Modeling the association between Aedes aegypti ovitrap egg counts, multi-scale remotely sensed environmental data and arboviral cases at Puntarenas, Costa Rica (2017–2018)

Abstract

Problems with vector surveillance are a major barrier for the effective control of vector-borne disease transmission through Latin America. Here, we present results from a 80-week longitudinal study where Aedes aegypti (L.) (Diptera: Culicidae) ovitraps were monitored weekly at 92 locations in Puntarenas, a coastal city in Costa Rica with syndemic Zika, chikungunya and dengue transmission. We used separate models to investigate the association of either Ae. aegypti-borne arboviral cases or Ae. aegypti egg counts with remotely sensed environmental variables. We also evaluated whether Ae. aegypti-borne arboviral cases were associated with Ae. aegypti egg counts. Using cross-correlation and time series modeling, we found that arboviral cases were not significantly associated with Ae. aegypti egg counts. Through model selection we found that cases had a non-linear response to multi-scale (1-km and 30-m resolution) measurements of temperature standard deviation (SD) with a lag of up to 4 weeks, while simultaneously increasing with finely-grained NDVI (30-m resolution). Meanwhile, median ovitrap Ae. aegypti egg counts increased, and respectively decreased, with temperature SD (1-km resolution) and EVI (30-m resolution) with a lag of 6 weeks. A synchrony analysis showed that egg counts had a travelling wave pattern, with synchrony showing cyclic changes with distance, a pattern not observed in remotely sensed data with 30-m and 10-m resolution. Spatially, using generalized additive models, we found that eggs were more abundant at locations with higher temperatures and where EVI was leptokurtic during the study period. Our results suggest that, in Puntarenas, remotely sensed environmental variables are associated with both Ae. aegyptiborne arbovirus transmission and Ae. aegypti egg counts from ovitraps.

Los problemas de vigilancia de los vectores son un obstáculo importante para el control eficaz de las enfermedades transmitidas por vectores en América Latina. Aquí presentamos los resultados de un estudio longitudinal de 80 semanas en el que se monitorearon semanalmente las ovitrampas de Aedes aegypti (L.) (Diptera: Culicidae) en 92 localidades de Puntarenas, una ciudad costera de Costa Rica con transmisión sindémica de Zika, chikungunya y dengue. Se utilizaron modelos separados para investigar la asociación de los casos de arbovirus transmitidos por Ae. aegypti o de los recuentos de huevos de Ae. aegypti con las variables ambientales detectadas a distancia. También se evaluó si los casos de arbovirus transmitidos por Ae. aegypti estaban asociados a los recuentos de huevos de Ae. aegypti. Utilizando modelos de correlación cruzada y series temporales, encontramos que los casos arbovirales no estaban significativamente asociados con los recuentos de huevos de Ae. aegypti. Mediante la selección de modelos, descubrimos que los casos tenían una respuesta no lineal a a las mediciones de la desviación estándar de la temperatura a múltiples escalas (resolución de 1 km y 30 m) con un desfase de hasta 4 semanas, mientras que aumentaban simultáneamente con el NDVI de grano fino (resolución de 30 m). Mientras tanto, la mediana de ovi- ae. aegypti aumentó, y respectivamente disminuyó, con la desviación estándar de la temperatura (resolución de 1 km) y el EVI (resolución de 30 m) con un desfase de 6 semanas. Un análisis de sincronía mostró que los recuentos de huevos tenían un patrón de onda viajera, con una sincronía que muestra cambios cíclicos con la distancia, un patrón no observado en los datos de teledetección con una resolución de 30 m y 10 m. En términos espaciales, utilizando modelos aditivos generalizados, encontramos que los huevos eran más abundantes en lugares con temperaturas más altas y donde el EVI era leptocúrtico durante el periodo de estudio. Los resultados sugieren que, en Puntarenas, las variables ambientales teledetectadas están asociadas con la transmisión de arbovirus transmitidos por Ae. como con los recuentos de huevos de Ae. aegypti en ovitrampas.