Διερεύνηση της επίδρασης της θερμοκρασίας αέρα κατά περιοχή στη θνησιμότητα από αναπνευστικά αίτια στην Ευρώπη, με την εφαρμογή χωρο-χρονικής ανάλυσης

Abstract

Background: The adverse effects of high temperatures on respiratory mortality are well documented, mainly through time-series studies based on city-level data. However, only a limited number of studies have been conducted at the national level or in non-urban areas, and the modification of these effects by socioeconomic factors or spatial variables related to local characteristics has not been thoroughly investigated. Furthermore, the long-term effects, beyond the already known and well-established short-term ones, have recently received attention, in the context of climate change. The aim of our study is to investigate the relationship between high ambient temperatures and respiratory mortality in different European countries at a small-area level, to identify possible modifiers of short-term effects, and to examine the presence of long-term effects of high temperatures beyond the established short-term impacts. Methods: Daily mortality counts from natural and respiratory causes and modeled daily air temperature estimates were collected for Norway, Germany, England and Wales, Italy (deaths due to natural causes only) and Greece (Attica region only) at a small administrative area level, for the warm period (May–September) during 1996–2018. Data on socioeconomic indicators, modeled air pollutant concentrations, and spatial variables were also collected and examined as potential modifiers of short-term effects. Small-area specific Poisson regression models with distributed lag non-linear effects, allowing for overdispersion, were applied to assess short-term heat effects on respiratory mortality, adjusting for seasonality and long-term trends. Country-level pooled estimates were obtained using random-effects meta-analysis models. Random-effects meta-regression models were applied to investigate effect modification by socioeconomic and spatial factors. Finally, potential long-term effects, beyond the short-term effects, of high temperatures on mortality from natural causes were investigated in large administrative areas (NUTS-2 region) in Norway, England & Wales, Italy, and Greece. NUTS-2 region–specific mixed quasi-Poisson over-dispersed model, with a random intercept per small area within NUTS-2 regions, was applied to investigate the association between long-term temperature exposure and mortality during the warm period (May to September), adjusting for short-term temperature, seasonality, long-termtrends, and small-area population characteristics. As long-term temperature exposure indices per small area, we considered: 1) the warm period annual average temperature, 2) the annual standard deviation (SD) of warm period temperature, and 3) the coefficient of variation of warm period temperature (CV). Results: An increase in temperature from the 75th to the 99th percentile of temperature distribution was associated with a 27% (95% CI: 19%-34%) increase in respiratory mortality in Northern and Central European countries, with a similar increase estimated in Attica. Stronger effects were observed among women (Northern/Central Europe: 30% [95% CI: 13%-49%]; Attica: 36% [95% CI: 25%-49%]), with comparable magnitudes among individuals aged over 65 years. In areas with higher population density, a 32% (95% CI: 28%-37%) increase in heat-related respiratory was estimated, compared to 22% (95% CI: 19%–26%) in less densely populated areas. After adjusting for population density, regions with high PM2.5 concentrations showed a 31% (95% CI: 26%-36%) increase in heat-related mortality, while in areas with low PM2.5, the corresponding increase was 19% (95% CI: 15%-23%). Indicative results were also found for effect modification by daily air pollution levels, suggesting a pattern of stronger short-term heat effects on respiratory mortality on days with higher concentrations of PM and ozone. Regarding long-term effects, the shape of the association between average annual temperature and mortality varied by country, and the different temperature metrics produced inconsistent findings. Specifically, increased mortality was associated with higher annual warm-period temperature, lower SD, and higher CV in Greece; with higher SD and lower CV in Italy; and with lower annual temperature and CV in Norway. In England and Wales, long-term effects on mortality did not reach the nominal level of statistical significance.Conclusions: In summary, our study indicates that short-term exposure to high temperatures increases respiratory mortality, with women, and those living in densely populated or polluted areas, being more vulnerable to heat. Results also suggest that daily air pollution levels may amplify short-term heat effects on mortality. Finally, our study implies an impact on mortality resulting from longer-term temperature exposure, but its direction varied across areas and on the temperature metric used. Further research using non-ecological study designs and covering diverse geographical areas is warranted to better understand the influence of individual and local characteristics, as well as the long-term health impacts of heat exposure, which remain insufficiently documented.

