The final proof: Humidity slows or accelerates spread of virus

We are currently working with a group of scientists to produce a paper on the findings of our research into the relationship between the weather and the rate of spread of the COVID-19 virus.

However, the results are so interesting that I am already giving a sneak preview of our findings. In 69 regions we searched for a numerical relationship between the number of deaths caused by the virus and the weather in the preceding period. Below is a brief report of the results.

 

The input for the analysis

  1. 69 regions have been used for this analysis: 18 regions in Italy, 50 American States and the Netherlands in total. The total population is 403 million.
  2. In order to be able to compare regions, we started counting from the day the 10th COVID-19 infection was registered in those regions.
  3. Per day we took the number of deaths as an indication of the number of infections in the area from about 3 weeks before. To exclude coincidence per day, we took the moving average of 3 days per day. This was divided by the number of inhabitants per region. This is the number of deaths per 1 million inhabitants.
  4. For each location the weather information per day was retrieved between 1 February and 31 March 2020. This concerned the weather station closest to the largest city in the region. For each station the temperature was taken in Celsius, the relative humidity in percentage and the specific humidity in grams of water per kilogram of air, at a time as close as possible to 14 hours.
  5. For each region, the values below were determined daily from 28 days to 8 days prior to day 1:
  • – The average temperature
  • – The average relative humidity
  • – The average specific humidity
  • – The number of days the temperature was below 0 degrees.
  • – The number of days the specific humidity was between 3 and 6 g/kg.

This information was analysed with a Random Forest analysis followed by various CHAID analyses. The latter is a statistical analysis in which the interaction between variables is determined by means of a tree analysis. The analysis established the relationship between the average mortality rate per day (counting from day 1) and 10 weather variables (5 with averages of 3 weeks and 5 with averages of 4 weeks).

 

The results

So two types of analysis have been carried out:

  1. On different days after day 1, the CHAID analysis was carried out per region. The relationship between 10 weather variables and the number of deaths in the 69 regions concerned was examined.
  2. It was examined how many days it took to reach 0.75 deaths per million inhabitants in a region.

In principle, each of the 10 variables (5 with averages of 3 weeks and 5 with averages of 4 weeks) had an equal chance of ending up as the most important determining variable via the analysis. Practice showed that the average temperature hardly played a role during that period. The specific humidity was always the variable that came out as the most determinant!

 

Analysis A. The average number of deaths per million inhabitants

This is the result of this CHAID analysis after 10 days. (Those after 15, 20 and 25 days corresponded well with this).

So after 10 days the average number of deaths per inhabitant in the 69 areas was 0.37.

The CHAID analysis indicated that the correlation with specific humidity was strongest, so after 10 days the average number of deaths per inhabitant was 0.37 in the 69 areas.

If the specific humidity was below 4.4 g/kg in the three-week period, the average number of deaths was 0.33. The CHAID analysis indicated that the correlation with specific humidity was strongest. If the specific humidity was between 4.4 and 5.7, the average number of deaths was 3.71. At a specific humidity of more than 5.7, the number of fatalities fell to 0.76.

This is in line with M.M. Sajadi e.o.’s finding of 4 March 2020 that all major outbreaks (e.g. in Wohun, Tehran, Madrid, Bergamo and Seattle) were in a zone between 30 and 50 North latitudes, with temperatures generally between 5 and 11 degrees and specific humidity between 3 and 6 g/kg.

It also resembles this picture from animal studies on the spread of the influenza virus. Look at the dotted line. In the middle (which equals 6 g/kg) it has also been found in those experiments that the transmission of the virus is then smallest. So this corresponds well with the findings of our CHAID analysis.

Analysis B: How many days it took until 1 death per 1 million inhabitants was reached.

This method of analysis also provides the same picture. The speed of reaching this number of deaths has a clear relation with the specific humidity in the 3 weeks before.

In the 45 areas where 1 death per million inhabitants was reached, it took an average of 12.2 days to reach it.

If the specific humidity in those 3 weeks before had been below 4.6 g/kg on average, it would have taken 15.4 days. If the specific humidity had been between 4.6 and 5.4, the 1 million deaths would have been reached in 6.4 days. Twice as fast! At a specific humidity above 5.4 it took an average of 11 days.

 

These results support the hypothesis that if the specific humidity is between 4.5 and 5.5 g/kg, the spread of the COVID-19 virus is significantly faster than if the specific humidity is higher or lower.

 

What does this mean for the policy?

This information must play an important role in strategies to slow down the spread of the virus.

