雙北爆發模擬 10
數據模擬 全境感染30⁠天 台北淪陷時,哪種封城手段最有效?

我們離大型社區感染階段還有多遠?台灣近半數確診案例集中於雙北。人口高度密集、頻繁流動,會不會正推高雙北地區的風險?如果終將走到封城這一步,有沒有更好的手段阻隔疫情?

記者/陳貞樺 製作/Daniel Kao、林奕文、李郁欣 發布時間:2020.03.30 最後更新時間:2021.05.15

我們離大型社區感染階段還有多遠?台灣近半數確診案例集中於雙北。人口高度密集、頻繁流動,會不會正推高雙北地區的風險?如果終將走到封城這一步,有沒有更好的手段阻隔疫情?

(編者按:本篇報導時間為2020年3月,相關推估依照當時的疫情數據)

全面封鎖城市邊界,真的有助於減緩疫情嗎?假設感染風險最高的雙北地區爆發社區感染,怎樣的做法才可以有效阻絕疫情?

2020年3月中起台灣確診病例數先是破百,短短兩週內又暴衝超過300例。不過,根據指揮中心的定義,台灣還沒有達到社區傳播的程度,疫情仍屬可控範圍。但截至3月30日止,台灣已發生多起群聚感染、8例感染源不明的狀況,令人開始擔心:「台灣離大規模社區感染還有多遠?」

為了回答這個問題,台大公衛學院利用疫情大數據,推估出社區感染的臨界指標,來判斷疫情是否進入大流行。

數據模型透過觀測疫情傳播率(Basic Reproduction Number, R0)與本土病例檢測陽性率得知。如果傳播率超過1.5,就代表進入社區感染,傳播率達2以上疫情則為全面爆發。

該不該封城?關鍵就在傳播率

本土病例檢測陽性率(log)與疫情傳播率

註:1. 本土病例檢測陽性率(log):為減低資料中極端值的影響,採對數轉換後的數值,公式為「本土陽性確診個數÷總檢驗量」;2. 傳播率:基本傳染數(Basic reproduction number),指在沒有外力介入、所有人都沒有免疫力的情況下,一個感染到某種傳染病的人,會把疾病傳染給其他多少個人的平均數,通常稱為R0值;3. 資料區間:1/11~3/19 資料來源:台大公衛學院

如果傳播率趨近1.5就要考慮封鎖,一旦超過2就代表跟武漢、義大利一樣已全面淪陷,因為整個社區都感染,隔離就完全沒意義。

台灣大學公衛學院副院長陳秀熙指出,台灣現況為小型群聚感染的狀態,做疫調相對容易,如果這一波境外感染者能在居家隔離階段擋住,就不會變成社區感染。

他形容,新冠肺炎病毒跟著人流在全世界一起旅行,先是亞洲、後來到歐美。根據疫情數據模型預估,下一波最危險的地區可能是非洲,以及台灣移工主要輸入國東南亞地區。

「社交病毒」隨著人流來去

「新冠肺炎不是生物病毒而是社交病毒,被它感染的都是交通樞紐,」陳秀熙點出,世界各國疫情最嚴重的地區清一色都是國際大都市:義大利米蘭、美國紐約、日本東京、西班牙馬德里……等,個個都是該國對外的重要交通樞紐。

陳秀熙說,因為疫情爆發國家都集中在北緯40度以上,很多人以為氣溫會影響疫情,但其實這些國家都是國際旅遊觀光往來最多的地區。

目前台灣的確診案例中,超過五成集中於台北市、新北市地區。一方面,雙北距離桃園、松山國際機場近;另一方面,都會區內交通密集,加上人口總數多,全島約三成的人口都集中於大台北地區,感染風險最高。

以大台北地區最主要的交通運輸工具捷運為例,2020年1月單月運量近6235萬人次,單日平均旅客量也高達200萬人次,人流主要集中於台北車站、西門站、市政府站及忠孝復興站。

雖然各交通樞紐都有設立發燒篩檢、過濾潛在病例,但防疫關鍵還是在民眾。

雙北交流頻繁 單日200萬人次進出捷運

台北捷運1月各站分時進出量

地圖 捷運

註:一個點代表200人次。 資料來源:台北捷運

根據陳秀熙的研究估算,要完善防疫網至少要做到95%的隔離落實,換句話說,只要有超過5%的民眾隱瞞病史就可能造成防疫破網。

假設風險最高的雙北地區發生防疫破口,該怎麼做才能迅速防堵疫情擴散?找出人們移動的規律性,劃分防疫區,在疫情可控範圍內阻斷人流,或許是一個避免病毒擴散的方法。

雙北41個行政區,重劃成26個防疫區

台灣大學地理環境資源系主任溫在弘的團隊以此構想為基礎,運用大台北地區人流數據,透過演算法找出人們的移動規律性,搭配人口密度分區(編按:每個人口密度區的人口數都是相近的),將整個大台北地區劃分為26個生活防疫區。

研究假設在沒有防疫措施的狀況下,大台北地區最快一個月即會全境感染。在危急時刻,選擇對的封鎖策略能替政府爭取更多防疫時間。

溫在弘團隊發現,相較封鎖整個台北市或一個感染社區,封鎖生活防疫區更能有效阻斷疫情。如此一來,假設某區爆發社區感染,政府可以第一時間參考模型封鎖該區域、阻斷人流。

當台北淪陷時,哪種封城法最有效?

