PREVISÃO DE OCORRÊNCIA DOS MOSQUITOS DA DENGUE EM BELO HORIZONTE, COM BASE EM DADOS METEOROLÓGICOS 1 Rubens Leite Vianello 1 José Eduardo Marques Pessanha 2 Gilberto C. Sediyama 3 RESUMO: No presente estudo, valendo-se de todas as variáveis meteorológicas, simultaneamente, pretendeu-se alcançar um modelo preditivo de surtos dos mosquitos da dengue, a partir de observações realizadas com antecedência de quatorze dias. Como os dados entomológicos disponíveis englobam os vetores Aedes Aegypti e Aedes Albopictus, indistintamente, as previsões almejadas também indicaram as infestações dos dois vetores, potenciais causadores da dengue e da febre amarela. Relações estocásticas multivariadas foram estabelecidas entre percentuais observados de ocorrência de mosquitos causadores da dengue (Aedes aegypti e Aedes albopictus) e as variáveis meteorológicas umidade relativa do ar, temperaturas médias e chuvas acumuladas, parâmetros facilmente obteníveis em rotinas de observações diárias. Foram utilizados dados de campo de ovitrampas positivas, coletados pelo Serviço de Zoonoses da Prefeitura Municipal de Belo Horizonte, no período de agosto de 2002 a novembro de 2005 e os correspondentes dados meteorológicos coletados na Estação Climatológica Principal 83587, pertencente ao Instituto Nacional de Meteorologia. Mediante técnicas estatísticas, ajustou-se uma equação de regressão linear múltipla com elevado coeficiente de determinação (R² = 0,83) e baixo erro padrão de estimativa (EPE = 9,3 %). A análise foi conduzida no nível de 95% de confiabilidade. Contudo, constatou-se que as variáveis temperaturas mínima e temperatura máxima não foram estatisticamente significativas, por estarem implícitas na temperatura média, efeito da multicolinearidade. Importante observar que as variáveis previsoras (umidade relativa do ar, temperatura média e chuva acumulada) são aquelas observadas com antecedência de quatorze dias, permitindo-se, assim, utilizar o modelo para prever a ocorrência de mosquitos da dengue com antecedência suficiente para a emissão de alertas junto à população e a prática de ações preventivas que evitem surtos de dengue e óbitos. 1 Instituto Nacional de Meteorologia, INMET/5ºDISME; Rua Curitiba, 1588, ap. 1602, Bairro de Lourdes, Belo Horizonte, MG, CEP: 30170-122; tel/fax: (031) 3291-1505; 3291-1493; vianello@inmet.gov.br. 2 Prefeitura Municipal de Belo Horizonte, Secr. Municipal da Saúde; Av. Afonso Pena, 2336, Funcionários, Belo Horizonte, MG, CEP:30130-007; tel/fax: (031)3277-8214; 3277-9546; edumar@uai.com.br. 3 Universidade Federal de Viçosa, UFV, Departamento de Engenharia Agrícola, Campus Universitário, Viçosa, MG, CEP: 36570-000; tel/fax: (031) 3899-1905; 3899-2735; g.sediyama@ufv.br.
