Безопасность жизнедеятельности и окружающая природная среда → Человек и окружающая средаБезопасность жизнедеятельности и окружающая природная среда → Человек и окружающая средаБезопасность жизнедеятельности и окружающая природная среда → Человек и окружающая средаВ структуре рядов этих заболеваний отмечается большое число ритмов. Годовые ритмы для большинства из них представляют собой колебания с периодами около 1 года. Для рядов гриппа и клещевого энцефалита - заболеваний с явно выраженной сезонностью - построены структурные функции. Преобладающие ритмы для клещевого энцефалита и гриппа - годовые.
Для многих графиков характерно наличие хорошо выраженного годового ритма (без тренда или с трендом). Для одних количество заболеваний зимой значительно больше, чем летом, для других - наоборот. На некоторых графиках четко видны такие особенности: летом имеет место сравнительно простой по форме минимум, а осенью, зимой и весной - локальные максимумы.
Обращает на себя внимание поведение рядов числа заболеваний краснухой и паротитом - оба ряда имеют тенденцию к снижению уровня. Это явилось результатом проведения в Свердловской области, начиная с 1998 г., во все возрастающем объеме массовой иммунизации детей против краснухи и эпидемического паротита. Таким образом, визуальный обзор первичных рядов, помимо тренда и общего представления об уровне нерегулярных колебаний, позволил выявить некоторые ритмические вариации - окологодовые и шестимесячные ритмы.
Эти и некоторые другие периодичности выявляются и при спектральном анализе. Для большинства заболеваний наиболее отчетливо проявляется годовой ритм (рис.14.2). Он, так же как и полугодовой ритм ряда ОРЗ, скорее всего, отражает смену времен года. Помимо ритмической составляющей представленные ряды, например заболеваемости коклюшем, содержат тренды. Они могут быть связаны с вариациями, период которых превышает длительность интервала наблюдений, например с 11-летним циклом солнечной активности.
В структуре рядов на рис. 14.3 отмечается большое число ритмов. Годовые ритмы для большинства из них правильнее называть окологодовыми, так как они представляют собой колебания с периодами большими или меньшими года, а иногда включают те и другие. Для рядов гриппа и клещевого энцефалита -заболеваний с явно выраженной сезонностью, вместо амплитудных спектров анализировались структурные функции. На графике структурной функции для заболеваний клещевым энцефалитом нет локальных экстремумов, что. свидетельствует об отсутствии в структуре ряда других периодичностей, кроме годовой. Преобладающие ритмы в структуре ряда заболеваемости гриппом - годовые.
Для ряда туберкулеза характерно наличие ежегодного непродолжительного по времени максимума, между максимумами разных лет имеют место более короткопериодные и низкоамплитудные колебания. Визуальный анализ ряда позволяет сделать вывод о преобладании годового ритма. Вместе с тем из амплитудного спектра следует, что преобладающим является ритм с периодом 4 мес.
По определению, амплитуды спектра Фурье зависят как от амплитуды сигнала данной частоты, так и от его длительности, т.е. спектральная амплитуда слабого, но продолжительного сигнала может быть выше, чем интенсивного, но короткого. Структурная функция зависит в основном от амплитуды периодического сигнала независимо от ее формы. Поэтому при необходимости выявления периодов интенсивных коротких сигналов предпочтительнее, по-видимому, пользоваться ею. На графике структурной функции для заболеваний туберкулезом преобладает годовой ритм.
Изменения динамики рассматриваемых процессов выявляется при спектрально-временном анализе временных рядов. Для каждого заболевания построены СВАН-диаграммы, примеры некоторых из них приведены на рис. 14.4.
Рис. 14.4. СВАН-диаграммы, соответствующие рядам инфекционных заболеваний, приведенным на рис. 14.2 и 14.3, а также чисел Вольфа (а) и соответствующие им временные ряды параметра хаотизации (б)
Приведены примеры заболеваний, для которых годовой ритм устойчив во времени. Ритмы с периодами около 3 и 4 мес мозаичны. Для ряда чисел Вольфа более других устойчив во времени ритм с периодом около 4 мес.
Параметр h для одних заболеваний изменяется в противофазе хаотизации солнечной активности, для других - имеет тенденцию к росту в течение всего рассматриваемого временного интервала.
Заболевания, временные ряды которых приведены на рис. 14.2, ветряная оспа, сальмонеллез, ОРЗ и скарлатина - имеют устойчивый во времени годовой ритм. К стабильным во времени ритмам можно отнести и двухмесячный ритм для сальмонеллеза. Ритмы с периодами около 3 и 4 мес - мозаичны. Для ряда чисел Вольфа вначале в течение нескольких месяцев доминировали ритмы с периодами 3 мес и около 2 лет.
Затем вместо первого появился ритм около 4 мес, который просуществовал до конца рассматриваемого интервала времени, т.е. оказался более других устойчивым во времени. Ритм с периодом около двух лет, который отмечается вначале, сменился семейством ритмов с широким диапазоном периодов, параметр хаотизации в это время максимальный в рамках рассматриваемого временного интервала. С учетом ширины окна осреднения этот момент примерно соответствует быстрому уменьшению солнечной активности, что можно видеть на рис. 14.2.
Поведение годовых и полугодовых ритмов рядов ОКИ нестабильно, причем моменты перестройки ритмической структуры совпадают с моментами перестройки структуры ритмов у ряда чисел Вольфа. Ряды инфекционных заболеваний отражают состояние биологической системы, которую принято считать нелинейной динамической системой и которой свойственно стремление к смене состояний порядка и хаоса.
Для ряда заболеваний, например для заболеваний ОКИ, смена порядка и хаоса происходит ритмично. Для других заболеваний, например скарлатиной, имеет место тренд в сторону роста хаоса. Отметим также, что параметр h для некоторых заболеваний, приведенных на рис. 14.4, изменяется в противофазе хаотизации солнечной активности - когда хаос для рядов заболеваний растет, для ряда чисел Вольфа он уменьшается.
Распределения в течение года числа инфекционных заболеваний для каждого рассмотренного ряда очень индивидуальны. При этом одни заболевания приурочены в основном к летним, а другие - зимним месяцам (рис. 14.5). Одни из них имеют по одному максимуму (клещевой энцефалит, сальмонеллез, дизентерия) или минимуму (грипп, краснуха), другие - два отчетливых максимума (ОРЗ, ОКИ, гепатит), которые свидетельствуют о выраженности полугодового ритма.
Рис. 14.5. Распределение в течение года среднего числа различных инфекционных заболеваний в Свердловской области за июль 2001 г. - апрель 2005 г. Частота опроса 1 мес. Приведены доверительные интервалы среднего при уровне значимости 0.05. Распределение получено методом наложенных эпох
Всем инфекционным заболеваниям в той или иной степени присущи сезонные изменения уровня.