2025
Seasonal synchronization and unpredictability in epidemic models with waning immunity and healthcare thresholds
ECLEROVÁ, Veronika; Deeptajyoti SEN a Lenka PŘIBYLOVÁZákladní údaje
Originální název
Seasonal synchronization and unpredictability in epidemic models with waning immunity and healthcare thresholds
Autoři
ECLEROVÁ, Veronika; Deeptajyoti SEN a Lenka PŘIBYLOVÁ
Vydání
Scientific Reports, Nature Portfolio, 2025, 2045-2322
Další údaje
Jazyk
angličtina
Typ výsledku
Článek v odborném periodiku
Obor
10100 1.1 Mathematics
Stát vydavatele
Německo
Utajení
není předmětem státního či obchodního tajemství
Impakt faktor
Impact factor: 3.900 v roce 2024
Označené pro přenos do RIV
Ano
Kód RIV
RIV/00216224:14310/25:00141183
Organizační jednotka
Přírodovědecká fakulta
UT WoS
EID Scopus
Klíčová slova anglicky
SIRS model; Seasonality; Bifurcation; Chaos; Quasiperiodicity
Příznaky
Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 29. 5. 2025 09:20, Mgr. Marie Novosadová Šípková, DiS.
Anotace
V originále
This paper explores a model integrating healthcare capacity thresholds and seasonal effects to investigate the synchronization of epidemic cycles with seasonal transmission rates, using parameters reflective of the COVID-19 pandemic. Through bifurcation analysis in the epi-seasonal domain, we identify regions of significant seasonal synchronization related to transmission rate fluctuations, waning immunity, and healthcare capacity thresholds. The model highlights four sources of unpredictability: chaotic regimes, quasiperiodicity, proximity to SNIC or transcritical bifurcations, and bistability. Our findings reveal that chaotic regimes are more predictable than quasiperiodic regimes in epidemiological terms. Synchronizing outbreaks with seasonal cycles, even in chaotic regimes, predominantly results in significant winter outbreaks. Conversely, quasiperiodicity allows outbreaks to occur at any time of the year. Near eradication unpredictability aligns with historical pertussis data, underscoring the model’s relevance to real-world epidemics and vaccine schedules. Additionally, we identify a bistability region with potential for abrupt shifts in disease prevalence, triggered by superspreading events or migration.
Návaznosti
| 101063853, interní kód MU |
|