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，影響果農的經(jīng)濟收入[1]。如1999年12月出現(xiàn)嚴重凍害，次年產(chǎn)量和產(chǎn)果面積均減少一半以上[2]。早在2012年，國務院《關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《關于加快推進全市農業(yè)保險的通知》(贛市府辦字〔2016〕156號)，通知要求積極開展農業(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，服務農業(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業(yè)保險方案提供技術支撐，也可為開展其他作物政策性農業(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作物損害程度指數(shù)化，保險合同以這種指數(shù)為基礎，當指數(shù)達到一定水平并對農產(chǎn)品造成一定影響時，投保人即可獲得相應標準的賠償[4]。天氣指數(shù)保險作為一種新型的農業(yè)保險，具有客觀性、獨立性、指數(shù)結果可重復性、賠付的簡便性等特點[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)達國家及印度、墨西哥、馬拉維等一些發(fā)展中國家研究試點成功[4]。我國近年來也有關于天氣指數(shù)保險的研究。楊太明[8-9]等設計了夏玉米干旱天氣指數(shù)保險及水稻高溫熱害天氣指數(shù)保險，以反映降水量、高溫熱害對作物減產(chǎn)的影響，構建了天氣指數(shù)模型，提出了賠付標準。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，結合減產(chǎn)率來確定早稻高溫逼熟氣象災害指數(shù)的保險費率。婁偉平[11-13]等設計了柑桔天氣指數(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，為保險費率的設定提供依據(jù)。根據(jù)贛南臍橙越冬期低溫凍害導致的臍橙產(chǎn)量損失與氣象因子存在的關系，提出臍橙低溫凍害保險的賠付標準，并結合臍橙低溫凍害的風險分布，設定不同的保險費，從而設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)年末實際耕地面積、GDP等。

1.2 臍橙低溫凍害天氣指數(shù)保險指標設計

凍害是影響贛南臍橙種植的主要氣象災害之一[14]。國內學者[15]在研究浙江桔區(qū)柑桔受凍指標時提出，影響柑桔凍害的主要因子是低溫強度和持續(xù)時間，凍害的溫度指標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)保險費計算

綜合考慮保險公司和農戶的利益，保險公司的賠付額及農戶的損失都要降到最低,可以建立一個指標框架來進行評價，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的比值作為賠付率，農戶的損失以不發(fā)生賠付要投入的保險費來計算。將以上指標變?yōu)槟繕撕瘮?shù)，來表示保險公司的賠付率和農戶的損失。當目標函數(shù)D最小時，保險公司的賠付及農戶的損失相對最小，便求解出了最優(yōu)保險費，則目標函數(shù)可表示為

Dmin=BP/M+M(1-P)L，

(1)

式中，B表示保險金額，P表示災害概率，M表示保險費，L表示柑橘類保險投保人負擔比?？紤]到農業(yè)保險費不宜過高，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)濟數(shù)據(jù)，從低溫凍害危險性、環(huán)境脆弱性、風險敏感性、防災減災能力4個方面構建贛南臍橙低溫凍害風險評價模型[3]，從而對不同風險區(qū)域設定合理的保險費。

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

H=FS,

(2)

式中，H表示致災因子危險性指數(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可用來分析災害強度分布的地域差異，S越大，表示該地區(qū)歷史上遭受災害的強度越大，反之越小。

實際產(chǎn)量可分離成氣象產(chǎn)量和趨勢產(chǎn)量，若y表示實際產(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)

當相對氣象產(chǎn)量為負值時，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行計算，然后對致災因子危險性進行評價，并將評價進行歸一化處理。插值采用反距離權重法，分級方法采用自然斷點分級法(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 孕災環(huán)境敏感性評價 從臍橙低溫凍害的機理分析，選取高程及土地利用類型來表示孕災環(huán)境敏感性，公式為

E=aQ+bK，

(4)

式中,E表示孕災環(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行歸一化處理，然后進行孕災環(huán)境敏感性評價，采用自然斷點分級法將孕災環(huán)境敏感性進行區(qū)劃，分為低敏感區(qū)、中等敏感區(qū)和高敏感區(qū)。

