JAIYQ-MRI

1. Модель нені өлшейді және нені өлшемейді

Өлшейді: маса көбеюіне жағдайдың қаншалық қолайлы екенін — уақыт пен кеңістік бойынша салыстыруға жарайтын 0–100 индекс.

Өлшемейді: маса САНЫН. Индекс 70 деген жерде бір шаршы метрде қанша маса бар екенін бұл модель айта алмайды. Ол үшін далалық тұзақ деректері қажет, олар Атырау бойынша жинақталмаған.

Сондықтан индекс реттік (ordinal): «А ауданы Б ауданынан қауіптірек» деген тұжырым жасауға жарайды, «А ауданында 500 маса бар» деген тұжырымға жарамайды.

Неге бұл модель керек болды

Дайын модельдердің басым бөлігі ыдыс-су (container-breeding) масаларына — Aedes aegypti, Ae. albopictus — арналған. Олардың ажыратқышы: адам жинаған су (шина, ыдыс, науа). Ал Жайық атырауында басты драйвер мүлдем басқа: көктемгі қар суы тасқыны. Су басқанда құрғақ жатқан диапаузалы жұмыртқа банкі жарылады. Ыдыс-су модельдері бұл механизмді мүлдем қамтымайды.

2. Экологиялық негіз

2.1 Түрлер

Батыс Қазақстан / Жайық-Ақжайық аулау жинақтары бойынша. Атырау қаласының өз тұзақ базасы жоқ.

2.2 Басты драйверлер (дәлелденген реті бойынша)

1. Көктемгі тасқынның көлемі мен уақыты — жұмыртқа су басумен жарылады
2. Гидропериод — көлшік дернәсілдің дамуын аяқтауға жеткілікті ұзақ тұруы қажет
3. Қамыс алқаптары (Phragmites) — Culex modestus үшін ең күшті мекен предикторы
4. Температура — буын санын және даму жылдамдығын белгілейді
5. Топырақ ылғалы, жауын — қосалқы су көздері
6. Қалалық амплификация — дренаж, подвал, суару арықтары

3. Модельдің архитектурасы

Жеті қабат. Әрқайсысының іске асу күйі ашық көрсетілген — жоба құжатында сипатталғанның бәрі кодта бар емес.

4. Формулалар

4.1 Жиынтық индекс

MRI = 100 · Φ_T(T) · (0,15 + 0,85 · S) · (1 + 0,4 · U + 0,5 · W)

  Φ_T — температура гейті (0…1)
  S   — түрлер қоспасы: S = clamp(w_A(ай) · A + w_C(ай) · C)
  A   — тасқын-су Aedes ересек индексі (FPEB интеграциясынан)
  C   — тұрақты-су Culex индексі
  U   — қалалық амплификация (елді мекенге жақындық, 0…1)
  W   — тасқын мүшесі = бейімділік × өлшенген импульс

Тұрақты мүше 0,15 — температура рұқсат еткен кездегі фондық белсенділік: су режимі нашар болса да маса мүлдем нөл болмайды.

4.2 Температура гейті Φ_T

Φ_T(T) = (T − T₀)(Tm − T) / ((Tm − T₀)/2)²,   T₀ < T < Tm
Φ_T(T) = 0                                    әйтпесе

  T₀ = 16,8 °C     Tm = 34,9 °C     шыңы = 25,9 °C

Шектер Mordecai т.б. (2019) Батыс Нил вирусы жүйесі үшін жариялаған мәндерден. Нормалау шыңда дәл 1 береді. Мақаладағы Brière фитінің дәл көшірмесі емес — симметриялы жуықтау, бірақ шыңы (25,9 °C) мақалада хабарланған ~25 °C оптимумына сәйкес келеді.

4.3 FPEB ядросы — тасқын-импульсті жұмыртқа банкі

Модельдің жүрегі. Тәуліктік қадаммен интегралданатын үш теңдеу:

dE/dt = f · (φ_egg(ай) − E)  −  h(W) · E
dL/dt = h(W) · E  −  L/τ(T)  −  μ_L · L
dA/dt = (L/τ(T)) · s(hydro)  −  μ_A · A

  E — жұмыртқа банкі (диапаузалы, құрғақта тірі қалады)
  L — дернәсіл
  A — ересек
  h(W) = k_h · W            жарылу жылдамдығы (су басу қосады)
  τ(T) = DD / (T − T_base)  даму ұзақтығы, тәулік
  s(hydro)                  гидропериодтан шыққан тірі қалу
  φ_egg(ай)                 маусымдық банк сыйымдылығы

4.4 Параметрлер

4.5 Тасқын мүшесі W

W = БЕЙІМДІЛІК × ИМПУЛЬС

  БЕЙІМДІЛІК — Жайық арнасына/атырауға жақындық (география, тұрақты)
  ИМПУЛЬС    — 0,65 · SAR + 0,35 · GloFAS  (өлшенген, күн сайын өзгереді)
  SAR        = min(1, артық су ауданы % / 5%)
  GloFAS     = ағынның өз терезесіндегі қатынасы

Бұл бөліну маңызды: бейімділік «қай жер су басуға бейім» дегенді, импульс «бүгін су басты ма» дегенді көрсетеді. Бұрын екеуі араласып, сәуірде де, қаңтарда да бірдей мән беретін.

