关于COVID-19疫情全球大流行趋势预测之观察

发布时间:2020-04-23 来源:科技咨询频道 原文地址

【报送单位】科技咨询频道

【完成时间】2020-04-23

【发布时间】2020-04-23

【完成人】张志强 刘昊等

        新冠肺炎(COVID-19)疫情爆发以来4个月的全球大蔓延,使其已经成为人类近百年来面临的最为严重的全球公共卫生事件。据美国约翰斯·霍普金斯大学统计数据显示,截至北京时间4月22日21时,全球COVID-19确诊病例突破258万例,累积死亡病例近18万例。美国作为疫情第三波流行的“震中”,累计确诊病例82.6万例,累积死亡病例突破4.5万例,累计确诊和累计死亡均位居全球第一。

        COVID-19疫情全球大流行的重大负面影响已经显而易见。4月3日,美国前国务卿基辛格在《华尔街日报》撰文称,大流行将永远改变世界秩序。4月9日,联合国秘书长古特雷斯表示,新冠疫情是联合国成立75年来人类面临的最大考验。新加坡国立大学东亚研究所所长郑永年指出,疫情对世界经济的冲击远超2008年金融危机,并将重创二战后现有的国际关系体系。国际货币基金组织(IMF)在4月14日最新一期《世界经济展望》中指出,预计受新冠疫情影响,预测2020年全球经济增长率下降到-3%,是“大萧条”之后最严重的经济衰退。俄罗斯专家彼得·阿科波夫4月16日文章认为,疫情危机将对世界秩序产生巨大影响,加速重塑后疫情时代新的世界政治格局。

        COVID-19疫情全球大流行不仅已成为人类近百年来面临的最严重的全球公共卫生事件,而且已经并将持续对全球经济、政治、社会等各个方面的现有秩序和治理体系产生重大影响,其影响程度完全取决于大流行持续的时间和趋势。因此,COVID-19疫情全球大流行趋势已经成为国际政治、经济、社会各界人们都高度关注的重大问题。整理和梳理国际权威机构等关于COVID-19疫情全球大流行趋势的已有预测和分析,可以有助于观察分析COVID-19疫情全球大流行的未来走向。

        一、国际权威机构对COVID-19疫情大流行趋势预测

            1.华盛顿大学

        美国政府3月中旬开始抗疫以来频频引用、指导其抗疫决策的疫情发展预测数据来自于华盛顿大学健康指标与评估研究所(IHME),该机构聚焦医学定量分析和对策研究,其预测模型考虑了全球数个国家的大流行情况、各地死亡趋势线、社会隔离措施及医疗资源支持情况等多方面的估计影响。该机构4月21日更新的最新预测结果显示,目前美国、法国、德国、意大利、西班牙等国家的医疗资源和单日死亡病例等数据都处于峰值拐点之后的阶段,英国4月19日医疗资源负载达到峰值,4月22日达到单日死亡病例峰值。

        表1  IHME新冠肺炎全球大流行部分国家结果

 国家

 医疗资源负载峰值日期

   单日死亡病例峰值日期,病例数(例)

        (4月21日之后数据为预测值)

预计死亡病例

        总数(例)

 美国

        4月14日

        4月15日,2481

        60308

英国

        4月19日

        4月22日,1283

        37521

法国

        4月8日

        4月5日,980

        22555

德国

        4月9日

        4月16日,315

        4957

意大利

        3月28日

        3月27日,969

        26007

西班牙

        3月29日

        4月1日,950

        23680

      华盛顿大学医学院健康指标与评估研究院(IHME)的研究人员在3月26日预测指出,“在未来4个月,美国将有约8.1万人死于COVID-19。根据计算模型,在疫情高峰期(4月某段时期),美国每日死亡病例可能多达2300人” 。

        华盛顿大学在4月10日发布的研究结果指出,美国已经确诊但尚未康复(或死亡)人数将在4月20日前后4天内达到高峰,然后缓慢下降;美国疫情将在6月初逐渐减少,预计总病例可达为71万~99万例、死亡人数为2.8万人。若目前美国4%的死亡率不变,则可能出现高达3.9万的死亡病例。显然,美国至4月22日的死亡病例已经突破4.5万例,远超预测数量。

