Analysis of seasonality of multiple causes of death

Záměr: V souvislosti s ne ojediněle se vyskytujícími teplotními či i srážkovými anomáliemi nabývá na relevanci i otázka vztahu mezi klimatickými podmínkami a úmrtností. Ústředním tématem práce je analýza rozdílů mezi klimatickými regiony USA v sezónnosti vybraných skupin příčin smrti, přičemž problematika je analyzována optikou vícečetných příčin smrti, které, jak se ukazuje např. u respiračních nemocnění, bývají nepostradatelné pro detekci sezónních specifik v úmrtnosti. Data a metody: Práce je postavena na microdatech zemřelých, která poskytuje Centers for Disease Control and Prevention, dále jsou použity početní stavy obyvatelstva od Census Bureau a nakonec i základní data o teplotách a srážkách od National Centers for Environmental Information. Jsou aplikovány standardní statistické metody pro testování významnosti rozdílů mezi regiony (ANOVA), detekci sezónnosti v časových řadách zemřelých (Chi2 testy, měsíční „dummy“ proměnné), redukci dimenzionality (korespondenční analýza) a pro modelování rizik kódování příčin smrti (logistická regrese). Nedílnou součástí je i aplikace metod demografické analýzy (standardizace, jednovýchodné a vícevýchodné tabulky života). Výsledky: Mezi klimatickými regiony existují statisticky významné rozdíly jak v intenzitě úmrtnosti, tak i v její sezónnosti, která je nejvíce příznačná pro kardiovaskulární a respirační onemocnění. Kdyby se intenzity úmrtnosti po celý rok řídily oněmi letními, tak by v některých regionech vzrostla naděje dožití i o dva roky, přičemž tento rozdíl je ještě prohlouben při desagregaci podle příčin smrti. U ostatních a kardiovaskulárních platí, že vyšší efekt sezónnosti může být přisouzen státům s nižší nadějí dožití při narození. Roční období jsou významnými determinantami kódování zejména bezprostředních příčin smrti, během zimy a jara jsou rizika jejich uvedení až o 30 % vyšší než v létě. Celkově jsou hlavními faktory rozdílů mezi klimatickými regiony (i) kódování přispívajících chorob, (ii) úmrtnost na vnější příčiny, (iii) obecně horší úmrtnostní poměry a vyšší sezónnost jihovýchodně položených regionů USA. Závěry: Rozdíly mezi klimatickými regiony USA jsou dalekosáhlé, nicméně je potřeba další práce pro pochopení kauzálních mechanismů mezi klimatickými podmínkami a úmrtností.Objective: In the light of the recurrent occurrence of temperature and precipitation anomalies, the question of the relationship between climate conditions and mortality becomes increasingly relevant. The central theme of this study is to analyze the differences in mortality seasonality for selected causes of death across climatic regions in the United States. The thesis focuses on multiple causes of death, which, as evidenced in respiratory diseases, are play important role in detecting seasonal specifics in mortality. Data and methods: The study is based on microdata of deceased individuals provided by the Centers for Disease Control and Prevention. Population counts are taken from the U.S. Census Bureau and basic temperature and precipitation data are provided by the National Centers for Environmental Information. Basic statistical methods are applied to test the significance of differences between regions (ANOVA), identify seasonality in death (and death rate) time series (χ2 tests, monthly "dummy" variables), reduce dimensionality (correspondence analysis), and estimate risks of coding multiple causes of death by season (logistic regression). Additionally, tools of demographic analysis are employed, including standardization, single-decrement and multiple-decrement life tables with hypothetical scenarios of summer and winter mortality regimes. Results: Statistically significant differences in both mortality and seasonality are observed among climatic regions, with the most pronounced seasonality found in cardiovascular and respiratory diseases. The multiple cause approach enhances the importance of these differences. If age-specific mortality rates followed the summer pattern throughout the year, life expectancy would increase by up to two years in certain regions, and this disparity is further magnified when disaggregated by causes of death. For other and cardiovascular diseases, the higher effect of seasonality can be attributed to states with lower life expectancy at birth. Season is significant determinant of coding of immediate causes of death, with odds of coding them increases up to 30% during winter and spring compared to summer. Overall, the main factors contributing to differences between climatic regions include (i) coding of contributing diseases, (ii) mortality from external causes, and (iii) generally poorer mortality conditions and higher seasonality in southeastern regions of the USA. Conclusions: Extensive mortality disparities exist among climatic regions in the United States. However, further research is necessary to understand the causal mechanisms between climate conditions and mortality