The amount of water in the air can both help and counteract the policy to slow down the spread. This video from the president of the association of Japanese virologists, clearly shows what can happen indoors through micro-droplets, i.e. infecting everyone present in the room.

Indoors (certainly also shops, offices, hospitals, nursing homes and schools) provide the humidity of 6 to 7 g/kg. Here is the conversion calculator from relative, to specific humidity (and good ventilation).

And adjust your measures within your intelligent exit strategy if the weather outside is “unfavourable” or “favourable”.  Something like happening with hay fever.

(Incidentally, research into the effect of outdoor humidity should also be carried out as soon as possible. My estimation is that the effect of contamination via micro-droplets outdoors is minimal, because those droplets then rise. But that would have to be demonstrated experimentally).

 

Thanks to Irma Doze (Business Economics) and Ramona Boes (Applied Mathematics) of No Ties-AnalitiQs.

29 antwoorden
  1. JFM Op 't Root
    JFM Op 't Root zegt:

    Interesting!

    FYI. Type error: “To exclude coincidence per day, we took the moving average of 3 days per day.”
    days=deaths?

    So, as it is in NL very dry for already 3-4 weeks without any rain of importance, we are probably in a very unfavourable outside condition with regard to humidity?
    And thus this should resemble in gov’t measures(?)

    Beantwoorden
  2. Annet
    Annet zegt:

    Zet u nou een grafiek over het influenzavirus in een verhaal over causaliteit over het coronavirus. Wat is de link naar het artikel? Dan kunnen we het precies zien.

    Beantwoorden
  3. Peter
    Peter zegt:

    He Maurice, heb jij dit artikel gelezen? https://www.nrc.nl/nieuws/2020/04/16/kun-je-corona-krijgen-uit-kleine-ademdruppeltjes-a3996999
    Daarin staat dat ze in de aerosolen in ziekenhuiskamers geen virus konden vinden, zou het door de ventilatie en/of luchtvochtigheid komen? Het vinden van het virus in de lucht zou jouw hypothese het meest ondersteunen denk ik. Het liefst natuurlijk actief virus dat cellen kan besmetten. Misschien kunnen we het nabootsen in een ruimte met de juiste condities. Ik denk dat we er dan niet meer omheen kunnen.

    Beantwoorden
  4. Domi
    Domi zegt:

    De fake nederlandse nuchterheid is onverschilligheid naieviteit bekrompenheid egocentrisme onnozelheid zelfingenomenheisd arrogantie zelfvoldaanheid ontwetenheid…enz

    Beantwoorden
  5. Rob Bos
    Rob Bos zegt:

    Vraag over figuur 6 . transmission vs RH is van toepassing op welke temperatuur?
    Dit aangezien specifieke lucht vochtigheid de bepalende factor is in de hypothese.

    Beantwoorden
  6. Steef
    Steef zegt:

    Maurice,
    onderzoek naar luchtvochtigheid in de regio ‘s van een virusuitbraak heeft geen enkel nut. Hierboven staat de link van gisteravond naar het NRC artikel over virus in uitgeademde lucht. Daar moet de verspreiding wel in zitten. Vooral als er weinig gepraat wordt kan je best dicht langs elkaar lopen. Tussen 30 en 60 graden Noorderbreedte zijn de grote virusuitbraken. Dit zijn ook de dichtstbevolkte gebieden waar gebouwen,huizen en metro ‘s zijn waar de kans op besmetting het grootst is. Griepepidemieën komen in het najaar (terug) want na een zomer buiten zoeken we de huizen en zaaltjes weer op. Met lekker weer en vooral veel wind zoals deze week besmet je elkaar buiten niet.

    Beantwoorden
  7. Claudia
    Claudia zegt:

    De overheid heeft ook studies gedaan naar luchtkwaliteit in scholen. Mijn zoon zat 10 jaar geleden op de basisschool in Rotterdam met meetapparatuur. De luchtkwaliteit van toen was bedroevend. Het hield in dat de hele dag zomer/winter het raam in het lokaal open moest staan. Tot op heden is dat nog steeds niet aangepast. Mogelijk kan je de informatie van deze studies ook meenemen/opvragen.

    Beantwoorden
  8. J.D.Gombert
    J.D.Gombert zegt:

    Een verrassende presentatie Maurice. Wat ik verwarrend vond is dat je de ventilatie lucht in verpleeghuizen wilde bevochtigen. Loop je dan niet de kans juist in het gevaren gebied te komen? Verder vroeg ik me af wat de absolute vochtigheid is van lucht die uit een standaard airco komt. Is deze soms te droog voor de verpleeghuis patiënten?
    Met vriendelijke groet,
    Jan Durk Gombert.

