贛南臍橙低溫凍害天氣指數(shù)保險設(shè)計

張韻啟

(贛州市氣象局，江西贛州 341000)

臍橙產(chǎn)業(yè)屬于贛南特色主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，也是贛南地區(qū)的一大品牌。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，贛南臍橙種植面積居世界第一，是全國最大的臍橙產(chǎn)區(qū)，但低溫凍害等氣象災(zāi)害影響臍橙的產(chǎn)量，制約著臍橙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，影響果農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入[1]。如1999年12月出現(xiàn)嚴(yán)重凍害，次年產(chǎn)量和產(chǎn)果面積均減少一半以上[2]。早在2012年，國務(wù)院《關(guān)于支持贛南等原中央蘇區(qū)振興發(fā)展的若干意見》指出要開展臍橙保險[3]。2016年贛州市人民政府辦公廳下發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)全市農(nóng)業(yè)保險的通知》(贛市府辦字〔2016〕156號)，通知要求積極開展農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)保險，開辦臍橙、煙葉、肉牛等商業(yè)保險險種，服務(wù)農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展。開展贛南臍橙天氣指數(shù)保險研究，不僅可以為建立和完善臍橙政策性農(nóng)業(yè)保險方案提供技術(shù)支撐，也可為開展其他作物政策性農(nóng)業(yè)保險提供參考依據(jù)。

天氣指數(shù)保險(Index-based weather insurance)是指把一個或幾個氣象條件對農(nóng)作物損害程度指數(shù)化，保險合同以這種指數(shù)為基礎(chǔ)，當(dāng)指數(shù)達(dá)到一定水平并對農(nóng)產(chǎn)品造成一定影響時，投保人即可獲得相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的賠償[4]。天氣指數(shù)保險作為一種新型的農(nóng)業(yè)保險，具有客觀性、獨(dú)立性、指數(shù)結(jié)果可重復(fù)性、賠付的簡便性等特點(diǎn)[5-7]。近年來，天氣指數(shù)保險模式已經(jīng)在美國、加拿大等發(fā)達(dá)國家及印度、墨西哥、馬拉維等一些發(fā)展中國家研究試點(diǎn)成功[4]。我國近年來也有關(guān)于天氣指數(shù)保險的研究。楊太明[8-9]等設(shè)計了夏玉米干旱天氣指數(shù)保險及水稻高溫?zé)岷μ鞖庵笖?shù)保險，以反映降水量、高溫?zé)岷ψ魑餃p產(chǎn)的影響，構(gòu)建了天氣指數(shù)模型，提出了賠付標(biāo)準(zhǔn)。孫擎[10]等用Weibull分布模擬不同地區(qū)發(fā)生早稻高溫逼熟的概率，結(jié)合減產(chǎn)率來確定早稻高溫逼熟氣象災(zāi)害指數(shù)的保險費(fèi)率。婁偉平[11-13]等設(shè)計了柑桔天氣指數(shù)及茶葉霜凍天氣指數(shù)，以反映溫度對作物產(chǎn)量的影響，為保險費(fèi)率的設(shè)定提供依據(jù)。根據(jù)贛南臍橙越冬期低溫凍害導(dǎo)致的臍橙產(chǎn)量損失與氣象因子存在的關(guān)系，提出臍橙低溫凍害保險的賠付標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合臍橙低溫凍害的風(fēng)險分布，設(shè)定不同的保險費(fèi)，從而設(shè)計出贛南臍橙低溫凍害天氣指數(shù)保險產(chǎn)品。

1 資料與方法

1.1 資料

氣象資料來自贛州17縣(市、區(qū))氣象站，包括1961—2016年逐年年極端最低氣溫及出現(xiàn)日期。臍橙產(chǎn)量資料來自贛州市統(tǒng)計局，包括17 縣(市、 區(qū)) 1999—2014 年臍橙單產(chǎn)及掛果面積。地理信息數(shù)據(jù)來自江西省氣候中心，包括贛州市DEM地理信息、土地利用資料和植被數(shù)據(jù)等。社會經(jīng)濟(jì)資料來自政府門戶網(wǎng)站，包括以縣(市、區(qū))為單元的行政區(qū)年末實(shí)際耕地面積、GDP等。

