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Modelo de difusão-reação dependente de variáveis climáticas para o controle do mosquito Aedes aegypti

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dc.contributor.advisorCardoso, Rodrigo Tomás Nogueira
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5174842920583671
dc.contributor.authorLima, Josenildo Silva de
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3951904798639045
dc.contributor.refereeCardoso, Rodrigo Tomás Nogueira
dc.contributor.refereeTakahashi, Ricardo Hiroshi Caldeira
dc.contributor.refereeWyse, Ana Paula Pintado
dc.contributor.refereeMagalhães, Arthur Rodrigo Bosco
dc.contributor.refereeFernandes, José Luiz Acebal
dc.date.accessioned2025-03-26T12:42:40Z
dc.date.available2025-03-26T12:42:40Z
dc.date.issued2023-02-27
dc.description.abstractO Aedes aegypti é um mosquito de origem africana que transmite diversas doenças gerando crescente preocupação internacional nos últimos anos, com mais de um terço da população do mundo vivendo em regiões suscetíveis à infecção. Muitas das doenças transmitidas pelo mosquito ainda carecem de tratamento ou vacina. Diante disso, modelos matemáticos e computacionais tem sido desenvolvidos para eliminação do Aedes aegypti como, controle mecânico utilizando inseticidas, larvicidas, tratamento Ultra Baixo Volume e controle biológico por meio da Wolbachia. Este trabalho considera um modelo entomológico e um modelo epidemiológico com dois estudos de caso com dados reais. Primeiramente apresenta-se o modelo matemático entomológico de difusão-reação unidimensional que analisa a propagação do vetor nas fases aquática e adulta de fêmeas, com alguns parâmetros dependentes da precipitação e temperatura. Em seguida, formulou-se um problema de otimização mono-objetivo para minimizar as variáveis de controle e as populações na fase aquática e adulta de fêmeas utilizando dados reais da cidade de Lavras/Minas Gerais. No segundo estudo propõem-se um sistema de equações diferenciais parciais que descrevem a dispersão e interação do Aedes aegypti com humanos com parâmetros dependentes da temperatura e precipitação. Formulou-se um problema de otimização mono e multiobjetivo para minimizar as variáveis de controle e população de humanos infectados sintomáticos utilizando dados reais do município de Belo Horizonte/Minas Gerais. Obteve-se a solução numérica da equação diferencial parcial dos dois modelos pelo método da decomposição de operadores e utilizou-se os métodos de diferenças finitas, Runge-Kutta de quarta ordem, Algoritmo Genético Real Polarizado e o Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II para as demais simulações computacionais. Os resultados numéricos mostram que o controle permitem melhor eficiência no combate ao Aedes aegypti para os casos de Lavras e Belo Horizonte e também uma redução significativa no número de humanos infectados e nos custos envolvidos com a hospitalização de pessoas infectadas pelo vírus da dengue em Belo Horizonte.
dc.description.abstractotherAedes aegypti is a mosquito of African origin that transmits several diseases, generating increasing international concern in recent years, with more than a third of the world’s population living in regions susceptible to infection. Many mosquito-borne diseases still lack treatment or vaccines. Given this, mathematical and computational models have been developed to eliminate Aedes aegypti, such as mechanical control using insecticides, larvicides, Ultra-low volume spraying treatment, and biological control through Wolbachia. This work considers entomological and epidemiological models with two case studies with real data. Firstly, the entomological mathematical model of one-dimensional diffusion-reaction is presented, which analyzes the propagation of the vector in the aquatic and adult phase of females, with some parameters dependent on precipitation and temperature. Then, a mono-objective optimization problem was formulated to minimize the control variables and the populations in the aquatic and adult phase of females using real data from the city of Lavras/Minas Gerais. The second study proposes a system of partial differential equations that describe the dispersion and interaction of Aedes aegypti with humans with parameters dependent on temperature and precipitation. Mono and multiobjective optimization problems were formulated to minimize the control variables and the population of symptomatic infected humans using real data from the city of Belo Horizonte/Minas Gerais. The numerical solution of the partial differential equation of the two models was obtained by the operator decomposition method, and the methods of finite differences, the fourth-order Runge-Kutta, the Real-Biased Genetic Algorithm, and the Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II were used in the other computer simulations. The numerical results show that the control allows for better efficiency in the fight against Aedes aegypti for the cases of Lavras and Belo Horizonte, also a significant reduction in the number of infected humans and the costs involved with the hospitalization of people infected by the dengue virus in Belo Horizonte.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/951
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Modelagem Matemática e Computacional
dc.subjectAedes
dc.subjectControle de mosquitos
dc.subjectOtimização
dc.subjectEquações
dc.subjectAnálise de dados
dc.titleModelo de difusão-reação dependente de variáveis climáticas para o controle do mosquito Aedes aegypti
dc.typeTese

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