Effects of local and regional climatic fluctuations on dengue outbreaks in southern Taiwan

Background: Southern Taiwan has been a hotspot for dengue fever transmission since 1998. During 2014 and 2015, Taiwan experienced unprecedented dengue outbreaks and the causes are poorly understood. This study aims to investigate the influence of regional and local climate conditions on the incidence of dengue fever in Taiwan, as well as to develop a climatebased model for future forecasting. Methodology/Principle: findings Historical time-series data on dengue outbreaks in southern Taiwan from 1998 to 2015 were investigated. Local climate variables were analyzed using a distributed lag non-linear model (DLNM), and the model of best fit was used to predict dengue incidence between 2013 and 2015. The cross-wavelet coherence approach was used to evaluate the regional El Niño Southern Oscillation (ENSO) and Indian Ocean Dipole (IOD) effects on dengue incidence and local climate variables. The DLNM results highlighted the important non-linear and lag effects of minimum temperature and precipitation. Minimum temperature above 23˚C or below 17˚C can increase dengue incidence rate with lag effects of 10 to 15 weeks. Moderate to high precipitation can increase dengue incidence rates with a lag of 10 or 20 weeks. The model of best fit successfully predicted dengue transmission between 2013 and 2015. The prediction accuracy ranged from 0.7 to 0.9, depending on the number of weeks ahead of the prediction. ENSO and IOD were associated with nonstationary inter-annual patterns of dengue transmission. IOD had a greater impact on the seasonality of local climate conditions. Conclusions/Significance: Our findings suggest that dengue transmission can be affected by regional and local climatic fluctuations in southern Taiwan. The climate-based model developed in this study can provide important information for dengue early warning systems in Taiwan. Local climate conditions might be influenced by ENSO and IOD, to result in unusual dengue outbreaks. Antecedentes: El sur de Taiwán ha sido un punto caliente para la transmisión del dengue desde 1998. Durante 2014 y 2015, Taiwán experimentó brotes de dengue sin precedentes y las causas son poco conocidas. Este estudio tiene como objetivo investigar la influencia de las condiciones climáticas regionales y locales en la incidencia del dengue en Taiwán, así como desarrollar un modelo basado en el clima para futuras previsiones. Metodología/Principio: resultados Se investigaron los datos de series temporales históricas sobre los brotes de dengue en el sur de Taiwán desde 1998 hasta 2015. Se analizaron las variables climáticas locales mediante un modelo no lineal de retardo distribuido (DLNM), y se utilizó el modelo de mejor ajuste para predecir la incidencia del dengue entre 2013 y 2015. Se utilizó el enfoque de coherencia de ondas cruzadas para evaluar los efectos regionales de El Niño/Oscilación del Sur (ENSO) y del Dipolo del Océano Índico (IOD) sobre la incidencia del dengue y las variables climáticas locales. Los resultados de la DLNM pusieron de manifiesto los importantes efectos no lineales y de retardo de la temperatura mínima y las precipitaciones. Las temperaturas mínimas superiores a 23˚C o inferiores a 17˚C pueden aumentar la tasa de incidencia del dengue con efectos retardados de 10 a 15 semanas. Las precipitaciones moderadas o altas pueden aumentar la tasa de incidencia del dengue con un desfase de 10 o 20 semanas. El modelo de mejor ajuste predijo con éxito la transmisión del dengue entre 2013 y 2015. La precisión de la predicción osciló entre 0,7 y 0,9, dependiendo del número de semanas de adelanto de la predicción. El ENSO y el DIO se asociaron con patrones interanuales no estacionarios de la transmisión del dengue. El DIO tuvo un mayor impacto en la estacionalidad de las condiciones climáticas locales. Conclusiones/importancia: Nuestros hallazgos sugieren que la transmisión del dengue puede verse afectada por las fluctuaciones climáticas regionales y locales en el sur de Taiwán. El modelo basado en el clima desarrollado en este estudio puede proporcionar información importante para los sistemas de alerta temprana del dengue en Taiwán. Las condiciones climáticas locales podrían estar influenciadas por el ENSO y el IOD, para dar lugar a brotes inusuales de dengue. Universidad Nacional, Costa Rica. Escuela de Medicina Veterinaria