Post on 16-Dec-2015
A Predictive BTV Wind Spread ModelA innovative approach which may contribute to
improved vaccination schemes
A Predictive BTV Wind Spread ModelA innovative approach which may contribute to
improved vaccination schemes
Guy Hendrickx (1), Yves Van Der Stede (2), Estelle
Meroc (2), Benoit Durand (3) & E. Ducheyne (1)
(1) Avia-GIS, (2) CODA, (3) AFSSA
Guy Hendrickx (1), Yves Van Der Stede (2), Estelle
Meroc (2), Benoit Durand (3) & E. Ducheyne (1)
(1) Avia-GIS, (2) CODA, (3) AFSSA
BTV spread in Europe
Table of ContentsTable of Contents
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
Culicoides chiopterusPicture ITM
Culicoides chiopterusPicture ITM
Live cycleLive cycleIntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
European biomesEuropean biomes
Temperate:
BTV 1-8 (6-11)
Temperate:
BTV 1-8 (6-11)
Mediterranean:
BTV 1-2-4-8-9-16
Mediterranean:
BTV 1-2-4-8-9-16
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
Current EU restriction zonesCurrent EU restriction zones
BTV spread in Europe
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
Table of ContentsTable of Contents
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
1rst generation model: BTV9 19991rst generation model: BTV9 1999
June November
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
2nd generation model: BTV8 20062nd generation model: BTV8 2006IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
2nd generation model: BTV8 20062nd generation model: BTV8 2006IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
2nd generation model: BTV8 20062nd generation model: BTV8 2006IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
Table of ContentsTable of Contents
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
BTV spread in Europe
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
Model input data (1/3)Model input data (1/3)
Epidemiological BTV1FR2008 data
(AFSSA) at the municipality level
epidemiological curves
Denominator data (AFSSA) at
municipality level coordinates
modeled within suitable LC
Vaccination BTV1FR2009 data (AFSSA)
Epidemiological BTV1FR2008 data
(AFSSA) at the municipality level
epidemiological curves
Denominator data (AFSSA) at
municipality level coordinates
modeled within suitable LC
Vaccination BTV1FR2009 data (AFSSA)
BTV spread in Europe
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
Model input data (2/3)Model input data (2/3)
Entomological data:
→ In flight data ABTD 150-1000m (Goossens et al. subm.)
→ Rothamsted suction trap 11m (Fassotte et al. 2008)
→ OVI ground level traps (Fassotte et al. 2008)
Wind data (ECMWF)
Entomological data:
→ In flight data ABTD 150-1000m (Goossens et al. subm.)
→ Rothamsted suction trap 11m (Fassotte et al. 2008)
→ OVI ground level traps (Fassotte et al. 2008)
Wind data (ECMWF)
BTV spread in Europe
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
Model input data (3/3)Model input data (3/3)
BTV spread in Europe
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
Table of ContentsTable of Contents
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
Model parameters (1/4)Model parameters (1/4)
Cluster analysis using a retrospective space-time permutation model (SatScan)
identify location (S1, S2,… Sn) and
timing (tS1, tS2,… tSn) of the model seed
cases.
Weekly incidence was calculated from the epidemiological curves and fitted using a least square estimator to the Verhulst-Pearl growth function (Verhulst, 1845).
Cluster analysis using a retrospective space-time permutation model (SatScan)
identify location (S1, S2,… Sn) and
timing (tS1, tS2,… tSn) of the model seed
cases.
Weekly incidence was calculated from the epidemiological curves and fitted using a least square estimator to the Verhulst-Pearl growth function (Verhulst, 1845).
BTV spread in Europe
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
Model parameters (2/4)Model parameters (2/4)
BTV spread in Europe
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
Model parameters (3/4)Model parameters (3/4)
Based on results 2nd gen. model (Hendrickx et al. 2008) a distinction is made between:
→ Local mainly midge-flight driven spread (LDS): 50% of the weekly incidence is observed within a range of 4km.
→ Medium range mainly wind driven spread (WDS): an additional 45% of the weekly incidence is observed within a range of 22km.
Based on results 2nd gen. model (Hendrickx et al. 2008) a distinction is made between:
→ Local mainly midge-flight driven spread (LDS): 50% of the weekly incidence is observed within a range of 4km.
