Ziel dieser Doktorarbeit ist ein mathematisches Modell zu entwickeln, um
eine mögliche Ausbreitung des West-Nil-Virus (WNV) in Deutschland zu simulieren
und zu bewerten. Das entwickelte Werkzeug soll auch auf eine weitere,
durch Zecken übertragene Krankheit, dem Krim-Kongo-Hämorrhagischen
Fieber (CCHFV) angewendet werden.
Die durch den Klimawandel verursachte globalen Erwärmung unterstützt
auch die Verbreitung und Entwicklung verschiedener Vektorpopulationen.
Dabei hat eine Temperaturerhöhung einen positiven Einfluss auf den Lebenszyklus
des Vektors und die Zunahme der Vektoraktivität. In dieser Arbeit
haben wir ein Differentialgleichungsmodell (ODE) entwickelt, um den Einfluss
eines regelmäßigen Eintrags von Infektionserregern auf die empfängliche
Population unter Berücksichtigung des Temperatureinflusses zu verstehen.
Als Ergebnis haben wir einen analytischen Ausdruck der Basisreproduktionszahl
und deren Wechselwirkung mit der Temperatur gefunden. Eine
Sensitivitätsanalyse zeigt, wie wichtig das Verhältnis der anfälligen Mücken
zur lokalen Wirtspopulation ist. Als ein zentrales Ergebnis haben wir den
zukünftigen Temperaturverlauf auf Basis der Modellergebnisse des IPCC in
unser Modell integriert und Bedingungen gefunden, unter denen es zu einer
dauerhaften Etablierung des West-Nil-Virus in Deutschland kommt. Darüber hinaus haben wir die
entwickelten mathematischen Modelle verwendet, um verschiedene Szenarien
zu untersuchen, unter denen sich CCHFV möglicherweise in einer naiven
Population etablieren kann, und wir haben verschiedene Kontrollszenarien mathematisch abgeleitet, um die Belastung von einer Infektion durch Zecken
zu bewältigen. / The objective of this thesis is to develop the necessary mathematical model
to assess the potential spread of West Nile Virus (WNV) in Germany and
employ the developed tool to analyse another tick-borne disease Crimean-
Congo Hemorrhagic Fever (CCHFV).
Given the backdrop of global warming and the climate change, increasing
temperature has benefitted the vector population. The increase in the
temperature has a positive influence in the life cycle of the vector and the
increase in its activities. In this thesis, we have developed an Ordinary Differential
Equation (ODE) model system to understand the influence of the
periodic introduction of infectious agents into the local susceptible population
while taking account of influence of temperature. As results, we have
found an analytic expression of the basic reproduction number and its
interplay with the temperature. The sensitivity analysis shows us the importance
of the ratio between the susceptible mosquitoes to the local host
population. As a central result we have extrapolated the temperature trend
under different IPCC conditions and found the condition under which the
circulation of West Nile Virus will be permanent in Germany.
Furthermore, we have utilised the developed mathematical models to
examine different scenarios under which CCHFV can potentially establish
in a naive population along with we mathematically derived different control
scenarios to manage the burden of tick infection.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/26588 |
| Date | 23 January 2023 |
| Creators | Bhowmick, Suman |
| Contributors | Sokolov, Igor M., Lindner, Benjamin, Blasius, Bernd |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | (CC BY-NC-SA 4.0) Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International, https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ |
| Relation | 10.1016/j.jtbi.2019.110117, 10.3390/epidemiologia3010010, 10.1016/j.ecolmodel.2022.110213 |
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