Coupled models of structured contagion processes in human-environment systems
Notice bibliographique
Résumé
Models of infectious processes are a common feature in the landscape of applied mathematics. It is rare that these processes are isolated from other significant dynamics in nature, and therefore we can incorporate some of the complexity inherent in real systems by coupling infections to major features of the ecosystems they inhabit. Infectious processes can take many forms, but in this thesis we consider three: the COVID-19 pandemic, the invasion of eastern North American forests by wood-borne pests, and the outbreak cycles of an endemic forest pest. The first chapter covers a model of Sars-CoV-2 in a structured population, coupled with a replicator equation representing sentiment towards the use of non-pharmaceutical interventions. We use this human-environment model of to compare the efficacy of vulnerable-first and transmission-preventing age structured vaccination strategies. The buildup of natural immunity in a population combined with a low vaccination supply is shown to cause a transmission-preventing vaccination strategy to be more effective. The second chapter considers a spatially structured model of forest pest contagion over an empirically-derived network of forest patches in eastern Canada. Since these pests can frequently be spread long distances by wood transport, we couple this model to the sentiment of local populations towards avoiding firewood transport from outside their area. Three possible countermeasures to the spread of the invasive pest are compared: social incentives, direct interception of infested firewood, and quarantine of patches. The level of effort needed to significantly reduce forest damage with any of these methods is substantial and unlikely to be implemented. The final chapter extends a model of mountain pine beetle (MPB) in western north american pine forests to incorporate tree mortality due to wildfire. We find that wildfire acts as a disturbance that increases the heterogeneity in age structure, and therefore is able to increase the resilience of the forest to outbreaks of MPB. A targeted thinning procedure aimed specifically at increasing heterogeneity in the forest age structure is proposed and shown to be highly effective at reducing the severity of outbreak. The effectiveness of targeted thinning in the manner described further emphasizes the importance of heterogeneity in forest stand structure. Each model tests the importance of indirect protection in preventing the spread of an infectious agent through a specific host population, with respect to key parameters. Models let us use counterfactuals to gain potentially invaluable understanding of these complex human-environment systems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,003 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,010 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».