1.2 臍橙低溫凍害天氣指數(shù)保險指標(biāo)設(shè)計

凍害是影響贛南臍橙種植的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一[14]。國內(nèi)學(xué)者[15]在研究浙江桔區(qū)柑桔受凍指標(biāo)時提出，影響柑桔凍害的主要因子是低溫強(qiáng)度和持續(xù)時間，凍害的溫度指標(biāo)可以用極端最低氣溫來表示。

考慮到天氣指數(shù)要計算簡單，便于理解和推廣，基于17縣( 市、 區(qū))氣象站的氣象數(shù)據(jù)及農(nóng)業(yè)資料，通過分析越冬期極端氣溫與臍橙單產(chǎn)減產(chǎn)率的關(guān)系，選取臍橙越冬期的極端最低氣溫作為凍害天氣指數(shù)(T)。

1.3 臍橙低溫凍害天氣指數(shù)保險費(fèi)計算

綜合考慮保險公司和農(nóng)戶的利益，保險公司的賠付額及農(nóng)戶的損失都要降到最低,可以建立一個指標(biāo)框架來進(jìn)行評價，用LINGO軟件來求解規(guī)劃問題。為方便計算，將保險公司期望賠償金額和保險費(fèi)的比值作為賠付率，農(nóng)戶的損失以不發(fā)生賠付要投入的保險費(fèi)來計算。將以上指標(biāo)變?yōu)槟繕?biāo)函數(shù)，來表示保險公司的賠付率和農(nóng)戶的損失。當(dāng)目標(biāo)函數(shù)D最小時，保險公司的賠付及農(nóng)戶的損失相對最小，便求解出了最優(yōu)保險費(fèi)，則目標(biāo)函數(shù)可表示為

Dmin=BP/M+M(1-P)L，

(1)

式中，B表示保險金額，P表示災(zāi)害概率，M表示保險費(fèi)，L表示柑橘類保險投保人負(fù)擔(dān)比。考慮到農(nóng)業(yè)保險費(fèi)不宜過高，假定一個100元/666.7 m2的上限,則約束條件為：0(元/666.7 m2)

1.4 臍橙低溫凍害天氣指數(shù)保險費(fèi)的修訂

氣象要素存在著空間差異，各地區(qū)臍橙受到的低溫凍害強(qiáng)度和頻率也都存在差異，不同地區(qū)的作物種植面積、高程和植被等也是影響作物產(chǎn)量的重要因素。利用氣象、地理、土地利用和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，從低溫凍害危險性、環(huán)境脆弱性、風(fēng)險敏感性、防災(zāi)減災(zāi)能力4個方面構(gòu)建贛南臍橙低溫凍害風(fēng)險評價模型[3]，從而對不同風(fēng)險區(qū)域設(shè)定合理的保險費(fèi)。

1.4.1 致災(zāi)因子危險性評價 影響臍橙低溫凍害程度的因子主要有凍害的強(qiáng)度和概率。利用凍害頻次與損失量的乘積來表示致災(zāi)因子的危險性。公式為

H=FS,

(2)

式中，H表示致災(zāi)因子危險性指數(shù)，F(xiàn)表示凍害頻次，S為損失量。F越大，則該地區(qū)遭受低溫凍害的風(fēng)險越大。凍害頻次的統(tǒng)計方法:只要該地區(qū)某一年份出現(xiàn)日極端最低氣溫≤-3 ℃的凍害,便記為出現(xiàn)一次凍害。損失量S可用來分析災(zāi)害強(qiáng)度分布的地域差異，S越大，表示該地區(qū)歷史上遭受災(zāi)害的強(qiáng)度越大，反之越小。

