新冠肺炎 COVID-19 传播动力学研究简报(九):2020年03月31日

  • 石耀霖院士研究团队
  • 创建于 2020-04-01

新冠肺炎 COVID-19 传播动力学研究简报 (9)

- 世界疫情发展形势

- 中国科学院计算地球动力学重点实验室

- 程惠红 石耀霖

传染病动力学过程是自然演变与人类活动的耦合作用过程,这对CODVID-19疫情研究和预测提出了挑战。预测自然过程相对容易,预测人类活动更加困难,因此预测疫情的发展,虽然比预测股票市场容易,但预测的困难和不确定性仍然很大。然而如果从积极方面看这种耦合过程,这意味着人类活动可以影响和改变疫情的传播,因此如果人类能够恰当的行动(如同中国人做到的那样),疫情是可以防控的。

下面就最近世界疫情发展形势进行分析。总的来说,我们认为欧、美在相继成为世界疫情中心后,3月中旬以来陆续采取严格管控措施、民众也开始接受和配合,疫情开始得到控制。虽然每天新确诊病人仍然停留在高位,但是一些国家每日发病人数已经度过或正在达到峰值期。

(一)如果坚持目前的管控措施,欧美到五月疫情会有较大程度缓解。累计感染病人达 120-150 万人左右。

(二)缓解后由于多种原因,包括国与国之间发展不平衡而相互传播感染、政府和民众无法抵御种种压力而放松管控、隐性感染者可能具备一定传染能力等,会使疫情难以完全消失,可能在低发病水平下长期起伏持续。

(三)不能忽视西亚、南亚成为下一个疫情中心的危险。

(四)疫苗的研发和大批量生产使用,是彻底解决这次 COVID-19 疫情的最终办法。

 

世界疫情概况

1 显示世界每天新确诊病人数目。橘黄色为欧洲、橘红色为美洲、灰色为亚洲、深蓝色为大洋洲、浅蓝色为非洲、其他地域为绿色。可以看出欧洲为疫情最严重的地方,美国次之,亚洲第三。目前欧美的规模远远超过了两个月前中国疫情的规模。截止到3月 30 日,全世界累计确诊病人 693224 人中,欧洲占了392757人、美洲占 142031 人。

 

1 世界每日确诊 COVID-19 病人数目

 

发表的资料为每日新增和累计确诊人数,但是对于传染病动力学更为重要的是感染和发病人数。我们采用排队论理论,在认为排队遵从 Erlang 概率分布的前提下,根据过去认识假定病人发病到确诊的平均等待时间为 5 天,从感染到发病的平均潜伏期为 5.2 天的情况下,得到全世界(除中国外)到 3 30 日截止的每日新增感染人数、发病人数和确诊人数随时间变化曲线(图 2)。由于现在已经感染或已经发病的人,未必已经去医院就诊或确诊,因此,计算的每日新增感染人数和发病人数,在白色区域内基本不会再有变化;但粉色区域内 的新增感染人数和发病人数,还可能会随着未来十天确认人数变化有所变化。因此,如果每日新增发病人数(紫红线)峰值发生在白色区域内,可以肯定发病高峰已经过去;如果高峰发生在浅粉色区域,解读为发病高峰有可能已经过去;如果峰值出现在较深粉色区域,表示每日发病人数已经出现了达到峰值的迹象(以下各图粉色区域含义均相同,不再赘述)。目前全世界(除中国外)的每日新发病人数初步显示出每日发病人数达到峰值的迹象。

 

2 全世界(除中国外)的每日新感染人数(蓝色)、发病人数(紫红色)和确诊人 数(绿色),显示全球已经出现了每日发病人数达到峰值的迹象。

 