→ Medium range mainly wind driven spread (WDS): an additional 45% of the weekly incidence is observed within a range of 22km.
BTV spread in Europe
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
Model parameters (4/4)Model parameters (4/4)
Wind parameters included to restrict WDS:
→ highest Culicoides activity during the period prior to sunset (Fassotte et al., 2008)
→ highest density of airborne Culicoides at an altitude of 150m (Goossens et al., submitted).
The slowing impact of slope on medium distance wind spread (Bishop et al., 2000, 2005; Ducheyne et al., 2007; Hendrickx et al., 2008) was taken into consideration by reducing the wind magnitude relative to the slope.
Wind parameters included to restrict WDS:
→ highest Culicoides activity during the period prior to sunset (Fassotte et al., 2008)
→ highest density of airborne Culicoides at an altitude of 150m (Goossens et al., submitted).
The slowing impact of slope on medium distance wind spread (Bishop et al., 2000, 2005; Ducheyne et al., 2007; Hendrickx et al., 2008) was taken into consideration by reducing the wind magnitude relative to the slope.
BTV spread in Europe
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
Table of ContentsTable of Contents
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
3rd generation model flowchart3rd generation model flowchart
BTV spread in Europe
LDSprob
50% INCt=tS1
WDSprob
45% INCt=tS1
W1
M1, Cl1, t = tS1 = 0
LDSprob
50% INCt
WDSprob
45% INCt
Wx
M2, Cl1, t < tS2
M2, Cl1,2, t<tS3t=tS2
Add seed cases S2
Repeatt<tS2
Repeatt<tS3
M2, Cl1,2,3, t<tn-1
Repeatt<tn-1
t=tS3Add seed cases S3
t=tn-1
Predicted cases Wn
LDSprob
50% INCt=tS1
WDSprob
45% INCt=tS1
W1
M1, Cl1, t = tS1 = 0
LDSprob
50% INCt
WDSprob
45% INCt
Wx
M2, Cl1, t < tS2
M2, Cl1,2, t<tS3t=tS2
Add seed cases S2
Repeatt<tS2
Repeatt<tS3
M2, Cl1,2,3, t<tn-1
Repeatt<tn-1
t=tS3Add seed cases S3
t=tn-1
Predicted cases Wn
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
Table of ContentsTable of Contents
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
Descriptive wind model BTV1 2008Descriptive wind model BTV1 2008
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IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
BTV1 FR 2008: Observed-weeklyBTV1 FR 2008: Observed-weeklyIntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
BTV1 FR 2008: Observed-cumulative
BTV1 FR 2008: Observed-cumulative
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
BTV1 FR 2008 - simulatedBTV1 FR 2008 - simulated
BTV1-2008 observed(Includes vaccination)
BTV1-2008 observed(Includes vaccination)
BTV1-2008 simulation outputBTV1-2008 simulation output
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
Predictive wind model BTV1 2009Predictive wind model BTV1 2009
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IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
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DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
BTV 1 – vaccination coverage bovine
BTV 1 – vaccination coverage bovine
Adapted from:Adapted from:
Data May 2009 included in model
Data August 2009
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
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FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
BTV 1 – vaccination coverage ovineBTV 1 – vaccination coverage ovine
Adapted from:Adapted from:
Data May 2009 included in model
Data August 2009
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
BTV1 prediction 2009 – SW FranceBTV1 prediction 2009 – SW FranceIntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
BTV spread in Europe
Table of ContentsTable of Contents
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
Introduction BTV
Previous wind models (gen 1-2)
Current wind model (gen 3)
→ Model Input Data
→ Model Parameters
→ Model Flow Chart
→ Model Outputs
Discussion
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
DiscussionDiscussion
Significant step to predict BTV spread after
first introduction:
→ Predict spatial extent
→ Improved vaccination policy
Further model improvements:
→ Include impact weather
→ Disentangle wind and movement
Significant step to predict BTV spread after
first introduction:
→ Predict spatial extent
→ Improved vaccination policy
Further model improvements:
→ Include impact weather
→ Disentangle wind and movement
BTV spread in Europe
IntroductionIntroduction
Gen 1-2Gen 1-2
InputInput
ParametersParameters
FlowchartFlowchart
OutputsOutputs
DiscussionDiscussion
Thank you.Thank you.
http://www.avia-gis.com http://www.avia-gis.com