Πρόβλεψη του κινδύνου της ελονοσίας στο Αφγανιστάν με τη χρήση τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Στόχος
Η ελονοσία είναι ένα σημαντικό πρόβλημα για τη δημόσια υγεία στο Αφγανιστάν. Επί του παρόντος, περίπου το 60% του πληθυσμού, ή σχεδόν 14 εκατομμύρια άνθρωποι, ζουν σε ενδημικές για την ελονοσία περιοχή. Το ποικιλόμορφο τοπίο και το έδαφος του Αφγανιστάν συμβάλλουν στην ετερογενή επικράτηση της ελονοσίας σε όλη τη χώρα. Η κατανόηση του ρόλου των περιβαλλοντικών μεταβλητών για τη μετάδοση της ελονοσίας μπορεί να προωθήσει την προσπάθεια για το πρόγραμμα ελέγχου της ελονοσίας.
Μέθοδος
Ορισμένες περιβαλλοντικές παράμετροι είναι γνωστό ότι έχουν συγκεκριμένους ρόλους στην μετάδοση της ελονοσίας. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία, οι βροχοπτώσεις και η υγρασία επηρεάζουν τον πολλαπλασιασμό και την επιβίωση των φορέων της ελονοσίας. ορυζώνες, υδατικοί όγκοι και άλλοι τύποι κάλυψης γης συνδέονται με τους οικότοπους προνυμφών ορισμένων ειδών-φορέων της ελονοσίας. Επειδή όλες αυτές οι περιβαλλοντικές παράμετροι μπορούν να μελετηθούν από δορυφόρους, μέσω τηλεπισκόπησης και Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (GIS) αποτελούν πλέον τα βασικά εργαλεία για την ανάλυση, μοντελοποίηση και πρόβλεψη μετάδοσης της ελονοσίας. Κλιματικές προγνώσεις που χρησιμοποιούν δορυφορικά δεδομένα για να προβλέψουν τις κλιματολογικές συνθήκες εβδομάδες έως μήνες πριν αποτελούν επίσης μια σημαντική μέθοδος για την προβολή των κινδύνων ασθένειας στο μέλλον, όπως αποδεικνύεται από τον Thomson et al. Τα επιδημιολογικά δεδομένα ελονοσίας (2004-2007) που συλλέγονται από υγειονομικές υπηρεσίες σε 23 επαρχίες χρησιμοποιήθηκαν σε συνδυασμό με διαστημικές παρατηρήσεις από τους δορυφόρους της NASA. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν οι περιβαλλοντικές μεταβλητές, συμπεριλαμβανομένων των βροχοπτώσεων, της θερμοκρασίας και του δείκτη βλάστησης που μετράται από την αποστολή μέτρησης τροπικών βροσοχπτώσεων (Tropical Rainfall Measuring Mission-TRMM) και το Moderate Resolution Imaging Spectoradiometer (MODIS). Τεχνικές παλινδρόμησης χρησιμοποιήθηκαν για την μοντελοποίηση στις περιπτώσεις ελονοσίας ως συνάρτηση των περιβαλλοντικών προγνωστικών. Το μοντέλο που προκύπτει χρησιμοποιείται για την πρόβλεψη των κινδύνων της ελονοσίας στο Αφγανιστάν. Το σύνολο του χρόνου της σειράς, εκτός από τους τελευταίους 6 μήνες χρησιμοποιείται για την εκπαίδευση, και τα δεδομένα των τελευταίων 6 μηνών χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη και την επικύρωση. Από τα πέντε όργανα που μεταφέρονται από το TRMM, το ραντάρ βροχής (PR) και το TRMM Microwave Imager (TMI) έχουν πιο άμεση σχέση με τις μετρήσεις βροχής. Το TMI είναι ένα παθητικό σύστημα απεικόνισης μικροκυμάτων εννέα καναλιών που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρατήρηση τροπικών κυκλώνων σε σχεδόν πραγματικό χρόνο, μεταξύ άλλων εφαρμογών. Το PR είναι το πρώτο και το μόνο διαστημικό ραντάρ βροχής και έχει τη δυνατότητα της χαρτογράφησης μίας τρισδιάστατης δομής για βροχοπτώσεις. Τα άλλα τρία όργανα του TRMM είναι ο ορατός και το υπέρυθρος σαρωτής (VIRS), ο αισθητήρας Lightning Imaging (LIS), και το Cloud & Earth Radiant Energy System (CERES).