2 SUMMARY: In the present study, using simultaneously some of the meteorological variables, it intended to reach a predictive outbreaks model of the dengue mosquitoes, starting from observations accomplished fourteen days in advance. As the entomological data available include the Aedes Aegypti and Aedes Albopictus vectors, altogether, the model forecasts also indicates the infestations of the two vectors, potentials causes of the dengue and yellow fever. Stochastic relationships were established among percentiles observed occurrence of mosquito s causes of the dengue (Aedes aegypti and Aedes albopictus) and the meteorological variables, relative humidity of the air, averages temperatures and accumulated rainfalls, parameters easily attainable in routines daily observations. Field data of positive ovitrampas were used, collected by the Serviço de Zoonoses da Prefeitura Municipal de Belo Horizonte metropolitan area, in Minas Gerais, during August 2002 through November 2005, and the correspondents meteorological data collected in the Main Climatological Station 83587, belonging to the Instituto Nacional de Meteorologia, INMET, Brazil. By statistical techniques, a multiple lineal regression equation was adjusted with high determination coefficient (R² = 0.83) and low standard error of estimate (SEE = 9,3%). The analysis was carried out for 95% of reliability. However, it was verified that the variables "minimum temperatures and "maximum temperatures" were not statistically significant, which is one of the most difficult tasks in model development to manage the multicollinearity expressed by these correlated climate variables. It is important to observe that the independents variables (relative humidity of the air, average temperature and accumulated rainfall) are those observed fourteen days in advance, and this provides some indication of the expected performance of the models in field applications, to forecast the occurrence of dengue mosquitoes enough for alerts emission to the population for preventive actions and avoid dengue outbreaks and deaths. Palavras-chave: Dengue, Belo Horizonte, Elementos Climáticos. INTRODUÇÃO Por ocasião de sua XIV sessão, o Secretário Geral a OMM recomendou à Comissão de Climatologia que conduza estudos relacionando clima e propagação de doenças infecciosas, em particular àquelas de ocorrência recente como a gripe aviária (síndrome de deficiência respiratória aguda severa). Recomenda o trabalho em parceria com os agentes sanitários visando situações de urgência, com vistas à redução da mortalidade (OMM, 2005). Inúmeros autores têm se dedicado ao estudo das relações entre doenças transmitidas por vetores, tais como malária e dengue, e as condições climáticas. MOURA & MOURA (2001) realizaram exaustiva revisão bibliográfica sobre o impacto das trocas e das variabilidades climáticas
3 na ocorrência de doenças transmitidas por vetores. Outros autores têm estudado as relações entre os elementos do clima e os mosquitos Aedes aegypti e Aedes albopictus, incluindo o desenvolvimento de modelos para previsão de surtos de dengue, com vistas à emissão de alarmes e a redução de doenças e óbitos (HOOP & FOLEY, 2001, DONALÍSIO & GLASSER, 2002, SCHREIBER, 2001). No Município de Belo Horizonte, a Secretaria Municipal de Saúde, por meio de seus Serviços de Controle de Zoonoses e de Epidemiologia, Informação e Vigilâncias, vêm atuando no monitoramento e no controle da dengue, reduzindo riscos e gerando estatísticas de distribuições espacial e temporal. Com base nos dados coletados, relatórios periódicos têm sido gerados para fins prognósticos e para a elaboração de propostas de intervenção (PMBH, 2003). Em estudo anterior, VIANELLO et al (2006,I) compararam os dados entomológicos com as temperaturas máximas, médias e mínimas, umidade relativa do ar e chuvas acumuladas em Belo Horizonte, separadamente, explorando as relações estatísticas existentes. No presente estudo, valendo-se de todas as variáveis meteorológicas simultaneamente, pretende-se alcançar um modelo preditivo de surtos dos mosquitos da dengue, a partir de observações