實(shí)際產(chǎn)量可分離成氣象產(chǎn)量和趨勢產(chǎn)量，若y表示實(shí)際產(chǎn)量，yt表示趨勢產(chǎn)量，yi表示氣象產(chǎn)量，則相對氣象產(chǎn)量y＇i表示為

y＇i=yi/yt=(y-yt)/yt。

(3)

當(dāng)相對氣象產(chǎn)量為負(fù)值時，表示氣象條件不利于作物的生長，造成作物減產(chǎn)，則可用其絕對值表示該年減產(chǎn)率。實(shí)際產(chǎn)量用單產(chǎn)來表示，趨勢產(chǎn)量的計算采用二次曲線法來模擬。損失量定義為受災(zāi)年減產(chǎn)率的平均值，用平均減產(chǎn)率表示。

首先對凍害頻次及損失量進(jìn)行計算，然后對致災(zāi)因子危險性進(jìn)行評價，并將評價進(jìn)行歸一化處理。插值采用反距離權(quán)重法，分級方法采用自然斷點(diǎn)分級法(以下等級劃分方法類同)，共分為低、中、高3個危險等級。

1.4.2 孕災(zāi)環(huán)境敏感性評價 從臍橙低溫凍害的機(jī)理分析，選取高程及土地利用類型來表示孕災(zāi)環(huán)境敏感性，公式為

E=aQ+bK，

(4)

式中,E表示孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)，Q表示高程，K表示土地利用類型，a和b為權(quán)重系數(shù)，其中a=0.7，b=0.3。

首先對高程及土地利用類型進(jìn)行歸一化處理，然后進(jìn)行孕災(zāi)環(huán)境敏感性評價，采用自然斷點(diǎn)分級法將孕災(zāi)環(huán)境敏感性進(jìn)行區(qū)劃，分為低敏感區(qū)、中等敏感區(qū)和高敏感區(qū)。

1.4.3 承災(zāi)體脆弱性評價 承災(zāi)體是災(zāi)害風(fēng)險作用的對象，是蒙受災(zāi)害的實(shí)體。即低溫凍害只有作用于承災(zāi)體造成損失時，才形成災(zāi)害。其易損程度與單產(chǎn)有關(guān)，采用臍橙的單產(chǎn)變異系數(shù)來表示易損性。選取作物種植面積比來構(gòu)成作物的暴露性，即臍橙種植面積越多，當(dāng)有災(zāi)害發(fā)生時，可能受到的損失就越大。公式[8]如下

V=CW，

(5)

式中,V表示承災(zāi)體脆弱性指數(shù)，C表示作物種植面積比率，W表示產(chǎn)量變異系數(shù)。

先計算出作物種植面積比例及產(chǎn)量變異系數(shù)，然后進(jìn)行低溫凍害脆弱性評價與分析。作物種植面積比例的計算公式為

C=C1/C2，

(6)

式中,C1表示某縣臍橙種植面積，C2表示某縣耕地面積(單位均為666.7 m2)。產(chǎn)量變異系數(shù)計算公式為

(7)

1.4.4 防災(zāi)減災(zāi)能力評價 防災(zāi)減災(zāi)能力是對臍橙低溫凍害的預(yù)防和應(yīng)對的能力，反映了社會經(jīng)濟(jì)能力在抵御災(zāi)害方面所起的作用。主要考慮人均GDP對防災(zāi)減災(zāi)能力的影響，防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)用R來表示，選取贛南各縣的人均GDP數(shù)據(jù)，繪制贛南地區(qū)人均GDP分布圖，并進(jìn)行歸一化處理，用自然斷點(diǎn)分級法進(jìn)行劃分，共分為低、中、高三個防災(zāi)減災(zāi)能力區(qū)。