        2.牛津大学

        牛津大学传染病预测项目(EpidemicForecasting.org)由牛津大学、哈佛大学和澳大利亚国立大学传染学专家及Google等机构的数据科学家共同创建,该项目根据疫情实时变化数据,预测不同控制策略下各个国家至2021年的可能感染人数(包括无症状感染者)。

        3.英国帝国理工大学

        自疫情爆发以来,英国帝国理工学院(Imperial College London)已连续发布15份系列研究报告。3月16日,该机构发布报告称,揭示不采取防控策略、采取缓解策略和采取抑制策略等不同情况下,COVID-19疫情对英国造成的影响。结果显示,英国疫情高峰预计将在5月底至6月初到来。如果采取抑制策略,比如,关闭学校、让感染者居家隔离、全民扩大社交距离等,可以使疫情受到抑制,但如果措施一旦收回,且在没有疫苗的情况下,下半年很可能迎来疫情的再爆发,再次造成医疗系统的瘫痪。该报告一定程度上促使英国政府从“群体免疫”策略转向严防死守的抑制阻断措施,但促使英国政府真正改变防疫策略的直接原因显然还是王储、首相等政府高层多人感染病毒的结果。

        3月30日,该机构发布报告,估算11个欧洲国家截至2020年3月28日的真实感染数量和非药物干预对COVID-19的影响后发现,由于采取了干预措施,这些国家已避免了约2.1万~12万人死亡。

        表3  英国帝国理工学院估算11个欧洲国家真实感染数量结果

        国家

        人口数

        感染人数占总人数百分比(95%置信区间)

        澳大利亚

        2544万

        1.1%[0.36%-3.1%]

        比利时

        1142万

        3.7%[1.3%-9.7%]

        丹麦

        573万

        1.1%[0.40%-3.1%]

        法国

        6700万

        3.0%[1.1%-7.4%]

        德国

        8300万

        0.72%[0.28%-1.8%]

        意大利

        6000万

        9.8%[3.2%-26%]

        挪威

        529万

        0.41%[0.09%-1.2%]

        西班牙

        4600万

        15%[3.7%-41%]

        瑞典

        1011万

        3.1%[0.85%-8.4%]

        瑞士

        850万

        3.2%[1.3%-7.6%]

        英国

        6700万

        2.7%[1.2%-5.4%]

        4.美国国家经济研究局(NBER) 

        美国国家经济研究局(NBER)预测,为了避免严重的公共卫生后果,严格的社交隔离措施可能需要持续一年甚至18个月(直到疫苗研制成功)。美国的感染高峰期可能发生在7-14个月之后,届时可能会有10%~20%的人口(3300万~6600万)感染。模型预测指出,虽然中国、韩国、新加坡等通过各种严格的措施控制住了感染数量,但一旦放松管控,这种疾病就会重新迅速发展,在大约450天后达到最高感染率,在不到18个月的时间里席卷整个国家。

        5.美国马里兰大学医学院

        美国马里兰大学医学院人类病毒研究所和全球病毒网络卓越中心(GVN)从地理、气候角度归纳了目前COVID-19疫情严重国家的共性。结果发现,目前COVID-19疫情在世界地图上主要沿东西向分布,纬度在北纬30度~50度之间。且这些国家在11月-2月间有着相似的气候条件:温度分布在5~11℃之间,相对湿度在44%~84%,同时有比较低的比湿度(3~6g/kg)和绝对湿度(4~7g/m3)。

        6.加拿大公共卫生署

        4月9日,加拿大公共卫生署(Public Health Agency of Canada)公布模型预计,在强效控制措施下(加强人与人间距+追踪、隔离病例及其接触者),会有1%~10%的人口感染;若采取较弱的控制(人与人间距较低+低百分比的病例及其接触者追踪和隔离),会有25%~50%的人口感染;若不采取任何措施,则会有70%~80%人口感染,在10%的人口感染情形下,死亡病例可达到4.4万人。短期预测显示,至2020年4月16日,加拿大累计病例数可能达到2.3万~3.2万例,并导致500~700人死亡。而事实上,至4月22日,加拿大确诊病例达到38422例,死亡病例达到1834例,还是大于预测数据。

