Наблюдения и эксперименты указывают на существенную роль влажности в распространении острых респираторных вирусных инфекций (ОРВИ), в том числе гриппа и КОВИД-19. Между тем, приводятся контр-примеры, якобы опровергающие эту закономерность. Упоминается влажный
Техас и вспышки КОВИД-19 в нём летом 2020 года. Очевидно, такие случаи необходимо исследовать на аномалии, а не отвергать теорию на основе одной лишь интуиции или жизненного опыта. Интуитивный пример влажного
Техаса упускает ряд важных деталей. Лето длинное, а Техас большой: Хьюстон находится на побережье, а Эль-Пасо — в пустыне. Само понятие влажный климат
плохо определено. Как правило, это усреднённое сравнение относительной влажности с более сухими
регионами, но для распространения ОРВИ важна (предположительно) абсолютная влажность, то есть количество водяного пара в воздухе.
В целом, рассуждения о влажном
Техасе страдают от так называемой экологической ошибки — некорректного использования сводных данных с целью получения выводов относительно свойств отдельных случаев или групп. Интересно посмотреть на ситуацию в меньшем масштабе, в динамике в конкретных населённых пунктах.
Данные по числу заражений КОВИД-19 опубликованы на сайте минздрава Техаса. Исторические данные о погоде в отдельных городах можно взять с сайта OpenWeatherMap. За 10$ сервис предоставляет данные о погоде в одном городе за последние 40 лет с точностью до одного часа. Среди этих данных имеются: температура, относительная влажность, атмосферное давление. Для вычисление абсолютной влажности необходимо также знать давление \(P_s\) насыщенного водяного пара. Формула для вычисления давления (в Паскалях) насыщенного водяного пара при заданной температуре \(t\) (−30 °C \(\leqslant t \leqslant\) 35 °C) приведена в работе Bolton D. The Computation of Equivalent Potential Temperature
(Вычисление эквивалентно-потенциальной температуры
), Monthly Weather Review, 1980, 108(7):1046–1053 (формула 10): \[P_s = 100\cdot6{,}112\cdot\exp\left(\frac{17{,}67\cdot{}t}{t+243{,}5}\right).\]
Согласно уравнению состояния идеального газа, плотность \(\rho\) водяного пара, выраженная в \(\text{г/м}^3\), будет равна \[\rho = \frac{\mu P}{RT} = \frac{\mu h_{r}P_{s}}{RT} = \frac{13{,}25h}{T}\exp\left[\frac{17{,}67\cdot{}\left(T-273{,}15\right)}{T-29{,}65}\right],\] где \(R\approx 8{,}314\ \frac{\text{Дж}}{\text{моль}\cdot\text{К}}\) — универсальная газовая постоянная, \(\mu\approx 18{,}02\ \text{г/моль}\) — молярная масса воды, \(T= t + 273{,}15\) — абсолютная температура в Кельвинах, \(0\leqslant h_r \leqslant 1\) — относительная влажность, \(h\) — она же в процентах. В таблице ниже приведены примеры расчёта для Хьюстона:
| Время | \(T\), \(\text{K}\) | \(h\), % | \(\rho\), \(\text{г/м}^3\) |
|---|---|---|---|
| 01.08.2020 00:00:00 | 305,86 | 62 | 21,77 |
| 01.08.2020 01:00:00 | 304,13 | 66 | 21,13 |
| 01.08.2020 02:00:00 | 302,94 | 70 | 21,01 |
| 01.08.2020 03:00:00 | 301,89 | 78 | 22,11 |
| 01.08.2020 04:00:00 | 301,44 | 83 | 22,95 |
| 01.08.2020 05:00:00 | 300,88 | 88 | 23,59 |
| 01.08.2020 06:00:00 | 300,58 | 88 | 23,21 |
| 01.08.2020 07:00:00 | 300,48 | 88 | 23,08 |
| 01.08.2020 08:00:00 | 300,25 | 88 | 22,79 |
Далее представлены совмещённые графики абсолютной влажности и ежедневных зарегистрированных случаев КОВИД-19 для нескольких населённых пунктов. Выбраны города с наибольшим числом случаев — с ожиданием, что эффект будет заметнее. На графиках видно, что вспышкам КОВИД-19 предшествует почти неделя пониженной абсолютной влажности.
Отдельно стоит отметить введение с 03.07.2020 во всём Техасе масочного режима. Однако снижения ежедневного числа случаев либо не заметно вовсе, либо может быть объяснено возвращением абсолютной влажностью к нормальному уровню.
Графики построены в табличном процессоре LibreOffice. Исходный файл доступен.