台北市封城後疫情擴散模擬

雙北爆發模擬 1
人口密度分區封鎖(如北京社區封閉管理)
台北市全市封鎖(如義大利、武漢封城)
生活防疫區封鎖(溫在弘團隊做法)

註:模型多次模擬了20個感染地區後發現,感染地區並不會影響模擬結果,故以台北市中有國際航線的松山機場為感染起源地。 研究方法:團隊以2009年新流感的傳播係數,模擬在沒有防疫措施的狀況下,如果台北市松山機場出現1個確診個案,且有5個未發病感染者散佈在都會區,疫情狀況將會如何發展,目的在了解不同封鎖方式對疫情阻斷的影響,並非模擬大台北地區未來疫情狀況。 資料來源:台大地理環境資源系教授溫在弘與博士候選人郭飛鷹

「我們的研究是考量人口移動的規律性,將規律往來密集的地區劃定為分區,建立防疫分區的概念,可滿足人口日常活動範圍,維持安全地區人口的正常生活,減少防疫管制成本,」溫在弘解釋。

模型假設了5個潛伏期患者分布於都會區,繼而引發社區感染的擴散狀況,並模擬3種封鎖狀況:人口密度分區封鎖(如北京社區封閉管理)、台北市全市封鎖(如義大利、武漢封城)、生活防疫區封鎖(溫在弘團隊提出做法)。

哪個封鎖方式最能使疫情趨緩?在模擬的狀況下,如果僅封鎖感染源所在的人口密度分區,疫情傳散速度反而最快。

阻斷人流,感染比例最多差23個百分點

疫情爆發30天,3種封鎖模型的感染人口比例

註:以上數值經四捨五入,取自小數點第一位。 資料來源:台大地理環境資源系教授溫在弘與博士候選人郭飛鷹

溫在弘進一步解釋,以北京執行社區封閉式管理的例子來說,人們長期生活在受限制的環境,生理跟心理都會受不了,在生活條件沒辦法滿足的狀況下,人們選擇逃離反而會造成漏洞。

如果直接封鎖整個台北市作為防疫區,可以看到初期感染區域集中於台北市邊界內,但隨著時間推移,疫情也逐漸溢散到周邊的新北市跟桃園市。

3個模擬情境中,以人流活動範圍來封鎖的生活防疫區,在相同的天數裡,疫情擴散速度較慢,感染人數的比例也較低,政府能有較充裕的時間在防疫區內投入資源防堵疫情擴散。

封城行不行,講究時間點

在台灣確診病例數持續增加的現在,如台灣政府要提前部署,到底什麼時候才是最佳時機呢?

「每個國家都是看到高峰上來,才想到要封城或封鎖邊境,too late(太晚了)!」陳秀熙透過數據還原武漢封城真相,點出如果決策者在去年12月中旬、疫情第一波爆發時,先封鎖華南海鮮市場周邊區域,後續可能就不會造成世界大流行。

你屬於哪一個生活防疫區?

大台北地區26個生活防疫區

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註:研究假設某群人很常從甲地到乙地,甲、乙兩地就會被劃為同個生活區,因此會出現一個行政區被拆解成多個生活圈的狀況。 資料來源:台大地理環境資源系教授溫在弘與博士候選人郭飛鷹

「封城很好,但時間不對反而會有反效果。如果封城或境外阻絕不是在剛開始流行的時候做,而是高峰才封通常會失敗,義大利也是失敗經驗,」陳秀熙表示。

他認為,目前疫情最嚴重的義大利也是「太晚封」,如果義大利在2月25日確診人數達3位數,開始找不到感染源前就封城,歐洲地區就能避免大流行。中國跟義大利都是慢了2到3週才封鎖疫情地區。

以公衛角度來看,陳秀熙認為政府提前部署有其重要性,防疫生活圈概念有助於第一時間的疫情防堵。

假設傳染源在26個生活圈某個樞紐,政府可以迅速循著社交管道佈局封鎖線,即時阻斷疫情,就像是當初追蹤鑽石公主號的下船旅客足跡一樣,同時也可以當成提前部署的參考。

但他也提醒,如果已發生社區感染,還是必須搭配感染人數規模,來估計要涵蓋多少防疫圈。

溫在弘則認為,目前疫情爆發模型僅運用學術理論推估社區感染狀況與防疫效果,要變成實際政策施行,還必須考慮各區醫療資源、民眾恐慌程度等變因,也需要與各領域專家與官員一同討論細節。