中国内地SARS输入输出流的疾病传播网络分析

关注传染病流行中个体在健康-受感染-发病-就诊-康复过程的时空变化模式以及区域之间的信息流与物质流的交互作用, 基于2002~2003年中国内地SARS流行病学调查数据, 选取SARS流行的3个典型个体空间位置信息: 工作单位或住址、发病地点以及报告单位, 定义SARS传播输入输出流, 并在此基础上构建了SARS输入流与输出流传播网络模型, 对SARS传播输入输出流的时空分布特征、节点特征参数的空间分布与时序变化以及网络结构特征等进行了全面系统的分析. 结果表明: (1) 北京和广东是输出病例和自传播病例最为严重的地区, 对于北京自传播病例的防控措施重点应是在SARS流行的后期; (2) 中国内地SARS传播网络具有明显的输出流聚集性质, 形成了以北京和广东为中心的两个输出聚集区域; (3) 广东是SARS传播扩散的起源中心与早期大部分区域感染病例的主要输入来源, 但没有对其周围形成显著辐射蔓延状况, 而北京直到流行中后期才与周围各区域产生输入输出的交互, 但却有显著空间辐射扩散能力; (4) 广东在整个SARS流行期具有大幅度的传播辐射范围, 而北京及其周围区域在流行中后期形成另一大幅度传播辐射范围, 尤其在后期河北等周围区域的辐射范围甚至略超北京; (5) 输入流网络辐射强度较低且辐射范围属中等水平, 而输出流网络辐射强度较高且辐射范围基本覆盖全国, 并且表现出逐渐增强的聚集性结构特征. 基于SARS传播输入输出流及其传播网络的分析有助于揭示SARS流行的潜在时空传播规律与整体时空演化特征, 为防控措施提供更有效的理论支持.     

基于欧拉-拉格朗日方法的携病毒飞沫扩散过程的数值模拟

新型冠状病毒肺炎短时间内在全球范围迅速传播，已经成为受国际关注的大流行病。携病毒飞沫的传播和扩散过程是新型冠状病毒传播的重要途径。文章通过多相流仿真手段，基于欧拉-拉格朗日方法，对房间、电梯、高铁车厢和飞机座舱等相对封闭环境中携病毒飞沫扩散过程进行了数据模拟研究。结果表明，相对封闭空间中采用对侧面进风和出风的通风形式，尤其是上下通风的方式，可有效减少飞沫在封闭空间中的扰动和停留时间，抑制携病毒飞沫的扩散，增强飞沫的排出。     

SARS爆发预测和预警的数学模型研究

运用SEIJR模型简化后的SIJR模型, 分析了SARS传播中的传播率、基本再生数等重要参数, 并且运用所建立的模型对香港、加拿大和新加坡SARS爆发的前期数据进行拟合, 得到了传播率等重要 参数, 然后对采取控制措施之后模型参数(隔离率等)的调整对SARS后期发展趋势进行预测, 同时可以看到, 模型拟合的控制前的数据与模型预测的控制后的数据之间存在明显拐点, 这充分体现了控制前后疾病流行遵循着不同的规律. 建立的SARS数学模型还可以同时比较各个地区控制疫情措施的有效程度. 本模型给出的结果和香港、新加坡和加拿大的实际数据吻合较好, 并能给出这些地区在SARS发生后期反映政府控制力度方面的定量指标.     

甲型H1N1 流感城镇间公路交通传播研究

2009 年甲型H1N1 流感通过公路交通在我国城镇间广泛传播并造成巨大损失, 掌握其传播规律对城市化建设和减轻疫情造成的损失具有重要意义. 本文以长沙市为研究区, 分析了甲型H1N1 流感沿公路交通传播的规律及风险因子, 构建了结合扩散速度和人群流动的疫情扩散模型, 模拟甲型H1N1 流感在长沙市城镇间的传播过程. 结果表明, 公路沿线及道路交叉区域发病率较其他区域高, 高速公路和县道分别在疫情快速发展期和顶峰期对疫病的传播扩散产生重要影响, 长途汽车站在城镇间疫病的传播过程中是重要的风险因子. 模型结合了疫情传播强度预测与流行区域预测, 较其他模型更完整地还原了疫病的时空传播过程.     