        7.澳大利亚卫生部

        澳大利亚卫生部发布不同疫情控制措施对本国医疗卫生条件的影响。报告显示若不加任何控制,将会导致89%的人感染病毒,38%的人需要医疗救助,需要ICU床位的患者中仅有15%能够满足需求;隔离措施将降低患病速度,使感染病毒比例降低至68%,需要医疗护理比例降至29%,30%需要ICU病床的人能够满足需求;若社交距离使传播率降低25%,则感染病毒比例降低至38%,需要医疗护理比例降至16%,80%需要ICU病床的人能够满足需求;若社交距离使传播率降低33%,则使感染病毒比例降低至12%,需要医疗护理比例降至5%,在大流行期间需要ICU病床的人都可以使用。

        8.美国国际战略研究中心(CSIS)

        美国国际战略研究中心(CSIS)4月10日报告称,俄罗斯的疫情与其他国家相比有所延迟,但已呈蔓延趋势。看来此报告对俄罗斯的疫情流行趋势预测比较准确。

        俄罗斯自3月下旬以来,确诊病例数快速增加。确诊病例数量从3月24日的495例激增至4月9日的10131例,至4月22日确诊病例57999例,死亡病例513例。鉴于俄罗斯严重的老龄化情况,该国新冠肺炎疫情的致死率可能较高。

        9.美国疾病动力学、经济与政策中心(CDDEP)

        疾病动力学、经济与政策中心(CDDEP)主任兼高级研究员Ramanan Laxminarayan在3月27日的《纽约时报》撰文指出:按照目前统计数据预测,到7月底印度将有3亿~5亿人感染冠状病毒。其中,绝大多数病例为无症状或轻症患者,约十分之一(3000万~ 5000万)很可能是严重的。即使在最为保守的假设下,印度在爆发高峰期仍将可能有1000万名重症患者需住院治疗。若在5月份之前采取得当的隔离措施,感染数量或将减少70%~80%。

        10.哈佛大学

        哈佛大学在2020年4月14日的《科学》(Science)杂志上发布研究结果显示,在初期严重的大流行发生后,COVID-19疫情可能会反复出现季节性暴发。为了避免COVID-19重症护理资源的过载,直到2022年,都有必要长期或间歇性的保持社交安全距离。即使在疫情明显消除的情况下,也应保持对COVID-19病毒的监测,因为病毒传染、疫情复发到2024年都有可能再度发生。

        二、COVID-19疫情全球大流行高峰及趋势预测分析

        1.全球COVID-19疫情已出现三次流行高峰

        COVID-19全球疫情形势逐渐加紧分化。自2019年12月武汉报告首例病例以来,全球新冠肺炎疫情已出现三个流行高峰(如图1)。更早出现大规模群体感染的国家,在经过一段时间努力后,有的国家确诊病例或死亡病例达到高峰后出现拐点,病例数持续下降,情况走向缓和;有的国家已经或即将出现阶段性拐点,或已处于顶部平台期。意大利、西班牙、伊朗等国家形势正逐步好转。

        牛津大学传染病预测项目预测结果也显示,在合理的防控措施下,一些国家基本能够在2020年夏季期间将本国疫情增长曲线“拉平”。因此,全球疫情下一个流行高峰出现的可能性、影响力以及时间和区域值得高度关注。

                                    

        图1 WHO新冠肺炎疫情报告(4月21日更新)

        (1)第一波流行高峰出现在2019年12月至2020年2月底,代表国家是中国、韩国和日本等东亚国家。其中,中国除湖北以外的新增确诊数量在2月3日达到拐点,现有确诊数量在2月13日达到拐点,湖北现有确诊数量在2月18日达到拐点。目前,中国疫情已经得到明显有效地控制,本土疫情流行基本结束,主要是输入性病例。韩国在2月下旬开始大爆发,于3月11日迎来现有确诊数量的峰值,但疫情尚未完全结束。作为中国以外疫情首先爆发的国家,日本在2月17日达到单日新增确诊病例突破100例,4月11日单日确诊病例增幅首次超700例。至4月22日,日本累计确诊病例11581例,死亡病例283例。日本4月7日终于宣布国家紧急状态,疫情并未结束,不排除“隐性爆发”的可能性。