Αποτελέσματα
Ο δείκτης βλάστησης, σε γενικές γραμμές, είναι ο ισχυρότερος προγνωστικός δείκτης, που αντανακλά το γεγονός ότι η άρδευση είναι ο κύριος παράγοντας που προωθεί τη μετάδοση της ελονοσίας στο Αφγανιστάν. Η θερμοκρασία της επιφάνειας της γης είναι ο δεύτερος ισχυρότερος προγνωστικός δείκτης. Το νερό της βροχής δεν εμφανίζεται ως σημαντικός παράγοντας πρόβλεψης, καθώς δεν μπορεί άμεσα να οδηγήσει σε υψηλότερους πληθυσμούς προνυμφών. Αυτοπαλινδρομητικά επιδημιολογικά δεδομένα για την ελονοσία προκύπτουν από την ανάλυση. Οι χρονοσειρές της ελονοσίας μοντελοποιούνται καλά, με επαρχιακό μέσο όρο R2 της τάξης του 0.845. Αν και το R2 για την πρόβλεψη έχει μεγαλύτερη μεταβολή, η πρόβλεψη για τις περιπτώσεις που μελετήθηκαν σε διάστημα 6 μηνών είναι μόνο 8,9% υψηλότερες από τις πραγματικές περιπτώσεις. Η θερμοκρασία της επιφάνειας της γης και ο δείκτης βλάστησης είναι δύο από τις πολλές γεωφυσικές παραμέτρους που μετρήθηκαν από το MODIS στο διαστημικό σκάφος Terra. Το όργανο MODIS έχει 2 ζώνες (bands) με ανάλυση 250 μέτρων, πέντε ζώνες στα 500 μέτρα, και 29 ζώνες στα 1.000 μέτρα, με φασματική περιοχή που κυμαίνονται από το ορατό στο θερμικό μήκος κύματος. Τόσο ο Terra (που ξεκίνησε το Δεκέμβριο 1999) και ο Aqua (που ξεκίνησε τον Απρίλιο 2002) φέρουν MODIS. Ο MODIS παρέχει μια ευρεία ποικιλία των γεωφυσικών παραμέτρων όπως: ανάκλασης επιφάνειας και θερμοκρασία, κάλυψη γης / αλλαγή γης, δείκτες βλάστησης, θερμικές ανωμαλίες, αερολύματα, ατμοσφαιρικό προφίλ, το στρώμα πάγου της θάλασσας και το χιόνι, και τα προϊόντα των ωκεανών. Το Σχήμα 2 απεικονίζει τη σύγκριση μεταξύ των πραγματικών περιστατικών ελονοσίας, όπως αναφέρθηκε από τα κέντρα υγείας και τα προβλεπόμενα από το συγκεκριμένο μοντέλο για τις 23 επαρχίες. Δείχνει μια εξαιρετική συμφωνία μεταξύ των αποτελεσμάτων από το μοντέλο παλινδρόμησης και της πραγματικής συχνότητας εμφάνισης της ελονοσίας. Ο συνολικός αριθμός των προβλεπόμενων περιπτώσεων υπερβαίνει τις πραγματικές περιπτώσεις μόνο κατά 8,9%.
Συμπεράσματα
Αυτή η μελέτη δείχνει ότι η πρόβλεψη της εμφάνισης της ελονοσίας με χρήση τηλεπισκοπικών γεωφυσικών παραμέτρων είναι ένας εφικτός στόχος, ακόμη και με σχετικά περιορισμένη ικανότητα επιδημιολογικής επιτήρησης της δημόσιας υγείας. Για το Αφγανιστάν, μια χώρα με περιορισμένους πόρους σε ένα ανασφαλές περιβάλλον, οι προβλέψεις της ελονοσίας και ένα σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης μπορεί να βοηθήσει στην κατανομή των πόρων της δημόσιας υγείας με πιο αποτελεσματικό τρόπο.
