Multiskalige Mobilitätsnetzwerke und die räumliche Ausbreitung von Infektionskrankheiten

Unter den realistischen Faktoren, die bei der computergestützten Modellierung von Infektionskrankheiten berücksichtigt werden müssen, stellt die menschliche Mobilität eine entscheidende Herausforderung sowohl auf theoretischer Seite als auch angesichts der begrenzten Verfügbarkeit empirischer Daten dar. Um das Zusammenspiel zwischen kurzzeitigen Pendelströmen und langreichweitigem Flugverkehr zu untersuchen, das das raum-zeitliche Muster einer globalen Epidemie prägt, analysieren wir (i) Mobilitätsdaten aus 29 Ländern weltweit und finden ein Gravitationsmodell, das in der Lage ist, eine globale Beschreibung der Pendelmuster bis zu 300 km zu liefern, und (ii) integrieren in ein weltweit strukturiertes Metapopulations-Epidemiemodell eine Technik zur Trennung von Zeitskalen zur Bewertung der Infektionskraft aufgrund multiskaliger Mobilitätsprozesse in der Krankheitsdynamik. Pendelströme sind im Durchschnitt um eine Größenordnung größer als Flugströme. Ihre Einführung in das weltweite Modell zeigt jedoch, dass das großräumige Muster der simulierten Epidemie nur geringe Variationen im Vergleich zum Basisszenario aufweist, in dem nur der Flugverkehr berücksichtigt wird. Die Präsenz kurzfristiger Mobilität erhöht jedoch die Synchronisation von Subpopulationen in unmittelbarer Nähe und beeinflusst das epidemische Verhalten an der Peripherie der Flugverkehrsinfrastruktur. Der aktuelle Ansatz umreißt die Möglichkeit zur Definition von mehrschichtigen computergestützten Ansätzen, bei denen unterschiedliche Modellierungsannahmen und Granularitäten konsistent in einem vereinigenden multiskaligen Rahmen verwendet werden können.