Exploring the role of climate variability and change in the spillover of zoonotic diseases: towards the development of Early Warning Systems (RWS)

Abstract

The primary goal of this PhD is to deepen our understanding and improve the modeling capacity of zoonotic spillover, the multilevel process by which pathogens manage to overcome a series of natural barriers and infect other species. In particular, a key focus of this study is to unravel the influence of various external environmental and climatic extrinsic factors on this complex ecological process. These include land-use changes, deforestation/vegetation health, and especially climate trends, variability, and extremes.

Considering the inherent challenges in forecasting long-term atmospheric conditions, this study delves into the potential of coupled atmosphere-ocean phenomena. Recognized for their enhanced predictive capabilities, these phenomena are analyzed as essential climate covariates, in order to be able to increase the foresight, accuracy, and efficiency of early warning systems targeting zoonotic diseases. Concurrently, the thesis also investigates the role of climate in influencing microbial biodiversity, a portion of which contributes to pathogenic biodiversity. This aspect of the research aims to discern how climatic variables may determine the geographical patterns of zoonotic spillover.

L'objectiu principal d'aquesta tesi és aprofundir en la nostra comprensió i millorar la capacitat de modelització del spillover zoonòtic, el complex procés ecològic mitjançant el qual els patògens aconsegueixen superar una sèrie de barreres naturals i infectar altres espècies animals. Més específicament, aquesta tesi se centra en estudiar l'impacte de factors ambientals i climàtics extrínsecs, incloent els canvis en l'ús del sòl, la desforestació, i sobretot les tendències, la variabilitat i els extrems climàtics, en el fenomen del spillover.

Ateses les limitacions per realitzar prediccions a llarg termini dels sistemes atmosfèrics, aquest estudi explora el potencial dels fenòmens acoblats atmosfera-oceà. Aquests, reconeguts per la seva major capacitat predictiva, s’estudien com a covariables climàtiques clau per a millorar l’antelació, precisió i eficàcia dels sistemes d'alerta primerenca de malalties zoonòtiques. Paral·lelament, la tesi també aborda el rol del clima en la configuració de la biodiversitat microbiana, una part de la qual és la biodiversitat patògena. Aquesta línia de recerca busca comprendre com els factors climàtics poden influenciar els patrons geogràfics del spillover zoonòtic.