realizadas com antecedência de quatorze dias. Como os dados entomológicos disponíveis englobam os vetores Aedes Aegypti e Aedes Albopictus, indistintamente, as previsões almejadas também indicarão as infestações dos dois vetores, potenciais causadores da dengue e da febre amarela. METODOLOGIA A coleta de dados de ovitrampas positivas foi realizada no período de agosto de 2002 a novembro de 2005, por intervalos de coleta de duas semanas epidemiológicas. Em cada intervalo de coleta, correspondendo a 14 dias, as armadilhas foram distribuídas em toda a zona urbana de Belo Horizonte. Os dados meteorológicos foram observados na Estação Climatológica Principal de Belo Horizonte, pertencente ao Instituto Nacional de Meteorologia. Como os percentuais de ovitrampas positivas são representativos de um período de 14 dias, correspondendo a duas semanas entomológicas, os dados meteorológicos foram também preparados para o mesmo período (VIANELLO et al, 2006,I). Para alcançar o objetivo proposto, optou-se pelo ajuste de uma equação de regressão linear múltipla, onde cada parâmetro meteorológico foi tratado como uma variável independente (Xi s), sendo o percentual de ovitrampas positivas a variável dependente (Yi). A análise foi conduzida no nível de 95% de confiabilidade. A relação funcional entre as variáveis Xi s e a variável Y foi assegurada com a realização da análise de variância da regressão, valendo-se do Teste F para a validação da equação final. Adicionalmente, aplicou-se o Teste t a cada variável independente para verificar sua significatividade estatística. Para verificar o desempenho do modelo, os dados observados no período de 01/08/2002 a 24/10/2004 foram usados para ajustar o modelo,
4 reservando-se os restantes, de 07/11/2004 a 06/11/2005, para a verificação de seu desempenho. Portanto, dos 79 períodos de coleta disponíveis, utilizaram-se 55 para ajustar o modelo e os restantes, 24, para testá-lo. Finalmente, usou-se a série completa dos dados observados, de 01/08/2002 a 06/11/2005, para ajustar um modelo mais confiável, embora sujeito a validações de campo. RESULTADOS O modelo preditivo ajustado com a série reduzida acha-se expresso pela equação 1. Ainda que os dados usados para o ajuste tenham se reduzido para apenas dois anos, este modelo apresentou alto coeficiente de determinação, R² = 0,83, erro padrão de estimativa, EPE = 9,3%, e F = 83,12, validando o mesmo. O Teste t mostrou que as variáveis temperatura máxima e mínima não foram significativas por razões de multicolinearidade, permanecendo, na equação, apenas X1, umidade relativa do ar, X2, temperatura média, e X3, chuva acumulada. A variável Yi representa o percentual previsto de ovitrampas positivas em Belo Horizonte, em função da umidade relativa do ar, temperatura média e chuvas acumuladas. Os coeficientes foram arredondados a partir da quarta casa decimal. O índice i significa que a variável dependente acha-se no mesmo nível i das variáveis independentes. Yi = -173,9625 + 1,5082X1i + 4,9420X2i + 0,0242X3i (1) O ajuste do modelo e sua validação podem ser visualizados na Figura 1. Para a validação, foram reservados os dados observados no período de 07/11/2004 a 06/11/2005, não utilizados na regressão. Ovitrampas positivas (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0-10 REGRESSÃO LINEAR MÚLTIPLA ENTRE DADOS DE OVITRAMPAS POSITIVAS E DADOS RETARDADOS DE TEMPERATURAS MÉDIAS, UMIDADE RELATIVA E CHUVAS EM BELO HORIZONTE, DE 01/AGO/2002 A 24/OUT/2004 AGO/02 NOV/02 FEV/03 JUN/03 Valores observados AGO/03 NOV/03 FEV/04 JUN/04 AGO/04 Valores previstos NOV/04 Ovitrampas positivas (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 NOV/04 VERIFICAÇÃO DO DESEMPENHO DO MODELO DE PREVISÃO DE OVITRAMPAS POSITIVAS EM FUNÇÃO DOS DADOS RETARDADOS DE TEMPERATURAS MÉDIAS, UMIDADE RELATIVA E CHUVAS EM BELO HORIZONTE, DE 07/NOV/04 A 06/NOV/05 JAN/05 MAR/05 Valores observados MAI/05 JUL/05 SET/05 Valores previstos NOV/05 (a) (b) Figura 1 Valores observados de ovitrampas positivas e previstos: a) verificação do ajuste do modelo; b) validação para dados não incluídos no ajuste do modelo.