    Beantwoorden
  9. Lex Daan
    Lex Daan zegt:

    Beste Marice,
    Zeer interessant en uiterst relevant onderzoek! 2 observaties en een aanbeveling:
    1) ik begrijp de grafiek niet goed. Meestal worden 2 curves vergezeld van 2 Y assen of een legenda. Wat betekent de vloeiende lijn en wat de gestippelde?
    2) ik heb fysische technologie gestudeerd ( TUe, 1974) en adviseer je ook deskundigheid op het gebied van aerosol vorming en destructie te mobiliseren zodat er ook middelen voor humaan gebruik komen die bij hoesten en niezen de aerosolen meteen killen. Dan kun je denken aan oppervlakte spanningen beïnvloeden van de druppels. Dus denk bv materiaal keuze van mondkapjes.
    3) Een zeer valide aanbeveling zou m.i. zijn om in werkruimten zoals kantoren en klaslokalen de ventilatie aan te pakken dus (klap)ramen open en airco’s niet te laten recirculeren maar op de one-through stand te zetten. Kost meer energie maar is veel gezonder.
    Succes met het vervolg. Ik blijf je volgen
    Met hartelijke groet
    Lex Daan

    Beantwoorden
  10. Popke Altenburg
    Popke Altenburg zegt:

    Inderdaad, beetje een gek stuk. Punt 3 hangt namelijk vooral op een onderzoek in Singapore, waar de lage besmettelijkheid kan komen door de hoge luchtvochtigheid (zoals hierboven werd laten zien).

    Verder gaat het NRC Artikel voorbij aan alle gevallen waar ‘airborne’ besmetting de enige logische verklaring is van de uitbraken (kerkkoren, busritten etc).

    Beantwoorden
    • Maurice
      Maurice zegt:

      Ik weet niet of het de pollen zijn. Ik heb het gevoel dat dit een schijncorrelatie is met temperatuur en luchtvochtigheid.
      Maar het is zeker de moeite waard om te onderzoeken.

      Beantwoorden
  11. John
    John zegt:

    Beste Maurice, ik ben er van overtuigd dat je op het juiste spoor zit. Zie ook wat een bedrijf als Siemens hier al mee doet en het Well Building Institute. Het is inderdaad zaak nu meer disciplines te betrekken bij het oplossen van deze crisis. Misschien te beginnen met het reguleren van de luchtvochtigheid in verpleegtehuizen?!

    Beantwoorden
  12. Domi
    Domi zegt:

    Wat is Rutte onozel…leraren moeten (en kinderen) niet gestest worden als ze geen symtomen hebben terwijl hrt wetenschapoelijk bewezen is dat mensen/kinderen asymptotisch besmet zijn……WTF

    Beantwoorden
  13. Jan Geerts
    Jan Geerts zegt:

    Ik vind het opvallend dat ik nauwelijks iets zie in alle berichtgeving over het oppakken van de suggesties van Maurice: vochtigheid en ventilatie reguleren in Concertgebouw etc. En ook niet over uitgebreide proeven met groepstesten.
    Zelf vind ik zijn suggesties alleszins realistisch en absoluut de moeite om op te pakken, immers alles wat er toe kan bijdragen dat de economie zo snel mogelijk kan herstarten is de moeite. De economie wordt een ramp: massale en collectieve armoede val staat ons te wachten.
    Waarom niet de jongeren aan de slag en de oudjes (waaronder ik 70) in quarantaine blijven? Doen zou ik zeggen.

    Beantwoorden
  14. Arjan
    Arjan zegt:

    Wat is het % luchtvochigheid dat ik moet aanhouden voor een zo laag mogelijke besmetting?
    Rond de 50% of boven de 80% is het beste?

    Beantwoorden
  15. Marcel van Eijndhoven
    Marcel van Eijndhoven zegt:

    Beste Maurice,
    Dapper je betoog over de vochtigheid.
    Ik hoop dat ze jou hypothese gaan bevestigen.
    Door jou betoog was ik al aan oplossingen aan het denken. ( luchtbevochtigers in het ov)
    Groet Marcel

    Beantwoorden
  16. Peter Rotgans
    Peter Rotgans zegt:

