Indian Ocean Dipole and Rainfall Drive a Moran Effect in East Africa Malaria Transmission

Abstract

Background. Patterns of concerted fluctuation in populations—synchrony—can reveal impacts of climatic variability on disease dynamics. We examined whether malaria transmission has been synchronous in an area with a common rainfall regime and sensitive to the Indian Ocean Dipole (IOD), a global climatic phenomenon affecting weather patterns in East Africa. Methods. We studied malaria synchrony in 5 15-year long (1984–1999) monthly time series that encompass an altitudinal gradient, approximately 1000 m to 2000 m, along Lake Victoria basin. We quantified the association patterns between rainfall and malaria time series at different altitudes and across the altitudinal gradient encom passed by the study locations. Results. We found a positive seasonal association of rainfall with malaria, which decreased with altitude. By contrast, IOD and interannual rainfall impacts on interannual disease cycles increased with altitude. Our analysis revealed a nondecaying synchrony of similar magnitude in both malaria and rainfall, as expected under a Moran effect, supporting a role for climatic variability on malaria epidemic frequency, which might reflect rainfall mediated changes in mosquito abundance. Conclusions. Synchronous malaria epidemics call for the integration of knowledge on the forcing of malaria transmission by environmental variability to develop robust malaria control and elimination programs.

Antecedentes. Los patrones de fluctuación concertada en las poblaciones -sincronía- pueden revelar el impacto de la variabilidad climática en la dinámica de las enfermedades. Examinamos si la transmisión de la malaria ha sido sincrónica en una zona con un régimen de lluvias común y sensible al Dipolo del Océano Índico (DIO), un fenómeno climático global que afecta a los patrones climáticos de África oriental. Métodos. Estudiamos la sincronía de la malaria en 5 series temporales mensuales de 15 años de duración (1984-1999) que abarcan un gradiente altitudinal, de aproximadamente 1000 m a 2000 m, a lo largo de la cuenca del Lago Victoria. Se cuantificó la asociación entre las precipitaciones y las series temporales de malaria a diferentes altitudes y a lo largo del gradiente altitudinal abarcado por las localidades del estudio. Resultados. Encontramos una asociación estacional positiva de las precipitaciones con la malaria, que disminuía con la altitud. Por el contrario, el impacto de las precipitaciones en los ciclos interanuales de la enfermedad aumentó con la altitud. Nuestro análisis reveló una sincronía no decreciente de magnitud similar tanto en la malaria como en las precipitaciones, como se esperaba según un efecto Moran apoyando el papel de la variabilidad climática en la frecuencia de las epidemias de malaria, que podría reflejar cambios en la abundancia de mosquitos mediados por las lluvias. Conclusiones. Las epidemias sincronizadas de paludismo exigen la integración de los conocimientos sobre la malaria por la variabilidad ambiental para desarrollar programas sólidos de control y eliminación de la malaria.