1.4.3 承災體脆弱性評價 承災體是災害風險作用的對象，是蒙受災害的實體。即低溫凍害只有作用于承災體造成損失時，才形成災害。其易損程度與單產(chǎn)有關，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成作物的暴露性，即臍橙種植面積越多，當有災害發(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 防災減災能力評價 防災減災能力是對臍橙低溫凍害的預防和應對的能力，反映了社會經(jīng)濟能力在抵御災害方面所起的作用。主要考慮人均GDP對防災減災能力的影響，防災減災能力指數(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，并進行歸一化處理，用自然斷點分級法進行劃分，共分為低、中、高三個防災減災能力區(qū)。

1.4.5 綜合災害風險評價 根據(jù)贛南臍橙低溫凍害風險與凍害危險性、環(huán)境脆弱性、風險敏感性、防災減災能力的關系，構建贛南臍橙低溫凍害風險指數(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險指數(shù)，H、E、V、R分別表示致災因子危險性指數(shù)、孕災環(huán)境敏感性指數(shù)、承災體脆弱性指數(shù)、防災減災能力指數(shù)。m、n、p、q為各評價因子的權重系數(shù)，分別為0.6、0.2、0.1、0.1。

風險指數(shù)較大，則臍橙出現(xiàn)低溫凍害的風險大，凍害風險指標較高的區(qū)域為風險Ⅰ區(qū)，因此設定該區(qū)的費率浮動系數(shù)大；剩下為風險Ⅱ區(qū)。

2 結果與分析

2.1 臍橙低溫凍害風險評估

贛南臍橙低溫凍害致災因子危險性分布如圖1a所示，致災因子危險性的高風險中心有三個，興國、石城的大部分地區(qū)處于高風險中心，崇義縣中部有一個高風險中心。由圖1b可知，孕災環(huán)境的高敏感區(qū)各縣均有分布。從圖1c可看出，承災體脆弱性的高風險中心有一個，位于尋烏、安遠的大部分地區(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、贛縣的防災減災能力較強。如圖2所示，贛南臍橙低溫凍害綜合風險的高風險區(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各有一個高風險中心；尋烏縣全境及大余、上猶、全南、定南的大部分地區(qū)處于中等風險區(qū)。將上述區(qū)域設為風險Ⅰ區(qū)，其他區(qū)域設為風險Ⅱ區(qū)。根據(jù)風險評估的結果，依據(jù)經(jīng)驗，設置風險Ⅰ區(qū)的費率浮動系數(shù)為1.2，風險Ⅱ區(qū)的費率浮動系數(shù)為1.0。

圖1 贛南臍橙低溫凍害綜合風險各指標分布

圖2 贛南臍橙低溫凍害綜合風險空間分布

2.2 凍害天氣指數(shù)與減產(chǎn)率的關系

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，并分析兩者的相關性，運用回歸分析法，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)濟損失之間的關系。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)率的關系 %

2.3 臍橙低溫凍害天氣指數(shù)保險賠付標準

贛南地區(qū)臍橙產(chǎn)量可達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。設定當極端最低氣溫≤-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，災害概率P=0.47，L=0.6代入公式(1)中，在LINGO11.0中運行得出保險費M為67元/666.7 m2。則某地區(qū)保險費Mi可以由保險費率浮動系數(shù)和保險費M的乘積來求得，經(jīng)計算得到風險Ⅰ區(qū)保險費為80.4元/666.7 m2，風險Ⅱ區(qū)保險費為67元/666.7 m2。

3 結論與討論

(1)根據(jù)贛州臍橙種植區(qū)17個氣象站點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)保險的賠付標準，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)?；谧匀粸暮︼L險理論對贛南臍橙低溫凍害風險進行評估，對風險Ⅰ區(qū)和風險Ⅱ區(qū)分別設定1.2、1.0的費率浮動系數(shù)。運用數(shù)學模型，采用LINGO求解規(guī)劃方程，得出保險費為67元/666.7 m2。

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

(3)對于傳統(tǒng)的農業(yè)保險，在經(jīng)營中存在著系統(tǒng)風險、道德風險等弊端，天氣指數(shù)保險將災害損失指數(shù)化，投保人根據(jù)每個天氣指數(shù)對應的減產(chǎn)情況得到相應的賠償，避免了逆向選擇和道德風險。目前贛南地區(qū)的傳統(tǒng)臍橙政策性農險，保險金額按平均2 000元/ 666.7 m2確定，保險費為40元/ 666.7 m2，理賠時需要現(xiàn)場查勘和定損。本研究設計的天氣指數(shù)保險金額為3 000元/ 666.7 m2，保險費為67元/666.7 m2，比現(xiàn)行的保險金額更高，保險費也相應更高一些，但定損時只需根據(jù)相應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險。

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