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Multistability and chaos in SEIRS epidemic model with a periodic time-dependent transmission rate

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Autor(es):
Brugnago, Eduardo L. ; Gabrick, Enrique C. ; Iarosz, Kelly C. ; Szezech Jr, Jose D. ; Viana, Ricardo L. ; Batista, Antonio M. ; Caldas, Ibere L.
Número total de Autores: 7
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Chaos; v. 33, n. 12, p. 12-pg., 2023-12-01.
Resumo

In this work, we study the dynamics of a susceptible-exposed-infectious-recovered-susceptible epidemic model with a periodic time-dependent transmission rate. Emphasizing the influence of the seasonality frequency on the system dynamics, we analyze the largest Lyapunov exponent along parameter planes finding large chaotic regions. Furthermore, in some ranges, there are shrimp-like periodic structures. We highlight the system multistability, identifying the coexistence of periodic orbits for the same parameter values, with the infections maximum distinguishing by up one order of magnitude, depending only on the initial conditions. In this case, the basins of attraction have self-similarity. Parametric configurations, for which both periodic and non-periodic orbits occur, cover 13.20% of the evaluated range. We also identified the coexistence of periodic and chaotic attractors with different maxima of infectious cases, where the periodic scenario peak reaches approximately 50% higher than the chaotic one. (AU)

Processo FAPESP: 21/12232-0 - Transporte caótico de partículas
Beneficiário:Eduardo Luís Brugnago
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 22/04251-7 - Estruturas Fractais em Física de Plasmas
Beneficiário:Iberê Luiz Caldas
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Brasil
Processo FAPESP: 18/03211-6 - Dinâmica não linear
Beneficiário:Iberê Luiz Caldas
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 22/13761-9 - Dinâmica de Sistemas Complexos
Beneficiário:Iberê Luiz Caldas
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Brasil