基于欧拉-拉格朗日方法的携病毒飞沫扩散过程的数值模拟

新型冠状病毒肺炎短时间内在全球范围迅速传播,已经成为受国际关注的大流行病。携病毒飞沫的传播和扩散过程是新型冠状病毒传播的重要途径。文章通过多相流仿真手段,基于欧拉-拉格朗日方法,对房间、电梯、高铁车厢和飞机座舱等相对封闭环境中携病毒飞沫扩散过程进行了数据模拟研究。结果表明,相对封闭空间中采用对侧面进风和出风的通风形式,尤其是上下通风的方式,可有效减少飞沫在封闭空间中的扰动和停留时间,抑制携病毒飞沫的扩散,增强飞沫的排出。     

亚洲非典型肺炎暴发流行规律的研究

非典给亚洲许多国家, 尤其中国, 带来了巨大损失. 有关其暴发流行规律尚不完全清楚. 拟通过根据政府发布的SARS病例信息, 寻找能揭示其暴发流行规律的数学模型, 并分析地区间差异. 鉴于非典病例数随着防治措施的加强应逐渐减少, 我们假设病人累积数可能符合种群动态研究中著名的逻辑斯蒂模型(Logistic model), 即病例数增长率应与病人累积数呈线性负相关. 研究结果表明, 中国大陆(包括北京、河北、天津、山西、内蒙古)、香港以及新加坡的非典病例数增长率与病人累积数呈显著线性负相关. 各地基本传染指数(R₀)为2~5.6. 河北、天津的R₀显著高于山西、内蒙古、北京、香港、新加坡. 亚洲地区非典暴发流行规律可用逻辑斯蒂模型描述. 非典病例数与病人累积数呈显著线性负相关的主要因素是政府有利的防控措施. 使用该模型, 基本传染指数(R₀)和最大病例数可以较好地提前估计.     

基于病例-对照设计的中国马流感发生的集聚度探测研究

基于病例-对照设计、地理风险格局和集聚度探测等方法,开展我国马流行性感冒病例分布特点研究.研究显示,我国是马属动物的养殖大国,马流行性感冒在我国局部地区的马属动物群体中曾在较大范围发生.回顾性分析表明,我国马流感病例主要分布在西北和东北局部地区,2000～2007年病例集聚度探测表明,新疆伊犁州和巴音郭楞蒙古自治州交界地区坐标为(6460039.00,4277548.50)(P<0.001,R=7487976.06M,RR=273.94)病例区集聚度为最高,RR值达到273.94,显示该病例区及附近区域很有可能存在马流感疫情发生所需要的必要风险因素,提示应该加强对该区域马属动物的风险监管和主动监测.此外,在青海和甘肃等省、市和自治区的病例报道预示有沿新-青-甘-蒙一线传播态势.基于病例-对照设计和集聚度探测,初步明确了现阶段我国马流感发生风险主要集中在西北局部地区,应适时加强对我国新、甘、蒙等西北地区马流感的主动监测和马属动物的移动监管.     