        (2)第二波流行高峰自2020年2月下旬在地中海地区(如意大利)、中东地区(如伊朗)出现,逐步蔓延至欧洲各国,持续至今。世界卫生组织曾于3月13日宣布,欧洲已经成为了全球疫情的重灾区。德国、意大利、西班牙、法国分别于3月21日(7324例)、3月22日(6557例)、4月1日(9222例)、4月1日(7500例)达到单日确诊人数峰值(数据截止到4月12日)。伊朗疫情开始于2月19日,短时间内成为中东地区疫情最严峻的国家,中国专家团队第一时间驰援伊朗分享抗疫经验,截止4月22日该国累积确诊数量达到85966例,累积治愈63113例。通过不断提高防疫措施和治愈率,这些国家疫情已基本接近新增确诊拐点,有望于4月底逐步缓解,但很大概率存在“长尾特征”。

        (3)第三波流行高峰自2020年3月上旬在北美地区(主要是美国)出现,并在全球多地加速扩散,蔓延到了世界上所有国家。美国自3月下旬起开始大规模爆发,成为全球COVID-19疫情的“震中”,确诊病例数每5天就翻一番。4月15日数据显示,美国单日新增确诊病例2.6万例,累积确诊已达61.3万例,累积治愈仅有4.8万例;至4月22日,累计确诊病例达到82.6万例,累积死亡病例突破4.5万例。目前美国的疫情依然处于加速扩散阶段。

        俄罗斯在4月初确诊病例3000余例,4月7日俄罗斯联邦生物医学署长表示,“还需要10-14天俄罗斯才会进入COVID-19发病率高峰期”。至4月22日,俄罗斯85个联邦主体全部出现确诊病例,首都莫斯科确诊病例已近3万例,全国累计确诊病例接近5.8万例,两项数据均为一周前(4月15日)的2倍多。据有关机构统计推测,虽然俄罗斯确诊病例规模与美国、英国、西班牙等国相去甚远,但对华输出病例却远超英、美、西班牙等国。鉴于俄罗斯疫情检测水平不足,参考病毒检测扎实、规模也较大的西班牙,并结合在俄华人归国确诊比例来推算,俄罗斯实际已感染病例应该在6~15万规模。预计4月底前后将会迎来疫情爆发高峰期,未来疫情将至少持续2-3个月。

        前期抗疫比较成功的新加坡,自4月8日起呈现爆发态势,单日新增确诊病例均超过100例;4月20日达到单日新增1426例确诊的峰值。至4月22日,该国确诊病例达到10141例,死亡病例11例,已成为东南亚国家中确诊病例数字最多的国家,疫情出现了新的暴发。

        2.南亚、拉丁美洲和非洲地区可能爆发第4轮的大流行高峰

        世卫组织总干事谭德塞指出,人类应对疫情的能力与成败,最终取决于世界上最薄弱的医疗体系。4月16日,联合国非洲经济委员会发布了题为《COVID-19:保护非洲的生命和经济》的报告称,或将有超过30万非洲人因COVID-19疫情的影响而丧生。

        南亚、拉美和非洲等发展中经济体人口密集,尤其是印度、巴西等国,由于医疗卫生条件差,防护设备、治疗水平、隔离措施、数据更新以及核酸检测能力严重不足,特别是像巴西总统就对防疫严重抵触而不采取积极隔离措施等,这些地区疫情走势对于全球疫情态势至关重要。如果出现疫情失控,则极有可能导致全球第四波疫情大流行高峰的出现,未来一段时间将持续成为全球最大的不确定性和高风险区域。

        (1)印度等南亚地区。自COVID-19疫情爆发以来,印度的确诊病例数量不断激增,在4月19日单日新增达到1573例;4月22日累计确诊20471例,死亡652例。印度的检测阳性比例开始时较低,但现在正在上升,因而需要加强病毒检测,以有效应对疫情大流行。否则极易发生意大利、西班牙、美国等国因初期检测能力不足而导致大面积蔓延的情况。 

        (2)拉丁美洲。南美洲已没有零感染的国家。巴西是是南美国家确诊和死亡病例最多的国家,至4月22日,巴西累积确诊病例43079例,死亡病例2741例。该国疫情发展速度十分惊人,可以说还远未见拐点。布鲁金斯学会3月26日报告称,拉丁美洲可能遭受严重打击,并带来深刻的人道主义、经济和政治后果。3月28日《柳叶刀》刊登社论称,“下一波感染浪潮将席卷非洲和拉丁美洲……如果传染蔓延,脆弱的卫生保健体系将很快不堪重负”。

