[論文レビュー] High Temperature and High Humidity Reduce the Transmission of COVID-19

Jingyuan Wang, Ke Tang+5 more|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2020

COVID-19 epidemiological studies被引用数 86

ひとこと要約

本研究は、中国の100都市および米国の1,005カ county における疫学的データを用いて、気温および湿度がSARS-CoV-2の感染拡大に与える影響を調査した。気温および相対湿度の上昇により、有効再生産数（R）が低下し、気温が1°C上昇するとRは約0.023減少し、湿度が1%上昇するとRは約0.008減少するが、公衆衛生的対策が講じられない限り、天候だけではRを1未満にまで引き下げるにはならない。

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.

研究の動機と目的

• 現実世界の状況において、高温および高湿度がSARS-CoV-2の感染性を低下させるかどうかを評価すること。
• 人口統計、社会経済的要因、地理的要因、医療アクセス、政策関連要因を制御したうえで、気象要因が有効再生産数（R）に与える影響を評価すること。
• 中国および米国におけるロックダウン前の期間に、気温および湿度がRに与える影響を比較すること。
• 北半球の冬から夏への移行に伴う気温および湿度の季節的上昇が、Rに与える影響を推定すること。
• 気候要因のみでRを1未満、つまり流行の収束の閾値にまで引き下げるかどうかを特定すること。

提案手法

• 中国の100都市（2020年1月19日〜2月10日）および米国の1,005カ county（2020年3月15日〜4月25日）における症状発症日および確認症例データの統計的分析。
• 人口統計、社会経済的要因、地理的要因、医療アクセス、政策関連要因を制御するための多変量回帰モデルの使用。
• 空間的に相関するデータにおける推定の信頼性を向上させるために、クロスセクション相関の補正を実施。
• 有効再生産数（R）を日次気温および相対湿度の関数として推定。
• 限界効果の定量的評価：気温が1°C上昇した場合のRの変化および相対湿度が1%上昇した場合のRの変化。
• 観察された限界効果に基づき、夏期条件（30°C、湿度25%上昇）におけるRの低下を予測。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中国および米国におけるSARS-CoV-2の有効再生産数（R）は、気温が1°C上昇するとどのように変化するか？
• RQ2 中国および米国の両地域において、相対湿度が1%上昇するとRにどのような影響を与えるか？
• RQ3 気温および湿度の季節的上昇により、冬期から夏期にかけてRはどの程度低下するか？
• RQ4 気象条件のみでRを1未満、つまり流行の消退の閾値にまで引き下げることができるか？
• RQ5 人口統計、社会経済的要因、政策要因は、気象要因と感染拡大の関係にどのような緩和効果を示すか？

主な発見

• 気温が1°C上昇すると、中国では有効再生産数（R）が0.026（95%信頼区間：[-0.0395, -0.0125]）低下し、米国では0.020（95%信頼区間：[-0.0311, -0.0096]）低下する。
• 相対湿度が1%上昇すると、中国ではRが0.0076（95%信頼区間：[-0.0108, -0.0045]）低下し、米国では0.0080（95%信頼区間：[-0.0150, -0.0010]）低下する。
• 冬期条件から夏期条件（30°C、湿度25%上昇）に移行した場合、Rは約0.89低下すると予測され、そのうち0.69は気温の上昇、0.20は湿度の上昇に起因する。
• 最適な夏期の天候下でも、公衆衛生的対策が講じられない限り、Rは1を超えて残存する。これは、初期のR値が2.5〜3.0であることを前提としている。
• 本研究は、混同要因を制御したうえで、中国および米国における気温・湿度とRとの間には一貫した統計的に有意な負の関係が存在することを確認した。
• 結果から、気象要因のみで感染拡大を抑制することは不十分であり、社会的距離の確保などの公衆衛生的対策の必要性が強調される。