把好国门的重要性

在全球防疫工作中,我们不但关心每日的新确诊人数,还要关注已经发病但还没有就诊或确诊的人数,他们可能在社会上感染其他人。我们更要关注已经感染但还没有发病的人数, 因为这部分人群没有症状,本人不知情,检测也不能发现,他们可能长途旅行把疫情传播到其他地方,是防疫工作中最需要关注的人群。从图 3 可以看出,这种已经感染尚未发病的人数,在中国以外的世界各地,近 20 天来每天都在 20 万人以上。

例如中国以外全世界 3 20 日新增确诊人数约为 32000 人,累计确诊人数 18 5 千 人,但是发病而尚未确诊的已经有 22 3 千余人,感染而未发病的有 27 6 千余人,这两项加起来几乎是累计确诊人数的 3 倍。甚至早在 3 1 日,当日新增确诊人数仅仅有 1100 余人,累计确诊人数仅有 7000 余人时,累计发病而尚未确诊的已经有近 2 万人,感染而未发病的有近 5 万人。这两项加起来是当时累计确诊人数的接近十倍。

实际上,这种情况对我国疫情防御造成了很大的影响。目前我国累计境外输入病例达到近 700 人。中国国际运营客机在 3 19-29 日每天客运入境人数约为 2.5 万人,共劝阻了 443 个发热旅客登机,机上检测 1626 可疑旅客客舱隔离。3 29 日以后将进一步减少航班,入境人数减少到每天 4000 人。国家 3 28 日零点起,将不再允许持有效中国签证、居留许可的外国人入境。这些对于疫情防范是积极的措施。

对于 COVID-19 这样的疫病,在世界上某个国家只要在每日确诊人数突破了一百人,而且继续连续显示指数增加的趋势时,都是潜在输入病例的危险国度,应该对来自这样国家的旅客及早采取防范措施。

 

3 全世界(初中国外)每日已感染未发病的人数和已发病未确诊的人数。

 

世界疫情分析-欧洲

欧洲在中国之后曾经是 COVID-19 疫情爆发的地方,累计患者已经达约 40 万人。目前就每日发病人数(不是每日确诊人数)来看,总的情况是有的国家(如意大利)已经度过了峰值;有的国家(如西班牙)可能度过了峰值;多数欧洲大国(如德国、法国、英国)开始 显示达到峰值的迹象。欧洲总体目前虽然仍还处于高峰期,但即将度过峰值。

具体情况如下。意大利是欧洲第一个 COVID-19 病人数目超过 1 万的国家,在 3 19 日累计确诊病人数曾经为世界第一,最近十余天来每日新增确诊病例保持在 5000-6000 人。 意大利采取了一系列逐步升级的防疫措施,3 8 日政府批准了封锁部分地区涉及超过 1600 万人的法令,3 16 日更扩展到全国。意大利发病人数高峰已经在 3 18 日及其后几天度过,峰值达 5500 余人。

 

4 意大利每日新感染人数(蓝色)、发病人数(紫红色)和确诊人数(绿色)

 

西班牙曾经是欧洲疫情严重程度仅次于意大利的国家。发病人数在 3 14 日宣布全国进入紧急状态。3 23 日可能到达了峰值,每日新增发病 6600 余人。

 

5 西班牙每日新感染人数(蓝色)、发病人数(紫红色)和确诊人数(绿色)

 

德国、法国、英国等主要欧洲国家在意大利之后陆续疫情暴增。其中德国 3 月 18 日成为全球第 5 个确诊人数破万国家。德国作为一个联邦国家,总理默克尔与各州州长 3 月 12 日 开会协调后,各州才真正出台比较严格的措施。迄今德国显示出到达峰值的迹象,发病人数在 3 25 日达 4900 余人。法国则显示了可能正处于峰值阶段。

 

6 德国每日新感染人数(蓝色)、发病人数(紫红色)和确诊人数(绿色)

 

 

7 法国每日新感染人数(蓝色)、发病人数(紫红色)和确诊人数(绿色)

 

世界疫情分析-北美

美国累计确诊人数已达 18 万,居世界之首。美国在 3 13 日宣布进入国家紧急状态,但是一些地方采取措施更早一些,2 月 29 日华盛顿州、3 月 2 日佛罗里达州、3 月 4 日加州相继宣布进入公共卫生紧急状态,3 月 11 日华盛顿特区也宣布进入紧急状态。美国检测率较低,我们仅选择纽约州数据进行了处理(图 8)。纽约发病人数仍处于高峰期, 略显示一点可能到达峰值的迹象。纽约州在美国有一定代表性,估计美国发病人数仍然处于高峰期,但增速会减低,各州会逐渐展现到达峰值的迹象。

 

8 纽约州每日新感染人数(蓝色)、发病人数(紫红色)和确诊人数(绿色)

 

世界疫情分析-西太平洋

西太平洋国家目前总体对疫情能够控制。例如,韩国发病人数在 2 27 日到达峰值 600 余人。澳大利亚每日发病人数在 3 18 日可能到达峰值 350 余人。新加坡发病人数在 3 23 日可能到达峰值 50 余人。

西太平洋疫情发展中有两个特点,一个是新加坡 2 月份由中国输入病例只造成小的峰值,而 3 月欧美输入造成了大得多得峰值,澳大利亚更是如此。二是韩国虽然在二十天前每日确诊人数已经降到了 100 人左右,但是他们没有像武汉一样在半个月内基本做到请零,相反,在二十多天内每日确诊人数保持在 100 人左右,固然其中有 40%左右是国外输入病例,但也反映了管控措施严格程度不同造成得差异。这些都是在估计世界疫情发展时应该考虑的因素。

 

9 韩国每日新感染人数(蓝色)、发病人数(紫红色)和确诊人数(绿色)

 

 

10 澳大利亚每日新感染人数(蓝色)、发病人数(紫红色)和确诊人数(绿色)

 


11 新加坡每日新感染人数(蓝色)、发病人数(紫红色)和确诊人数(绿色)

 

世界疫情小结

总的来说,欧美在忽视 COVID-19 疫情的高传染性后,在许多国家都发生了疫情的爆发,然后不得不相继宣布国家紧急状态,采取了类似中国的严格隔离措施。尽管由于政府和民众的社会传统原因,这些措施的执行力度不及中国,但在疫期迅速发展的现实状况面前,隔离措施的执行力度逐渐加强。因此,虽然欧美疫情控制的速度比不上中国(见图 1),但是欧洲已经开始显示达到了发病高潮的峰值,美国也正在达到峰值。

对疫情的抗争与人类活动密切相关,因此对未来的展望与各国政府决策和民众行为是密切关联的:

(一)如果坚持目前的管控措施,欧美现在这样每天确诊数千人、上万人的高潮将被抑制,这种抑制过程在 SARS 时的北京、现在的湖北只需要一个月,但在欧美很可能需要更长一点时间,虽然个别国家可能早一点,但欧美整体需要到五月中下旬才能较大程度缓解。累计感染病人达 120-150 万人左右。虽然这是一个大数字,但是也只能占疫区人口比例的万分之几到千分之几,远远达不到群体免疫 60%以上人口感染的门槛。

(二)缓解后由于多种原因,包括国与国之间发展不平衡而相互传播感染、政府和民众无法长期抗拒种种压力坚持目前的严格管控措施而被迫放松管控、隐性感染者可能具备一定传染能力等,都可能会使疫情难以完全消失,虽然再次大规模爆发反弹的可能性很小,但极有可能在不同国家和地区疫情在低发病水平下此起彼伏长期延续。世界各国政府应该对这种局势的社会经济民生影响及早考虑、制定对策。

(三)伊朗疫情长期持续尚未显示到达拐点迹象,土耳其、印度又传来疫情信息,不能忽视西亚、南亚成为下一个疫情中心的危险。

(四)疫苗的研发和大批量生产使用,是彻底解决这次 COVID-19 疫情的最终办法。