Υπόβαθρο: Οι δυσμενείς επιδράσεις των υψηλών θερμοκρασιών στη θνησιμότητα από αναπνευστικά νοσήματα είναι καλά τεκμηριωμένες, κυρίως μέσα από μελέτες χρονοσειρών που βασίζονται σε δεδομένα σε επίπεδο πόλης. Ωστόσο, περιορισμένος αριθμός ερευνών έχει πραγματοποιηθεί σε εθνικό επίπεδο ή σε μη αστικές περιοχές, ενώ η τροποποίηση των επιδράσεων αυτών από κοινωνικοοικονομικούς παράγοντες ή από χωρικές μεταβλητές που σχετίζονται με τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε περιοχής δεν έχει διερευνηθεί επαρκώς. Επιπλέον, οι μακροχρόνιες επιδράσεις, πέραν των ήδη γνωστών και καλά τεκμηριωμένων βραχυχρόνιων, έχουν αρχίσει πρόσφατα να προσελκύουν αυξανόμενο επιστημονικό ενδιαφέρον, στο πλαίσιο της κλιματικής αλλαγής. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση της σχέσης μεταξύ υψηλών θερμοκρασιών περιβάλλοντος και θνησιμότητας από αναπνευστικά αίτια σε διαφορετικές ευρωπαϊκές χώρες, σε επίπεδο μικρής διοικητικής περιοχής, η ανάλυση πιθανών τροποποιητών των βραχυχρόνιων επιδράσεων, καθώς και η διερεύνηση της ύπαρξης μακροχρόνιων επιδράσεων των υψηλών θερμοκρασιών, πέραν των γνωστών βραχυχρόνιων. Μέθοδος: Ο ημερήσιος αριθμός θανάτων από φυσικά και αναπνευστικά αίτια και μοντελοποιημένες εκτιμήσεις της ημερήσιας θερμοκρασίας του αέρα συλλέχθηκαν για τη Νορβηγία, τη Γερμανία, την Αγγλία και Ουαλία, την Ιταλία (μόνο θάνατοι από φυσικά αίτια) και την Ελλάδα (μόνο περιφέρεια Αττικής), σε επίπεδο μικρής διοικητικής περιοχής, για τη θερινή περίοδο του έτους (Μάιος- Σεπτέμβριος), μεταξύ των ετών 1996-2018. Επίσης, συλλέχθηκαν δεδομένα κοινωνικο-οικονομικών παραγόντων, μοντελοποιημένες εκτιμήσεις ατμοσφαιρικών ρύπων και χωρικές μεταβλητές που εξετάστηκαν ως πιθανοί τροποποιητές των βραχυχρόνιων επιδράσεων. Εφαρμόστηκαν μοντέλα Poisson με χρονικά κατανεμημένες μη γραμμικές επιδράσεις, επιτρέποντας την υπερδιασπορά, για την διερεύνηση των βραχυχρόνιων επιδράσεων στην αναπνευστική θνησιμότητα σε επίπεδο μικρής περιοχής, ελέγχοντας για την εποχικότητα και τις μακροχρόνιες τάσεις, ενώ μοντέλα μετα-ανάλυσης τυχαίων επιδράσεων εφαρμόστηκαν για την εκτίμηση συγκεντρωτικών επιδράσεων σε επίπεδο χώρας. Χρησιμοποιήθηκαν μοντέλα μεταπαλινδρόμησης τυχαίων επιδράσεων για τη διερεύνηση της τροποποίησης των επιδράσεων της θερμοκρασίας από κοινωνικο-οικονομικούς και χωρικούς παράγοντες. Τέλος, έγινε διερεύνηση ύπαρξης μακροχρόνιων επιδράσεων των υψηλών θερμοκρασιών στη θνησιμότητα από φυσικά αίτια, επιπλέον των βραχυχρόνιων, στη Νορβηγία, Αγγλία & Ουαλία, Ιταλία και Ελλάδα σε επίπεδο NUTS-2 διοικητικής περιοχής. Εφαρμόστηκε σε επίπεδο περιφέρειας εντός χώρας, μεικτό μοντέλο Poisson με υπερδιασπορά, με την μικρή διοικητική περιοχή εντός της περιφέρειας ως τυχαία σταθερά, ελέγχοντας για τη βραχυχρόνια θερμοκρασία, την εποχικότητα, τις μακροχρόνιες τάσεις και χαρακτηριστικά του πληθυσμού σε επίπεδο μικρής περιοχής. Ως δείκτες μακροχρόνιας έκθεσης στη θερμοκρασία για κάθε μικρή περιοχή εξετάστηκαν η ετήσια μέση τιμή, η ετήσια τυπική απόκλιση, και ο ετήσιος συντελεστής μεταβλητότητας της θερμοκρασίας της θερινής περιόδου. Αποτελέσματα: Για αύξηση της θερμοκρασίας από το 75οστο 99ο εκατοστημόριο τη; κατανομής της εκτιμήθηκε αύξηση της θνησιμότητας από