江蘇省水稻高溫熱害保險的天氣指數研制

陳雅子++申雙和

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.133

摘要：利用江蘇省近50年來的氣象數據及水稻關鍵生育期數據，結合實際情況，確定夏季水稻高溫熱害指標，通過對產量數據的分析，得到產量的時空分布特點，并運用Copula函數計算可知夏季高溫與水稻產量具有顯著的相關性。根據風險指標f將全省劃分為2個風險區域，在受災風險較高的Ⅰ區和較低的Ⅱ區免賠額分別設為10%和5%，在此基礎上計算出2個區域的保險費率。對比發現，保險費率的分布與風險指標的分布相似，表明天氣指數保險的設計有效地減小基差風險，具有可行性。

關鍵詞：水稻；高溫熱害；天氣指數保險；Copula函數；風險指標；基差風險

中圖分類號： F840.66文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0461-04

收稿日期：2015-08-23

基金項目：公益性行業（氣象）科研專項（編號：GYHY201506018）。

作者簡介：陳雅子（1991—），女，江蘇揚州人，碩士研究生，研究方向為農業氣象災害風險區劃和天氣指數保險。E-mail：chenyazi0618@163.com。

通信作者：申雙和，博士，教授，研究方向為農業氣象與生態環境氣象。E-mail：yqzhr@nuist.edu.cn。近幾十年來，氣候變化尤其是全球氣候變暖對自然環境、農業生產和社會經濟等方面造成了巨大的影響，高溫熱害也呈強度增大、頻次增多的趨勢，對水稻生長發育及產量的影響得到人們的關注[1]。水稻是江蘇省主要糧食作物之一[2-3]，以一季稻種植為主，通常在5月下旬播種，10月收獲，生長期內，易遭受高溫、洪澇、病蟲害等影響[4-5]，其中以高溫熱害危害較重。由于夏季高溫與水稻的高溫敏感期經常相遇，高溫脅迫的概率高，高溫熱害風險大，也是影響整個長江流域及其以南地區水稻生產的主要氣象災害之一[6]。近30年來，江蘇省整體平均氣溫呈上升趨勢，20世紀90年代后變暖趨勢更加顯著[7]。夏季7、8月受副熱帶高壓控制，常出現異常高溫天氣，此時全省大部分地區水稻正處在高溫敏感期，即孕穗、抽穗揚花期[8]。高溫熱害會導致水稻產量降低，不穩定性增大[9]。以2013年夏天為例，我國南方大范圍地區出現超過10 d 38 ℃以上高溫，而江蘇省許多地區則出現約45 d的持續高溫天氣，對水稻生產帶來嚴重威脅。

針對高溫對水稻產量的影響，前人提出了多種熱害指標，一般認為水稻花期的致害溫度為35 ℃，因此提出日平均氣溫 30 ℃且日最高氣溫 35 ℃作為自然高溫的致害指標[10-12]。水稻在孕穗—抽穗揚花期內對溫度最敏感，日平均溫度大于30 ℃對開花結實有明顯傷害，日最高溫度連續3 d大于35 ℃為抽穗開花期的熱害指標。有關研究表明，若水稻開花遇到連續7 d大于35 ℃的高溫，空殼率升高10倍[13]，王前和等將抽穗開花期日最高氣溫持續5 d以上 37 ℃作為造成大田空殼率發生的熱害指標[14]。

天氣指數保險作為新興的農業保險，具有分散農業氣象災害風險，提高作物種植的防災、減災和災后恢復能力，減少自然風險對農業生產的負面影響的特點，因此應用天氣指數保險在當前背景下具有重要意義。天氣指數保險的模式是在既定區域內，以既定氣象事件或變量為基礎，以指定的農業氣象指標作為觸發機制，若超出制定值，保險公司即對農戶負責賠償，這種模式有效克服了信息不對稱導致的逆選擇和道德風險的問題，降低了理賠和定損成本，在全球氣候變暖的背景下，各種氣象災害呈現多發、頻發、重發的態勢，天氣指數保險存在全球新興氣象風險和再保險市場，天氣指數具有較強的風險控制能力，可與其他金融服務捆綁組合，構筑多元化農業風險控制體系[15-16]。國外自20世紀90年代開始研究天氣指數，目前其產品已得到廣泛應用。加拿大、印度、美國和墨西哥等國家分別將天氣指數保險應用于玉米、花生、煙草種植和制冷取暖等行業。同時，美國、墨西哥、南非和阿根廷采用氣象指數保險來規避高溫熱害、低溫凍害、暴雨等極端天氣事件給農業、畜牧業、種植業、金融業等造成的風險[17-19]。我國近些年關于天氣指數農業保險的研究中，既有糧食作物，又有多種經濟作物。婁偉平等設計了浙江水稻農業氣象指數，降低暴雨對水稻產量及農民收入的影響[20-22]；婁偉平等設計了浙江柑橘天氣指數，以反映低溫凍害和高溫熱害對柑橘產量的影響，為保險費率的厘定提供依據[23-26]。目前，對水稻高溫熱害天氣指數保險的研究鮮有報道。本研究采用Copula函數來度量江蘇省夏季高溫與水稻產量之間的關系，在風險區劃的基礎上，實現保險費率的厘定。

1資料及方法

1.1研究資料

本研究使用的資料包括氣象資料和產量資料。氣象資料為江蘇省57個氣象臺站的觀測數據，主要包括逐日平均氣溫、日最高氣溫、相對濕度等。產量資料包括該57個縣（市、區）夏季水稻產量和主要生育期起止時間。資料年限均為1961—2010年。

1.2研究方法與模型

本研究采用Copula函數來度量近50年來江蘇省高溫熱害與水稻產量之間的關系，對采用的2種Copula函數進行相關性計算并進行顯著性檢驗，這為天氣指數保險中費率的厘定提供了基礎。

3結論與討論

本研究采用Copula函數來度量夏季高溫與水稻產量之間的非線性相關關系，避免采用簡單的線性相關系數帶來的基差風險較高的問題，并成功檢驗了水稻高溫熱害指標的合理性，驗證了夏季高溫熱害指標與水稻減產之間的相關關系，為天氣指數保險的設計提供基礎。出于減小基差風險的原則，在厘定保險費率之前首先對江蘇省進行風險區劃，將全省分為2個區域，并在各區域內設置不同的免賠額，計算出最終的保險費率。保險費率的分布與風險指標的分布相似，可見本研究設計的天氣指數保險具有可行性。本設計目前僅處于探索階段，仍存在許多問題有待解決：第一，江蘇省內雖以平原為主，但江南地區仍有許多山地存在，且有長江、淮河2條主要河流經過，造成各地小氣候差異顯著，采用相同的天氣指數可能會帶來誤差，因此天氣指數保險的設計不能完全脫離實地勘察，須在勘察定損的基礎上不斷完善；第二，天氣指數設計時采用的氣象數據，其觀測地點與參保地塊之間存在一定距離，兩者之間的環境差異也可能會產生誤差；第三，存在氣候周期如厄爾尼諾、微觀氣候等系統性風險，投保周期會影響其施行效果。

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