1.4.5 綜合災(zāi)害風(fēng)險評價 根據(jù)贛南臍橙低溫凍害風(fēng)險與凍害危險性、環(huán)境脆弱性、風(fēng)險敏感性、防災(zāi)減災(zāi)能力的關(guān)系，構(gòu)建贛南臍橙低溫凍害風(fēng)險指數(shù)，公式為

A=mH+nE+pV+q(1-R)，

(8)

式中，A表示贛南臍橙低溫凍害風(fēng)險指數(shù)，H、E、V、R分別表示致災(zāi)因子危險性指數(shù)、孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)、承災(zāi)體脆弱性指數(shù)、防災(zāi)減災(zāi)能力指數(shù)。m、n、p、q為各評價因子的權(quán)重系數(shù)，分別為0.6、0.2、0.1、0.1。

風(fēng)險指數(shù)較大，則臍橙出現(xiàn)低溫凍害的風(fēng)險大，凍害風(fēng)險指標(biāo)較高的區(qū)域?yàn)轱L(fēng)險Ⅰ區(qū)，因此設(shè)定該區(qū)的費(fèi)率浮動系數(shù)大；剩下為風(fēng)險Ⅱ區(qū)。

2 結(jié)果與分析

2.1 臍橙低溫凍害風(fēng)險評估

贛南臍橙低溫凍害致災(zāi)因子危險性分布如圖1a所示，致災(zāi)因子危險性的高風(fēng)險中心有三個，興國、石城的大部分地區(qū)處于高風(fēng)險中心，崇義縣中部有一個高風(fēng)險中心。由圖1b可知，孕災(zāi)環(huán)境的高敏感區(qū)各縣均有分布。從圖1c可看出，承災(zāi)體脆弱性的高風(fēng)險中心有一個，位于尋烏、安遠(yuǎn)的大部分地區(qū)及會昌南部地區(qū)。由圖1d可知，龍南、崇義、定南、大余、全南、南康、贛縣的防災(zāi)減災(zāi)能力較強(qiáng)。如圖2所示，贛南臍橙低溫凍害綜合風(fēng)險的高風(fēng)險區(qū)主要分布在北部的石城、興國，此外西部的崇義及東南部的安遠(yuǎn)各有一個高風(fēng)險中心；尋烏縣全境及大余、上猶、全南、定南的大部分地區(qū)處于中等風(fēng)險區(qū)。將上述區(qū)域設(shè)為風(fēng)險Ⅰ區(qū)，其他區(qū)域設(shè)為風(fēng)險Ⅱ區(qū)。根據(jù)風(fēng)險評估的結(jié)果，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置風(fēng)險Ⅰ區(qū)的費(fèi)率浮動系數(shù)為1.2，風(fēng)險Ⅱ區(qū)的費(fèi)率浮動系數(shù)為1.0。

圖1 贛南臍橙低溫凍害綜合風(fēng)險各指標(biāo)分布

圖2 贛南臍橙低溫凍害綜合風(fēng)險空間分布

2.2 凍害天氣指數(shù)與減產(chǎn)率的關(guān)系

根據(jù)17縣(市、區(qū))氣象站低溫凍害的發(fā)生情況，統(tǒng)計出各站的凍害天氣指數(shù)與減產(chǎn)率，并分析兩者的相關(guān)性，運(yùn)用回歸分析法，可得到回歸方程

X=0.047-0.07T，

(9)

式中，X表示減產(chǎn)率(%)。

極端最低氣溫每下降1 ℃，減產(chǎn)率就增加7%。贛南臍橙越冬期低溫凍害天氣指數(shù)保險的理賠依據(jù)為凍害天氣指數(shù)與臍橙經(jīng)濟(jì)損失之間的關(guān)系。利用公式(9)得出贛南臍橙低溫凍害天氣指數(shù)與減產(chǎn)率的關(guān)系(見表1)。

表1 贛南臍橙低溫凍害天氣指數(shù)與減產(chǎn)率的關(guān)系 %

2.3 臍橙低溫凍害天氣指數(shù)保險賠付標(biāo)準(zhǔn)