αναπνευστικά αίτια κατά 27% (95% διάστημα εμπιστοσύνης (ΔΕ): 19%-34%) στις χώρες της Βόρειας/ Κεντρικής Ευρώπης και αντίστοιχη αύξηση στην Αττική. Μεγαλύτερες επιδράσεις εκτιμήθηκαν στις γυναίκες (Βόρεια/Κεντρική Ευρώπη: 30% (95% ΔΕ:13%- 49%), Αττική: 36% (95% ΔΕ:25%- 49%)), ενώ παρόμοιου μεγέθους στα άτομα άνω των 65 ετών. Σε περιοχές με αυξημένη πληθυσμιακή πυκνότητα εκτιμήθηκε 32% (95% ΔΕ: 28%- 37%) αύξηση στη θνησιμότητα λόγω υψηλών θερμοκρασιών, ενώ σε λιγότερο πυκνοκατοικημένες περιοχές η αντίστοιχη αύξηση ήταν 22% (95% ΔΕ: 19%- 26%). Ελέγχοντας για την πυκνότητα του πληθυσμού, σε περιοχές που επικρατούν υψηλά επίπεδα αιωρούμενων σωματιδίων (ΑΣ2.5), εκτιμήθηκε 31% (95% ΔΕ: 26%- 36%) αύξηση στη θνησιμότητα που σχετίζεται με την αύξηση της θερμοκρασίας από το 75ο στο 99ο εκατοστημόριο της κατανομής της θερμοκρασίας, με την αντίστοιχη αύξηση σε περιοχές με χαμηλά επίπεδα του ρύπου να είναι 19% (95% ΔΕ: 15%- 23%). Αντίθετα, ενδεικτικά ήταν τα αποτελέσματα για την τροποποίηση των επιδράσεων από τα ημερήσια επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης, υποδεικνύοντας ένα μοτίβο αύξησης των βραχυχρόνιων επιδράσεων των υψηλών θερμοκρασιών στην αναπνευστική θνησιμότητα τις ημέρες με αυξημένα επίπεδα αιωρούμενων σωματιδίων και όζοντος. Τέλος, όσο αφορά τις μακροχρόνιες επιδράσεις, τα αποτελέσματα σχετικά με τη μορφή της σχέσης μεταξύ μέσης ετήσιας θερμοκρασίας και θνησιμότητας διέφεραν ανά χώρα, ενώ οι διαφορετικοί δείκτες θερμοκρασίας παρήγαγαν μη συνεπή ευρήματα. Συγκεκριμένα, αυξημένη θνησιμότητα συσχετίστηκε με αύξηση της ετήσιας θερμοκρασίας της θερμής περιόδου, χαμηλότερη τυπική απόκλιση και αυξημένο συντελεστή μεταβλητότητας στην Ελλάδα, με υψηλότερη τυπική απόκλιση και μειωμένο συντελεστή μεταβλητότητας στην Ιταλία και, τέλος, με χαμηλότερη ετήσια θερμοκρασία και συντελεστή μεταβλητότητας στη Νορβηγία. Στην Αγγλία & Ουαλία, οι δε βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές μακροχρόνιες επιδράσεις στη θνησιμότητα. Συμπεράσματα: Συμπερασματικά, η μελέτη μας υποδεικνύει αύξηση της θνησιμότητας από αναπνευστικά αίτια λόγω βραχυχρόνιας έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες, με τις γυναίκες και τα άτομα που ζουν σε πυκνοκατοικημένες περιοχές και περιοχές που χαρακτηρίζονται από υψηλότερες συγκεντρώσεις αιωρούμενων σωματιδίων να είναι πιο ευάλωτα στη ζέστη. Ενδεικτικά ήταν τα αποτελέσματα σχετικά με την τροποποίηση των επιδράσεων από τα ημερήσια επίπεδα ρύπανσης, υποδεικνύοντας αυξημένες επιδράσεις στη θνησιμότητα στα υψηλότερα επίπεδα των ρύπων. Τέλος, αν και τα ευρήματα της μελέτης μας υποδηλώνουν ύπαρξη επιδράσεων λόγω της μακροχρόνιας έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες, επιπλέον εκείνων λόγω της βραχυχρόνιας έκθεσης, η κατεύθυνση των επιδράσεων διέφερε μεταξύ των περιοχών και ανάλογα με τον δείκτη θερμοκρασίας που χρησιμοποιήθηκε. Απαιτείται, λοιπόν, περαιτέρω έρευνα, με την εφαρμογή μη οικολογικών σχεδιασμών μελέτης, συμπεριλαμβάνοντας διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές, για την πληρέστερη διερεύνηση των επιδράσεων των ατομικών και τοπικών χαρακτηριστικών στην υπό μελέτη σχέση αλλά και των μακροχρόνιων επιδράσεων, που δεν έχουν ακόμα τεκμηριωθεί.