城市不同下垫面辐射平衡的模拟分析

利用北京市2010年的实测数据,首先对局地尺度的城市净辐射参数化方案(NARP)进行了验证,分析NARP在城市区域的适用性.在此基础上,人为设置4种不同下垫面类型(纯的林地、草地、道路、房屋),在其他条件一致的情况下模拟不同下垫面的辐射差异,以更清晰解读不同下垫面的辐射平衡各分量,特别是净辐射的不同特征.结果显示:(1)NARP模拟的净辐射值与实测净辐射值具有较好的一致性,相关系数为0.98,模拟效率可达0.93;(2)不同下垫面对各辐射分量的影响不同,上行长波辐射的值很大,占到全年进入地表总辐射能量的84.3%,净辐射的年均值在38.2～53.4W/m2之间,其中草地最小,道路最大;(3)城市扩展过程中常见的林地-道路、草地-道路、草地-房屋等转类,净辐射都呈现出持续增加态势.其中,最大增加值出现在5月份,增幅可达24.6W/m2(草地-道路),说明城市扩展过程通常也伴随能量收入连续增加的过程.     

H1N1甲型流感全球航空传播与早期预警研究

一种新型流感(H1N1甲型流感)已经全球蔓延. 早期的研究显示, 在没有采取防控措施的情况下, 国际航空旅行可能引发一次严重的全球流感大流行. 在本研究中, H1N1甲型流感早期在墨西哥和美国的爆发被运用于SEIR流行病传播模型, 用以估计该病毒的传染性及疫情初步参数, 构建了一个基于实时航空数据的新的空间传播模型以评估H1N1甲型流感从墨西哥传播到世界各地的潜在风险. 结果显示, H1N1病毒的基本再生数R₀约为3.4, 有效再生数随防控措施下降明显, 研究还发现西班牙、加拿大、法国、巴拿马和秘鲁是最有可能发生严重的流感大流行的国家.     

中东呼吸综合征疫情由韩国传入中国不同城市风险的回顾性评估与探讨

2015年5月20日,韩国报告了首例实验室确诊的中东呼吸综合征(MERS)病例,并发生了中东地区之外最大规模的MERS暴发疫情,导致中国出现了由韩国传入的首例MERS病例.为了解中国不同城市的MERS疫情传入风险,本研究分析了全球和韩国的MERS疫情流行情况,并基于2014年6月韩国民用航空客运数据,回顾性评估了韩国来华旅客的目的地城市和可能出现输入性疫情的相对概率.截至2015年9月2日,全球26个国家共报告了1542例实验室确诊的MERS病例,其中韩国报告185例.2014年6月从韩国离境的民航旅客为1978647人次,其中697992人(35.3%)抵达中国内地和香港、澳门特别行政区.入境主要机场分布在上海、香港、北京和青岛等城市.假设韩国MERS疫情发生期间的人群出行模式与2014年6月相同且来自疫区的民航旅客人数与MERS疫情从韩国传入中国的可能性存在关联,则韩国MERS暴发期间有1例MERS病毒感染者乘民航班机来华,其出现在中国珠三角地区城市(香港、广州、深圳和澳门)的概率最高(23.2%),其次为长三角地区(21.6%)以及北京周边(15.5%)和山东境内(12.2%)的城市.研究表明,中国不同地区出现通过民航客运传入的MERS疫情的风险有所不同,中国可有针对性地在重点入境口岸和主要目的地城市加强监测,以尽早发现病例.     

重庆库区旧石器时代至唐宋时期考古遗址时空分布与自然环境的关系

采用GIS空间分析方法,对重庆库区旧石器时代至唐宋时期考古遗址时空分布特征从遗址的时间分布、平面空间分布和垂直空间分布3个方面进行了分析.采用神农架大九湖旧石器时代以来连续沉积泥炭地层的孢粉记录,并结合前人对历史时期自然环境演变研究,对本区旧石器时代至唐宋时期自然环境背景进行了重建.通过考古遗址时空分布与自然环境的对比,对本区新石器时代至唐宋时期考古遗址分布的时空变化与自然环境演变、自然环境灾变的关系进行了探讨.研究表明,重庆库区旧石器时代至唐宋时期677处遗址时空分布的总趋势是从西往东、从高往低逐渐增加的.遗址多沿江河分布,且在河流交汇的区域呈聚集状态.史前的旧石器时代和新石器时代遗址分布高度明显高于历史时期.分析认为:(1)各时代人类都需要选择既靠近水源、又便于抵御洪水的河流1～2级阶地为生存地点.全新世以来,受区域构造抬升作用,河流相对下切,时代较早的史前遗址往往被置于较高的海拔位置;(2)重庆库区地形起伏较大,在受河流侧旁侵蚀与堆积形成的宽谷和阶地才有更多适于古人生存的空间,故遗址多沿江河分布;(3)本区早期经济以渔猎和农业为主,但在山地地区陡峭的地形限制了耕作业发展,而在河流交汇处地势平坦,土地肥沃,鱼类资源丰富,因而成为人们较为理想的耕作和渔猎场所;(4)本地区人类遗址时空分布变化受气候条件影响较大.     