    Ik heb mij een beetje geïnformeerd over waarom je zomers geen griep krijgt, want ik zag dat in warme landen de sterfte aan corona veel lager was.
    Dan moet je het volgende weten over longen: ze doen het alleen maar met met schone lucht van 37 graden met een luchtvochtigheid van 100%.
    In je neus wordt dat bevochtigd en op temperatuur gebracht en vervolgens, aan de achterkant van de neus en in het verdere traject, van luchtpijp en bronchiën gefilterd door een slijmlaag die richting keel geduwd wordt door allemaal kleine zweephaartjes die het in een wave in beweging zetten. Nadat je het slijm hebt ingeslikt, wordt dat , zeker al je maag leeg is ontdaan van de meeste virussen en bacteriën.
    Lucht van 37 graden met een luchtvochtigheid van 100% bevat een vast aantal waterdamp moleculen (44g/kg). Als de absolute luchtvochtigheid afneemt zal je neus op een gegeven moment buiten zijn specificaties komen (hij koelt teveel af door koude lucht en verdamping) Het gevolg daarvan is dat de filterende effect van het slijmvlies achter in de neus, wat werkt met het transport naar de keel, juist door het verminderen van dit transport, minder efficiënt wordt. ( https://www.youtube.com/watch?v=shP05dIKMBs ). Maurice de Hond (die bemoeit zich ook overal mee) heeft dat op basis van besmettelijkheid en (oud) weerbericht op iets van (6g/kg) geschat. Dit wordt ondersteund door (https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3551767 )
    Het gevolg daarvan is dat virussen verder kunnen doordringen en – als er virus aangemaakt wordt, het minder snel in de maag schadeloos gemaakt wordt. (Wat de besmettelijkheid van een drager vergroot) Deze these wordt bevestigd met een onderzoek met muizen.( https://www.pnas.org/content/116/22/10905 ). Het als warmtewisselaar/verdamper/condensor gebruikte stuk van de neus moet bij iedere ademtocht 0,5l lucht opwarmen en bevochtigen. Gaan we uit van lucht met 20C met 6gr/kg waterdamp (40% luchtvochtigheid) Dan moeten we (37-20) 17x 0,5=35 Joule en (44-6) 38 milligram water per liter verdampen en dat kost 0,5x 38 x 2,257= 42,5 Joule. Ik denk dat effectieve werking begrensd wordt de totale hoeveelheid Joules, die het kan verwerken, dus iets van 77,5 Joule.
    Mijn punten van aandacht bij het heropenen, van Nederland:
    Niet zingen in koren, en of sporten met meerdere mensen in afgesloten ruimtes bij een dauwpunt onder 6 graden (je ademteugen worden groter dan 0,5l) en er is al een koor in geslaagd, ook bij anderhalve meter afstand in één repetitie allemaal ziek te worden.
    Bejaarden (80+) gehydrateerd houden. ( de meeste vinden plassen vervelend, dus drinken ze te weinig).
    Niet met airco’s de lucht extra droog maken.
    Leuk
    Bij kinderen is de afmeting van het hoofd groot t.o.v. de longen. Daarom raken ze veel later in de problemen met de bevochtiging.

    Beantwoorden
  17. Peter Rotgans
    Peter Rotgans zegt:

    Dat mucusfilter werkt ongeveer hetzelfde als een oliebad luchtfilter, wat in oude kevers zat en nog steeds gebruikt wordt bij tractoren die in het stof moeten werken. Die halen zelfs met gewone motorolie 98,5% van de deeltjes uit de lucht. Deze filters zijn in onbruik geraakt omdat je ze moet schoonmaken en met schone olie moet vullen i.p.v. gewoon vervangen. Als ik naar de luchtpijp kijk zie ik allemaal bobbels die turbulente stroming veroorzaken en daardoor en door de kleefkracht van mucus zou de filterwerking nog wel eens veel beter kunnen zijn. Maar als je de verhindert dat mucus naar de keel kan worden getransporteerd blijven de virussen in de luchtpijp en moeten ze door secundaire mechanismen worden opgepakt. In het experiment met de muizen is duidelijk te zien dat zoiets kan gebeuren en dat de afloop dan een stuk ernstiger is. Als ik naar Singapore kijk zie ik dat er ondanks het stijgende aantal besmettingen niemand dood gaat.

    Beantwoorden
  18. Jos
    Jos zegt:

    Wat een non-wetenschap. Er worden regio’s vergeleken met totaal andere bevolkingssamenstelling en -dichtheid, verschillende telmethoden (!), andere gezondheidszorg, variërende lockdowns, enzovoort. En dan de verschillen die je ziet toeschrijven aan de luchtvochtigheid?

    Beantwoorden

Plaats een Reactie

Meepraten?
Draag gerust bij!

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *