[논문 리뷰] High Temperature and High Humidity Reduce the Transmission of COVID-19

Jingyuan Wang, Ke Tang외 5명|arXiv (Cornell University)|2020. 03. 09.

COVID-19 epidemiological studies인용 수 86

한 줄 요약

이 연구는 중국 100개 도시와 미국 1,005개 카운티의 역학 데이터를 바탕으로 기상 조건이 SARS-CoV-2 전파에 미치는 영향을 조사한다. 고온과 상대 습도가 효과적 복제수(R)를 감소시키며, 온도가 1°C 상승할수록 R이 약 0.023 감소하고 습도가 1% 증가할수록 약 0.008 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 공중보건 조치 없이 기상 조건만으로는 R을 1 이하로 낮출 수 없다.

ABSTRACT

With the ongoing global pandemic of COVID-19, a question is whether the coming summer in the northern hemisphere will reduce the transmission intensity of COVID-19 with increased humidity and temperature. In this paper, we investigate this problem using the data from the cases with symptom-onset dates from January 19 to February 10, 2020 for 100 Chinese cities, and cases with confirmed dates from March 15 to April 25 for 1,005 U.S. counties. Statistical analysis is performed to assess the relationship between the transmissibility of COVID-19 and the temperature/humidity, by controlling for various demographic, socio-economic, geographic, healthcare and policy factors and correcting for cross-sectional correlation. We find a similar influence of the temperature and relative humidity on effective reproductive number (R values) of COVID-19 for both China and the U.S. before lockdown in both countries: one-degree Celsius increase in temperature reduces R value by about 0.023 (0.026 (95% CI [-0.0395,-0.0125]) in China and 0.020 (95% CI [-0.0311, -0.0096]) in the U.S.), and one percent relative humidity rise reduces R value by 0.0078 (0.0076 (95% CI [-0.0108,-0.0045]) in China and 0.0080 (95% CI [-0.0150,-0.0010]) in the U.S.). If assuming a 30 degree and 25 percent increase in temperature and relative humidity from winter to summer in the northern hemisphere, we expect the R values to decline about 0.89 (0.69 by temperature and 0.20 by humidity). Given the notion that the non-intervened R values are around 2.5 to 3, only weather factors cannot make the R values below their critical condition of R<1, under which the epidemic diminishes gradually. Therefore, public health intervention such as social distancing is crucial to block the transmission of COVID-19 even in summer.

연구 동기 및 목표

• 실제 환경에서 고온과 고습도가 SARS-CoV-2 전파성에 영향을 미치는지 평가하기 위해.
• 인구통계학적, 사회경제적, 지리적, 의료 접근성 및 정책 변수를 보정한 상태에서 기상 요인이 효과적 복제수(R)에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 봉쇄 이전 기간 동안 중국과 미국에서 온도와 습도가 R에 미치는 영향을 비교하기 위해.
• 북반구 겨울에서 여름 조건으로의 온도와 습도 변화가 R에 미치는 잠재적 감소를 추정하기 위해.
• 기후 요소만으로도 R을 1 이하로 낮출 수 있는지, 전염병 통제의 임계점인 R=1을 넘어서는지 확인하기 위해.

제안 방법

• 2020년 1월 19일~2월 10일 중국 100개 도시 및 2020년 3월 15일~4월 25일 미국 1,005개 카운티의 증상 발현 및 확진자 데이터에 대한 통계 분석.
• 인구통계학적, 사회경제적, 지리적, 의료 접근성 및 정책 관련 요인을 보정하기 위한 다변량 회귀 모델 사용.
• 공간적으로 상관관계가 있는 데이터에서 추정 신뢰도를 향상시키기 위해 횡단적 상관관계 보정.
• 일일 온도와 상대 습도에 따른 효과적 복제수(R) 추정.
• 경계 효과 정량화: 온도 1°C 상승 시 R의 변화량과 상대 습도 1% 상승 시 R의 변화량.
• 관측된 경계 효과를 바탕으로 여름 조건(30°C, 25% 높은 습도)에서의 R 감소를 예측.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중국과 미국에서 온도가 1°C 상승할 경우 SARS-CoV-2의 효과적 복제수(R)는 어떻게 영향을 받는가?
• RQ2 중국과 미국 인구에서 상대 습도가 1% 증가할 경우 R에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 기온과 습도의 계절적 상승이 겨울 수준에서 여름 수준으로 R을 얼마나 감소시킬 수 있는가?
• RQ4 기상 조건만으로도 R을 1 이하로 낮출 수 있는가, 즉 전염병 소멸의 임계점인 R=1을 넘어서는가?
• RQ5 인구통계학적, 사회경제적 및 정책 요소는 기상 조건과 전파 간의 관계를 어떻게 조절하는가?

주요 결과

• 온도가 1°C 상승할 경우 중국에서는 효과적 복제수(R)가 0.026(95% 신뢰구간 [-0.0395, -0.0125]) 감소하고, 미국에서는 0.020(95% 신뢰구간 [-0.0311, -0.0096]) 감소한다.
• 상대 습도가 1% 증가할 경우 중국에서는 R이 0.0076(95% 신뢰구간 [-0.0108, -0.0045]) 감소하고, 미국에서는 0.0080(95% 신뢰구간 [-0.0150, -0.0010]) 감소한다.
• 겨울 조건에서 여름 조건으로의 전망적 변화(30°C, 25% 높은 습도)에 따라 R은 약 0.89 감소할 것으로 예상되며, 이 중 0.69는 온도, 0.20은 습도의 영향이다.
• 최적의 여름 기상 조건이라도 공중보건 조치가 없을 경우 기저 R 값이 2.5~3.0이므로 R은 여전히 1을 초과한다.
• 이 연구는 양국에서 모든 혼동 요인을 보정한 상태에서도 온도/습도와 R 간에 일관되고 통계적으로 유의미한 음의 관계가 있음을 확인한다.
• 결과는 기후 요소만으로는 전파를 억제하기에 부족하며, 사회적 거리두기와 같은 공중보건 조치의 필요성을 강조한다.