青海湖现代沉积速率空间分布及沉积通量初步研究

考察了青海湖表层沉积物137Cs活度及通量时空分布,建立了湖泊沉积速率空间分布模式.青海湖河口/岸边区域沉积物137Cs通量高,但平均137Cs活度低;湖中心区域137Cs通量低但平均活度高.河口/岸边区域沉积速率高,沉积物陆源组分(如SiO2,Fe2O3,Ti等)的含量及通量高.湖中心区域沉积速率低,化学/生物沉积组分(如次生碳酸盐)含量高.因此,决定青海湖沉积速率空间分布的主要因素是流域陆源物质的堆积速率.根据本文获得的不同湖区沉积速率计算了青海湖平均质量堆积速率(0.0337g·cm-2·a-1),并用Ca质量平衡方法检验了该平均值的合理性.在此基础上,估算了青海湖沉积通量及流域泥沙输入和大气粉尘对湖泊沉积的贡献.     

中国奥陶纪生物礁的类型和造礁生物群的演替

低纬度的华南、塔里木、华北三大陆表海的大部分区域在奥陶纪长期维持海水覆盖状态,在远岸区形成了大规模碳酸盐岩台地和不同时空背景下的各类生物礁.古生代动物群辐射演化背景下,重要造礁生物门类的起源和在特定海区繁盛的时差是决定礁群落基本生态结构的历史因素,早奥陶世早期的藻礁、早奥陶世晚期至中奥陶世早期的Calathium-硬海绵-藻礁、苔藓虫礁、晚奥陶世早期的珊瑚-层孔虫-藻礁可诠释为幕式群落演替,这或许是古生代演化动物群起源及早期演化并逐渐取代寒武纪演化动物群的几个阶段,特别是后者(珊瑚-层孔虫-藻礁)代表了古生代演化动物群中典型格架礁群落,奠定了之后近100Ma动物格架礁最常见的生态组合方式,呈现出礁群落结构由简单到复杂的宏演化脉络.中国的实例基本吻合于全球奥陶纪生物礁宏演化趋势,特殊之处表现为:(1)湘西张家界特马豆克早期南津关组和塔里木巴楚达瑞威尔期一间房组的Calathium-藻礁分别定位成此类生物礁的先驱和孑遗;(2)中扬子区特马豆克晚期分乡组苔藓虫礁为当时独有的类型;(3)早期的珊瑚-层孔虫-藻礁分布特别局限;(4)奥陶纪末冈瓦纳冰川初期扬子区西缘的藻礁是极端环境造礁的实例.     

2008年北京市手足口病流行的规律与传播机制

基于18445例手足口病的病例数据, 分析了2008年北京市手足口病的流行规律, 并阐述了影响疫情传播的机制. 结果表明: (ⅰ) 发病主要集中在夏季, 5月份发病最多, 男性患者多于女性; (ⅱ) 患者大部分是1~4岁的婴幼儿童, 相对于威布分布和伽玛分布, 患者年龄更好的服从对数正态分布, 平均年龄为3.4岁; (ⅲ) 患者年龄分布中出现以一年为周期的有规律的突变, 突变部位基本为整数年龄值; (ⅳ) 手足口病患者的出生时间与发病时间存在显著正相关(ρ= 0.9864), 出生时间可能对手足口病的发病风险有直接影响, 出生当月受感染的风险显著高于其他月份; (ⅴ) 平均发病率为132.7/100000, 城乡接合部的发病率远高于城市中心和远郊地带, 发病风险在空间上呈环状分布; (ⅵ) 夏季的疫情暴发比自然状态提前一个月进入下降趋势, 且大大减小了疫情规模, 防控措施较为有效.     

