阳活动的关系是一个需要进一步探索的、多学科交叉的前沿科学问题，我国古代丰富的历史文献资源为流行病学研究提供了极好的契机，未来仍需要加强跨学科交叉研究来揭示其潜在机制。

https://new.qq.com/rain/a/20230329A04N2L00

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