4.6 Culex тармағы

C = clamp(0,55 · R + 0,30 · W + 0,15 · U) · H(rh)

  R     — қамыс мекені (Sentinel-2 NDVI > 0,4 үлесі / 0,3)
  H(rh) — ылғалдылық көбейткіші: (rh − 40) / 45

5. Кіріс деректері

Есептеу тізбегі

1. 90 нүкте бойынша ECMWF метеорологиясы алынады (өткен 30 + алдағы 14 тәулік)
2. GloFAS күндік ағыны → күндік тасқын импульсі W(t)
3. Sentinel-1 бақылау терезелерінде артық су ауданы мен гидропериод өлшенеді
4. Sentinel-2 NDVI бойынша қамыс мекені бағаланады
5. Әр нүкте үшін FPEB теңдеулері 30 тәуліктік «жүгіріспен» интегралданады
6. Ересек индексі A(t) идеал жағдайдағы теориялық шыңға нормаланады
7. Culex тармағы қосылып, айлық салмақпен араластырылады
8. Температура гейті мен амплификация қолданылып, 0–100 шкаласына келтіріледі

6. Әлемдік модельдермен салыстыру

Салыстырмалы қасиеттер

7. Уникальділік — шыншыл баға

Не жаңа ЕМЕС

Модельдің бірде-бір компоненті жаңа емес. Барлығы жарияланған, белгілі әдістер:

• Компартмент моделі (E–L–A) — вектор экологиясында ондаған жылдан бері
• Градус-күн даму жуықтауы — энтомологияның классикалық құралы
• SAR табалдырығымен су картасын жасау — Copernicus EMS-тің операциялық тәсілі
• NDVI-мен мекен бағалау — қашықтан зондтаудың негізгі әдісі
• Термиялық-жауап қисықтары — Mordecai тобының жұмысы
• Тасқын-импульс тұжырымдамасы — Камарг моделінде бар

Не жаңа

Жаңалық — компоненттерде емес, олардың ЖИНАҚТАЛУЫНДА және ОПЕРАЦИЯЛЫҚ ІСКЕ АСУЫНДА:

1. Спутниктен ӨЛШЕНГЕН тасқын импульсі мен гидропериод механистік жұмыртқа банкі теңдеулерінің тікелей драйвері ретінде. Камарг моделі тасқынды есептейді, бірақ спутникпен байланыспаған. MAMOTH спутникті қолданады, бірақ жұмыртқа банкі динамикасы жоқ әрі тұзақпен оқытылады. Екеуін біріктірген жүйе әдебиетте табылмады.
2. Қос түрдің фазаға тәуелді салмағы — көктемде тасқын-су Aedes, жаз ортасында WNV-тасымалдаушы Culex — бір архитектурада.
3. Тұзақ деректерінсіз операциялық жұмыс. Ең жақын аналог (MAMOTH) тұзақсыз іске қосыла алмайды.
4. Солтүстік Каспий атырауына арнайы бейімделу — бұл аймақ үшін жарияланған операциялық маса моделі табылмады.

8. Не жетіспейді және оны шешу жолы

8.7 Басымдық реті

9. Шектеулер — қысқаша тізім

• Индекс климаттық ҚОЛАЙЛЫЛЫҚТЫ өлшейді, маса САНЫН емес
• Модель валидацияланбаған — тұзақ деректері жоқ
• Жеті параметрдің алтауы түрге калибрленбеген
• Гидропериод — «кемінде N күн» деген төменгі шек, дәл сан емес
• Қамыс мекені — NDVI проксиі, қамыстың картасы емес
• Радар 10–30 м ажыратымдылықпен ұсақ көлшіктер мен арықтарды көрмейді
• Температура қисығы басым түрдің (Culex) жүйесіне калибрленген
• Каспий деңгейінің әсері ескерілмеген
• Дереккөз қолжетімсіз болса модель әлсіретілген режимге көшеді — ол әрқашан ашық белгіленеді, жалған санмен толтырылмайды

10. Дереккөздер

1. Mordecai E.A. et al. (2019) — Thermal biology of mosquito-borne disease, PLoS NTD
2. Mordecai E.A. et al. (2017) — Detecting the impact of temperature on transmission, PLoS NTD
3. Aedes caspius flooding population-dynamics model (Камарг), Bulletin of Entomological Research
4. Батыс Қазақстан WNV / Culex modestus, Frontiers in Public Health (2020)
5. WNV Қазақстан жылқыларында, Атырауды қоса (8,7 %)
6. MAMOTH — Earth Observation data-driven model for mosquito abundance; EYWA жүйесі
7. MoLS — Mosquito Life Cycle Simulation
8. Aedes-AI нейрожелілері, PLoS Comput Biol
9. Van Wagner C.E. (1987) — Canadian FWI жүйесі (spin-up тәсілінің үлгісі)
10. Ақжайық Рамсар алаңы