气凝胶纳米多孔材料传热计算模型研究进展

对新型气凝胶纳米多孔隔热材料等效热导率计算模型在近年来的发展进行了研究总结,介绍了(1)纳米尺度下气凝胶隔热材料的气相/固相/辐射等不同传热模式的传热特点;(2)气凝胶纳米尺度多孔网络中的气相传热、固相传热以及辐射传热的理论计算、数值预测以及经验关联等不同计算模型的特点及建立方法;(3)气凝胶纳米多孔隔热材料以及气凝胶复合隔热材料的整体等效热导率计算模型的研究进展;(4)以前期开展的研究工作为例,具体说明了气凝胶复合隔热材料从纳米尺度到微米尺度的传热模型的建立过程以及整体等效热导率计算模型的建立方法;(5)对分子动力学方法在气凝胶纳米多孔材料中的应用做了简要介绍.最后指出,对于气凝胶纳米多孔材料,其纳米尺度下的气固接触界面等特殊区域的耦合传热机理研究还不完善,复杂结构的纳米颗粒的固相热导率以及整体热导率计算模型也不够准确.因而采取适用于纳米尺度下的传热计算方法对这些问题进行更细致深入的研究,可以为进一步阐明气凝胶复合隔热材料内部的热量传递机理,建立更准确的气凝胶复合隔热材料传热计算模型,探索不同影响因素对传热性能的影响规律,以及开展气凝胶复合隔热材料的性能预测及优化等方面的研究,提供理论指导帮助.     

THEMIS双卫星对磁尾高速流减速的联合观测

磁尾等离子体片高速流的运动和减速过程对于磁层粒子的加速、磁场的扰动、磁通量的输运和亚暴的触发以及磁尾电流系统的形成都具有重要意义.2009年2~4月,THEMIS卫星中的2颗星(THA和THE)在空间中经常具有相近的XGSM和YGSM坐标,但具有差别较大的ZGSM坐标.我们利用这种特殊构型的2颗卫星对经过等离子体片中心和边界层附近的高速流进行了联合观测研究.通过个例和统计分析发现,在89%的地向高速流事件中,距离中性片较远的卫星先观测到高速流,其速度以平行于磁场的分量为主,并且95%的事件中距离中性片较远的卫星所探测到高速流X分量的速度最大值要比在片中心探测到的高速流数值更大.假设等离子体片边界层附近的平行高速流匀速传播,而对于中心等离子体片的高速流,我们分别应用匀减速模型与突然减速模型进行分析,发现高速流减速起始的位置大部分位于距离地球15 Re的区域,这与中磁尾重联发生区域比较接近.此外,统计结果表明等离子体片中心高速流前端往往伴随着明显的偶极化锋面特征,而远离中性片的地方偶极化锋面的特征则不明显.     