贛南地區(qū)臍橙產(chǎn)量可達(dá)1～1.5 t/666.7 m2，按照市場平均價格6 000元/t推算，豐收時產(chǎn)值可以達(dá)到6 000 元/666.7 m2以上，保障水平取50%，則保險金額為3 000元/666.7m2。設(shè)定當(dāng)極端最低氣溫≤-3 ℃時開始賠付。將極端最低氣溫代入式(9)中可得減產(chǎn)率，則賠償金額=保險金額×減產(chǎn)率。將保險金額B=3 000元/666.7m2，災(zāi)害概率P=0.47，L=0.6代入公式(1)中，在LINGO11.0中運(yùn)行得出保險費(fèi)M為67元/666.7 m2。則某地區(qū)保險費(fèi)Mi可以由保險費(fèi)率浮動系數(shù)和保險費(fèi)M的乘積來求得，經(jīng)計算得到風(fēng)險Ⅰ區(qū)保險費(fèi)為80.4元/666.7 m2，風(fēng)險Ⅱ區(qū)保險費(fèi)為67元/666.7 m2。

3 結(jié)論與討論

(1)根據(jù)贛州臍橙種植區(qū)17個氣象站點(diǎn)逐年年極端最低氣溫及出現(xiàn)日期、臍橙單產(chǎn)等資料，建立了贛南臍橙低溫凍害天氣指數(shù)保險的賠付標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)越冬期極端最低氣溫(T)每下降1 ℃，減產(chǎn)率就增加7%，并依此作為賠付損失的依據(jù)。基于自然災(zāi)害風(fēng)險理論對贛南臍橙低溫凍害風(fēng)險進(jìn)行評估，對風(fēng)險Ⅰ區(qū)和風(fēng)險Ⅱ區(qū)分別設(shè)定1.2、1.0的費(fèi)率浮動系數(shù)。運(yùn)用數(shù)學(xué)模型，采用LINGO求解規(guī)劃方程，得出保險費(fèi)為67元/666.7 m2。

(2)天氣指數(shù)保險中的基差風(fēng)險難以避免，但如何減小基差風(fēng)險是設(shè)計產(chǎn)品的關(guān)鍵。基于自然災(zāi)害風(fēng)險理論對贛南臍橙低溫凍害風(fēng)險進(jìn)行了評估，針對不同風(fēng)險地區(qū)采用不同的費(fèi)率浮動系數(shù)，并依此修訂了保險費(fèi)，減小了基差風(fēng)險。

(3)對于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)保險，在經(jīng)營中存在著系統(tǒng)風(fēng)險、道德風(fēng)險等弊端，天氣指數(shù)保險將災(zāi)害損失指數(shù)化，投保人根據(jù)每個天氣指數(shù)對應(yīng)的減產(chǎn)情況得到相應(yīng)的賠償，避免了逆向選擇和道德風(fēng)險。目前贛南地區(qū)的傳統(tǒng)臍橙政策性農(nóng)險，保險金額按平均2 000元/ 666.7 m2確定，保險費(fèi)為40元/ 666.7 m2，理賠時需要現(xiàn)場查勘和定損。本研究設(shè)計的天氣指數(shù)保險金額為3 000元/ 666.7 m2，保險費(fèi)為67元/666.7 m2，比現(xiàn)行的保險金額更高，保險費(fèi)也相應(yīng)更高一些，但定損時只需根據(jù)相應(yīng)的極端最低氣溫來核定賠償金額，規(guī)避了逆向選擇和道德風(fēng)險。

(4)未來，如何讓農(nóng)戶理解和接受天氣指數(shù)保險是值得深入探討的。農(nóng)戶的家庭收入、柑橘收入比重、農(nóng)戶對保險的認(rèn)可度與農(nóng)戶購買天氣指數(shù)保險的支付意愿如何都有著重要的關(guān)系。