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一些卫星并非用于搜索异常天气或敌方导弹,而是在帮助研究人员追踪和预测致命疾病的传播。
随着H1N1 猪流感的全球大流行和 H5N1 禽流感的持续蔓延,科学家们迫切希望更好地预测传染病的传播,并正在寻找新的工具,即使这些工具远在数百英里的高空。
“理想情况下,我们可以预测导致霍乱、疟疾甚至禽流感等重大疫情爆发的条件,”缅因州比德福德市新英格兰大学的 蒂姆·福特 说。福特和一组专家共同撰写了一篇展望性论文(pdf),该论文将于下个月在《新发传染病》杂志上发表,其中提议利用通过卫星追踪的环境数据来预测疾病爆发。
福特说:“随着气候变化,甚至在我们的许多天气模式中,[它]直接影响疾病的分布。”例如,汉坦病毒,这种由啮齿动物传播的肺部疾病,已与降雨量的变化有关。降雨量增加,植被就会增加,从而为啮齿动物种群提供食物。在疫情爆发之前,在相关条件出现时就确定一个区域,可以为传播公共卫生信息争取宝贵的时间。
卫星成像还可以帮助预警霍乱爆发,预计气候变化将使霍乱疫情更加严重。卫星提供关于水面温度的信息,这对这种水源性疾病的传播至关重要。一项研究发现,在某些地区,向人们提供简单的预防指导,例如用纱丽布过滤水,可以将霍乱相关的死亡人数减少约 50%。
遥感数据已被用于绘制亚洲禽流感的分布图。俄克拉荷马大学诺曼分校空间分析中心副主任 肖向明 一直在通过寻找关键的栖息地和天气变化来追踪这种高致病性流感的可能爆发。家鸭——被认为是该疾病的主要携带者——是东南亚稻田的常见居民,而候鸟——次要携带者——的迁徙可以根据温度进行预测。因此,肖向明和他的团队利用来自卫星的土地利用和温度信息,可以通过估计鸟类将要到达的地点来追踪流感的传播。
肖向明解释说,如果将来自卫星的视觉数据与来自雷达和 LiDAR(激光探测和测距,提供关于 3-D 轮廓的激光测量数据)的信息相结合,研究人员真的可以将某些疾病的预测精确到树线级别。“你可以观察……牧场草原到森林的过渡,”他说,这些栖息地决定了鹿的活动范围。“这对于蜱传疾病,如莱姆病,具有非常重要的意义。”
然而,许多卫星工作仍然依赖于晴朗的天空。而且,所有这些工作都依赖于来自 NASA 及其 地球观测系统等愿意提供者的高质量信息,研究人员希望这些信息的可用性在未来能够持续下去。
即使有最清晰的 NASA 图像,当前的方法也远非完美。它们使用复杂的模型和不完整的信息,存在误报和漏报疫情的风险。
卫星数据仍然只是等式的一部分。福特说,它们让研究人员开始“退后一步,从远处观察全局”。他和其他人严重依赖地面测量和观察。肖向明指出,“原位观测仍然非常非常重要。所以关键是将这些结合起来——这是一个真正的挑战。”
为了使预测尽可能精确,需要了解不仅是被研究地点的生态,还需要了解疾病和人类群体的生态。“你会在不同地区看到巨大的差异,”福特在谈到疾病的行为方式时说,“在某种程度上,[这归因于]仅仅是人类行为的差异。”
例如,从卫星成像判断禽流感传播的严重程度,需要了解某些地区饲养家鸡和家鸭的可能性有多大——这种做法在家禽消费量较高的国家更为普遍,肖向明解释说。他指出,获得精确的家禽生产统计数据可能是一个真正的挑战,因为各国家和地区之间的记录保存差异可能很大。
但福特认为,即使存在这些限制,“我们完全有理由能够说,‘今年夏天将是汉坦病毒肆虐的一年’或‘这个季节很可能存在很高的霍乱风险’。”
新型或长期潜伏的疾病为远程预测带来了更多挑战。“我们是否可以预测新发疾病是另一个完全不同的问题,”福特说,特别是当它们的传播媒介或风险因素可能需要时间来评估时。一些在人群中传播的疾病,除了研究人员已经了解的季节性周期(如季节性流感)之外,可能几乎不可能使用卫星和环境数据进行预测。例如,非季节性 H1N1 流感,“可能更多地与人类行为模式[和]国家之间的快速交通有关”,而不是可以绘制地图的环境变化,福特说。
福特指出,预测传染病是遏制传染病的关键一步。“凭借我们所有的医疗进步和卫生进步……我们仍然未能解决疾病问题,”他说。但他对基于卫星的预测的未来充满希望——即使在气候变化和全球化的世界中,它变得越来越有必要。“地球上真的没有任何地方可以真正让病原体保持孤立,”他说。