The methodological development of this paper is motivated by the need to address the following scientific question: does the issuance of heat alerts prevent adverse health effects? Our goal is to address this question within a causal inference framework in the context of time series data. A key challenge is that causal inference methods require the overlap assumption to hold: each unit (i.e., a day) must have a positive probability of receiving the treatment (i.e., issuing a heat alert on that day). In our motivating example, the overlap assumption is often violated: the probability of issuing a heat alert on a cooler day is zero. To overcome this challenge, we propose a stochastic intervention for time series data which is implemented via an incremental time-varying propensity score (ItvPS). The ItvPS intervention is executed by multiplying the probability of issuing a heat alert on day $t$ -- conditional on past information up to day $t$ -- by an odds ratio $\delta_t$. First, we introduce a new class of causal estimands that relies on the ItvPS intervention. We provide theoretical results to show that these causal estimands can be identified and estimated under a weaker version of the overlap assumption. Second, we propose nonparametric estimators based on the ItvPS and derive an upper bound for the variances of these estimators. Third, we extend this framework to multi-site time series using a spatial meta-analysis approach. Fourth, we show that the proposed estimators perform well in terms of bias and root mean squared error via simulations. Finally, we apply our proposed approach to estimate the causal effects of increasing the probability of issuing heat alerts on each warm-season day in reducing deaths and hospitalizations among Medicare enrollees in $2,837$ U.S. counties.


翻译:本文的方法发展是因为需要解决以下科学问题:发出热警示是否防止有害健康影响?我们的目标是在时间序列数据的背景下,在因果推断框架内解决这一问题。一个关键挑战是,因果推断方法要求持有重叠假设:每个单位(即一天)都必须有接受治疗的积极概率(即当天发出热警示),在我们的激励实例中,重叠假设经常被违反:在更冷的一天发出热警报的可能性是零。为了克服这一挑战,我们建议对时间序列数据采取随机分析干预,通过时间变化分数递增(ItvPS)来实施。Itv推导法的干预是:每个单位(即一天)都必须有接受治疗的积极概率(即当日发出热警示 ) (即当日发出热警示 ) 。在我们第四个更冷的天气中,我们引入了一个新的因果估计方法。我们用ItvPS干预来应对时间序列数据进行时间序列分析。我们提供了一个理论性干预性干预,我们用一个更弱的汇率模型来显示我们用一个更弱的汇率估算结果,我们用这个模型来计算出一个更低的模型,我们用一个更低的直径直方的计算。

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