        4月初,美国企业公共政策研究所(AEI)发布报告称,在中美洲北部的三角地区,由于贫困、不安全和腐败等因素使各国在应对COVID-19及其经济影响方面处于特别弱势地位。与欧洲、亚洲和美国相比,中美洲大部分地区的COVID-19病例数仍然很低,但这些低病例数可能反映了该地区较低的检测水平。且这些国家存在高度的贫困率和非正规性,公共卫生系统资金不足。巴西长期资金不足的医疗体系正处于崩溃的边缘——巴西约13%的人口年龄在60岁以上。巴西卫生部长曾表示,巴西的医疗系统将在4月底崩溃。

        (3)非洲。世卫组织总干事谭德塞近日表示,COVID-19疫情正在非洲农村地区扩散,目前已有超过16个非洲国家出现聚集性病例和社区传播,除了个别国家没有统计数据外,几乎所有国家都出现确诊病例。至4月22日,埃及确诊病例3490例,死亡病例264例;南非确诊病例3465例,死亡病例58例;摩洛哥确诊病例3209例,死亡病例163例。非洲的COVID-19确诊病例将持续增加是不用怀疑的。

        由于医疗设施条件有限,并叠加自然灾害、粮食危机以及其他严重传染病等一系列影响,联合国非洲经济委员会专家称非洲即将暴发意大利和西班牙那样的“残酷疫情风暴”。

        3. COVID-19全球大流行的可能演变结局

        据《科学新闻》(Science News)生物科学研究人员表示,相对于COVID-19疫情潜在的季节性影响,人类对这种新病毒缺少抗体更加关键。大多数人口极易感染,并可能会反复出现冬季在北半球爆发、夏季在南半球爆发的情况。如果不采取严格的社交隔离措施,使得R0在2~3之间,预计全球将有1/3~2/3的人口将被感染,才能达到针对该病毒的群体免疫效果,这意味着25~50亿人口将被感染。

        哈佛大学医学院和公共卫生学院教授William Haseltine 3月21日撰文指出,COVID-19疫情可能有四种结局:一是随着季节更替而逐渐消失;二是全球范围内失控,造成大量人口死亡,并最终出现对该病毒的“群体免疫”;三是疫苗研发成功,但至少需要一年左右时间;四是抗病毒特效药问世。观察一下COVID-19疫情全球大流行的特点可以看出,上述第一种结局的可能性显然不大,第二种结局已经基本演变为残酷的现实;现在只能希望第三种和第四种结局尽快出现。

        上海新冠肺炎医疗救治专家组组长、华山医院感染科主任张文宏4月11日接受采访时表示,短时间内病毒难以完全清除,11月份可能出现下一波疫情。

        对于疫情在全球或某一国范围内何时能到达拐点,世卫组织卫生紧急项目负责人Michael Ryan此前已多次表示无法预测。在4月14日的新闻发布会上,世卫组织发言人Margaret Harris表示,目前欧洲的疫情好坏参半,意大利和西班牙的新增病例开始慢慢减少,但土耳其、英国等国家的新增病例正在增加;而就目前全球90%的新增病例来自美国和欧洲来看,全球疫情的顶峰尚未出现。

        美国疾控中心主任罗伯特·雷德菲尔德21日接受《华盛顿邮报》采访时表示,新冠病毒可能会在冬天再次袭击美国,第二波新冠疫情可能会和流感季同时到来,将“更具毁灭性”。

        综合观察COVID-19疫情全球大流行的特点及有关预测分析,可以判断COVID-19疫情的全球大流行还远未结束。在中国以最严格的措施和举全国之力抗疫取得重大阶段性胜利后,由于世界上大多数国家在美国的严重误导下都大大低估了这种病毒的传染性,所以对疫病大流行的警惕性普遍不高,各国的疫情控制和应对措施又良莠不齐,更有甚者部分西方国家以政治抹黑和无端攻击代替了抗疫合作,导致疫情快速扩散蔓延至全球。未来还将由于各国无法形成抗疫合力,甚至美国等国放任疫情外溢,而导致疫情会继续流行蔓延。人类应对近百年来全球最大的公共卫生危机事件挑战的战斗还要坚持相当长一段时间。

        本文作者:

        张志强,刘昊,任晓亚,张雪,冯志刚

        (中国科学院成都文献情报中心 )

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