5 Finalmente, ajustou-se uma equação de regressão linear simples entre os dados previstos e observados pelo modelo, para verificar sua eficiência. O coeficiente de determinação encontrado foi R² = 0,83 e a inclinação da reta de regressão com o eixo das ordenadas foi de 0,956, mostrando, portanto, boa eficiência. Na Figura 1, observam-se os ciclos sazonal e anual bem representados, tanto nos dados observados quanto nos previstos. Também os valores percentuais extremos (máximos e mínimos) acham-se em boa concordância. Como as variáveis meteorológicas são alimentadas no modelo com 14 dias de antecedência, as previsões ocorrerão com antecedência suficiente para que sejam deflagradas campanhas preventivas de saúde pública, com o propósito de reduzir infestações e óbitos. Usando-se a série completa dos dados de ovitrampas positivas, isto é, de 01/08/2002 a 06/11/2005, e os mesmos métodos estatísticos, ajustou-se a equação 2, obtendo-se um R² = 0,84 e EPE = 8,8%, validada pelos Testes F e t. Yi = -162,3230 + 1,3089X1i + 4,8921X2i + 0,0436X3i (2) Tal equação, com ajuste ligeiramente superior ao da equação 1, poderá ser utilizada em simulações de mudanças climáticas para Belo Horizonte, objeto de futuros estudos. CONCLUSÕES Relações estocásticas multivariadas foram estabelecidas entre percentuais observados de ocorrência de mosquitos causadores da dengue (Aedes aegypti e Aedes albopictus) e as variáveis meteorológicas umidade relativa do ar, temperaturas médias e chuvas acumuladas, parâmetros facilmente obteníveis em rotinas de observações diárias. Foram utilizados dados de campo de ovitrampas positivas coletados pelo Serviço de Zoonoses da Prefeitura Municipal de Belo Horizonte, no período de agosto de 2002 a novembro de 2005 e os correspondentes dados meteorológicos coletados na Estação Climatológica Principal pertencente ao Instituto Nacional de Meteorologia. Mediante técnicas estatísticas simples, ajustou-se uma equação de regressão linear múltipla com elevado coeficiente de determinação (R² = 0,83) e baixo erro padrão de estimativa (EPE = 9,3 %). Importante observar que as variáveis previsoras (umidade relativa do ar, temperatura mínima e chuva acumulada) são aquelas observadas com antecedência de quatorze dias, permitindo-se, assim, utilizar o modelo para prever a ocorrência de mosquitos da dengue com antecedência suficiente para a emissão de alertas junto à população e para a prática de ações preventivas, que evitem surtos de dengue e óbitos.
6 Para a validação do modelo, separou-se um ano de dados observados, obtendo-se bons resultados. Em estudos posteriores, pretende-se utilizar o modelo aqui desenvolvido para estimar o eventual impacto das mudanças climáticas em curso, como preconizado pela Organização Meteorológica Mundial. A continuidade das coletas de dados de campo será importante para melhor avaliar e aperfeiçoar o modelo aqui apresentado. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DONALÍSIO, M. R., GLASSER, C. M. Vigilância Entomológica e Controle de Vetores do Dengue; Revista Brasileira de Entomologia, v. 5, n.3, p.259-272, 2002. HOOP, M. J.; FOLEY, J. Global-Scale Relationships Between Climate and the Dengue Fever, Aedes Aegypti, Climatic Change. 48: 441-463, 2001. MOURA, A. S.; MOURA A. D. Impact of Climate Change and Climate Variability on Vector- Borne Diseases: a Critical Review. Boletim da Sociedade Brasileira de Meteorologia. v. 25 : 17-25, 2001. OMM - WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION. Communiqué de Presse. WMO-Nº 739. Geneva, Switzerland, 2005. PREFEITURA MUNICIPAL DE BELO HORIZONTE. A dengue em Belo Horizonte, situação em julho de 2003 e propostas de intervenção. Belo Horizonte, 2003. SCHREIBER, K.V. An Investigation of Relationships Between Climate and Dengue Using a Water Budgeting Technique, Environment Health Perspective. 2001 May. 109 Suppl 2:223-33. VIANELLO, R. L., PESSANHA, J. E. M., SEDIYAMA, G. C. Ciclo Anual de Ocorrência dos Vetores da Dengue em Belo Horizonte e suas Relações com as Variáveis Meteorológicas. Submetido ao XIV Congresso Brasileiro de Meteorologia, Florianópolis, 2006 (I).