一个新的高分辨率洪涝动力数值监测预报系统

基于简单的分布式水文模型CREST和多种卫星遥感资料及站点观测资料等,建立了一个高分辨率的动力数值洪涝灾害预报系统.该系统包含数据输入、水文模型、模式输出以及结果验证4部分.数据输入使用了高分辨率卫星遥感DEM等地表下垫面数据作为边界条件,使用时空分辨率和精度都较好的CMORPH卫星遥感降水资料作为驱动数据,驱动分布式水文模型CREST实时运行,以监测和预报中国地区尤其是无站点观测或者站点较少地区的洪涝灾害.对2008~2011年的水文基本变量后报结果结合不同流域水文站点的水文过程线分析验证表明,水平空间分辨率1 km的系统能够较好地后报中国地区的基本水文过程,能够较好地后报如实际蒸散发、土壤湿度、地表径流等基本水文变量;系统能够较好地模拟和后报河道径流量涨落过程;能够较好地后报洪峰及其对应的流量.同时,经过几次洪涝灾害事件的分析验证,表明系统能较好地监测、预报洪涝发生的时间及其影响的范围,从而可以为防灾减灾提供参考依据.     

双光注入分布反馈半导体激光器的非线性动力学态实验研究

实验研究了分布反馈半导体激光器(DFB-SLs)在双光注入下的非线性动力学行为.研究结果表明:与单光注入相比,双光注入将使DFB-SLs呈现更丰富、更复杂的非线性动力学行为.固定两注入光的波长,获得了双光注入强度取不同值时DFB-SLs输出的光谱和功率谱信息.基于这些信息,对处于A,B和C三种不同情形下双光注入DFB-SLs所呈现的一些典型的动力学状态进行了判定.最后,给出了双光注入DFB-SLs输出的动力学状态在由两注入光的注入强度构成的参数空间的分布图,并确定了A,B和C情形所在的区域范围.     

铁岭组钾质斑脱岩锆石SHRIMP U-Pb年代学研究及其地质意义

最近在冀北-辽西以碳酸盐岩为主的铁岭组内发现了钾质斑脱岩, 并获得其锆石SHRIMP U-Pb年龄——(1437±21) Ma, 这一进展将铁岭组的时代确定为中元古代早期盖层纪(Calymmian Period)末期. 与此同时, 还在同一剖面获得了铁岭组的上覆地层——下马岭组碳硅质页岩里钾质斑脱岩锆石SHRIMP U-Pb年龄——(1372±18) Ma, 这与稍早前在北京西北及其附近地区所获得的定年结果(~1380 Ma)是一致的. 这在肯定了该地区下马岭组应归入中元古代中期延展纪(Ectasian Period)早期的同时, 也表明以蓟县剖面为代表的燕山东部地区铁岭组-下马岭组等相关序列, 可与北京西山及燕山西部进行良好对比. 换言之, 华北北部从高于庄组到铁岭组的巨厚碳酸盐岩序列都应视为中元古界盖层系沉积, 而铁岭组与下马岭组之间的不整合面可作为中元古界盖层系与延展系之间的物理性分界标志; 早先以该不整合面命名的“芹峪上升”(或“芹峪运动”)应属于一个时限短暂的中元古代早期的区域抬升, 不能再视为华北克拉通对新元古代罗迪尼亚超大陆聚合事件(~1.0 Ga)的响应.     

青海湖现代沉积速率空间分布及沉积通量初步研究

考察了青海湖表层沉积物¹³⁷Cs活度及通量时空分布, 建立了湖泊沉积速率空间分布模式. 青海湖河口/岸边区域沉积物¹³⁷Cs通量高, 但平均¹³⁷Cs活度低; 湖中心区域¹³⁷Cs通量低但平均活度高. 河口/岸边区域沉积速率高, 沉积物陆源组分(如SiO₂, Fe₂O₃, Ti等)的含量及通量高. 湖中心区域沉积速率低, 化学/生物沉积组分(如次生碳酸盐)含量高. 因此, 决定青海湖沉积速率空间分布的主要因素是流域陆源物质的堆积速率. 根据本文获得的不同湖区沉积速率计算了青海湖平均质量堆积速率(0.0337 g•cm⁻²•a⁻¹), 并用Ca质量平衡方法检验了该平均值的合理性. 在此基础上, 估算了青海湖沉积通量及流域泥沙输入和大气粉尘对湖泊沉积的贡献.