柑桔农业气象灾害风险评估及农业保险产品设计

1 033
到的面积代替 。
对 ( Y - Yt ) / Yt ×100%序列前后 2年求相关 ,如相关系数未达显著水平 ,表明该地柑桔 种植管理水平较高 ,大小年现象不明显 ,营养产量可忽略 ;如相关系数达显著水平 ,表明该地 柑桔种植管理水平较低 ,大小年现象明显 ,利用前后 2年 ( Y - Yt ) / Yt ×100%的线性相关关 系建立线性方程可求得相对营养产量 Yn′。
以浙江省丽水市柑桔产量资料为例 ,建立柑桔产量拟合模式 ,确定正常年景下柑桔区域 产量 ;运用农业气象灾害风险评估技术确定柑桔农业气象灾害指标及其对柑桔产量的灾损 率 ;针对柑桔农业气象灾害风险的不确定性 ,运用基于信息扩散的模糊数学方法 ,得到较为 稳定并符合实际的风险评估结果 ;设计柑桔气象灾害政策性农业保险产品 。
(11南京信息工程大学 , 南京 210044; 21新昌县气象局 , 浙江 新昌 312500; 31浙江省气候中心 , 杭州 310017; 41浙江大学 农业与生物技术学院 , 杭州 310029)
摘要 : 根据多年生果树产量变化同树龄 、大小年以及环境因子的关系 ,建立柑桔产量处理方法 , 分离出趋势产量 、气象产量 、营养产量 。结合历史文献和气象产量与气象灾害的关系 ,运用农业 气象灾害风险评估技术确定低温冻害 、5月上半月热害指标及其对柑桔产量的灾损率 。该产量 处理方法应用于丽水市莲都区 2006年柑桔总产量预测 ,误差为 415%。针对柑桔农业气象灾害 风险的不确定性 ,基于信息扩散原理 ,利用正态信息扩散技术将单一的样本观测值变为一模糊 集的模糊数学方法 ,建立柑桔农业气象灾害风险分析模型 ,得到较为稳定并符合实际的风险评 估结果 。在风险定量分析基础上 ,从浙江省政策性农业保险经营的实际需要出发 ,综合区域产 量保险和气象指数保险的优点 ,设计了农业气象灾害保险理赔指数 ,解决了农业保险中逆选择 、 道德风险以及灾后理赔时效低 、理赔成本高的难题 ,为政策性农业保险可持续发展提供技术 支撑 。 关 键 词 : 农业气象灾害 ; 政策性农业保险 ; 风险评估 ; 信息扩散 ; 保险理赔指数 ; 柑桔 中图分类号 : S165 + 125 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 - 3037 (2009) 06 - 1030 - 11
0
2～3 d 32℃以上
1
TLD > - 510℃
1 d 35℃以上
2
2 d 35℃以上
3
30℃以上 < 2 d或在 32℃以下
0
2 d 30℃以上或 1 d 32℃以上
1
3 d 30℃以上或 2 d 32℃以上
2
- 610℃ < TLD ≤ - 510℃
3 d 32℃以上
3
1 d 35℃以上
4
2 d 35℃以上
发生年的 Yw′产量序列 ,与相应年的气象资料求相关 ,利用逐步回归法建立正常年景的相对 气象产量 Yw″。
灾害发生年 ,由于年内各次灾害是相继发生的 ,它们和其它柑桔产量影响因子对柑桔产 量的影响是连续的 ,因此 ,第 i次灾害对于无灾条件下的损失率应是以前各次灾害的剩余 (产量 )率与第 i次灾害损失率的乘积 。设正常年景柑桔产量影响因子出现在冬季低温和夏 季干旱之间 ,灾害发生年的相对气象产量为 :
气象灾害损失评估是农业气象灾害风险评估的基础 ,虽然国内学者对柑桔等多年生果 树产量气象灾害损失评估做了大量研究 ,但现有的产量损失评估方法是以当年总产量与上 一年总产量相比或以正交多项式逼近的方法求出趋势单产来确定 ,采用概率法评估气象灾 害风险 ,难以真实反映气象灾害对产量的影响 [ 10～13 ] 。柑桔等果树产量资料由于在其种植过 程 ,种植面积具有很大的易变性 ,多年生果树从投产到丰产有一个时间过程 ,造成产量资料 存在较大的不确定性 ,加上风险具有时间和强度的不确定性特征 ,因此 ,选择概率与模糊集 相结合的信息扩散方法计算风险比单纯采用概率法较为符合实际 ,能提高系统风险识别精 度 。信息扩散理论应用于自然灾害风险分析领域已得到合理的结果 [14 ] ,在保险方面 ,通过 应用信息扩散方法 ,提高了保险精算的精度 [ 15, 16 ] ,此类研究在农业气象灾害风险分析和农 业保险上的应用还未见报道 。
5
在 30℃以下
0
1 d 30℃以上且在 32℃以下
1wenku.baidu.com
2 d 30℃以上或 1 d 32℃以上
2
- 710℃ < TLD ≤ - 610℃
3 d 30℃以上或 2 d 32℃以上
3
3 d 32℃以上
4
1 d 35℃以上
5
2 d 35℃以上
6
在 30℃以下
0
1 d 30℃以上且在 32℃以下
1
2 d 30℃以上或 1 d 32℃以上
2 柑桔气象灾害风险评估方法
211 柑桔气象灾害识别及灾害指数设计方法
影响柑桔生产的气象灾害有低温冻害 、5月上半月热害 、干旱 。2000年以来 ,随着灌溉 条件改善 ,干旱对柑桔产量影响减小 。根据相关研究 [ 2, 9～11 ] ,设计低温冻害指数 、5月上半月
热害指数 :
如某一天最低气温高于柑桔冻害起始温度 - 5℃,则该天的低温冻害指数 TL D 为 0,否
段采用逐步回归法建立趋势产量拟合方程 :
4
∑ Yt = a + bt + ci si
(3)
i =0
式中 , a、b、ci ( i = 0, 1, 2, 3, 4)为系数 , t为年份 , si ( i = 0, 1, 2, 3, 4)为前 i年种植面积 。
利用式 (3)计算各年 (包括气象灾害发生年 )的趋势产量 。在计算严重冻害年的趋势产
量时 ,考虑灾害使当年种植面积减少 ,当年的种植面积以历年种植面积随年份变化而计算得
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
6期
娄伟平等 :柑桔农业气象灾害风险评估及农业保险产品设计
国内外研究者普遍认为 :逆选择以及道德风险 、灾后理赔时效低 、理赔成本高是我国 农业保险市场失灵的主要因素 [ 4 ] 。农业气象灾害风险评估是农业保险险种设计的基础 。 上世纪 80年代以来 ,国内外学者对风险分析进行了大量研究 [ 5～8 ] 。在文献 [ 1 ]中 ,以风
收稿日期 : 2008- 06- 10; 修订日期 : 2009- 03- 05。 基金项目 : 国家自然科学基金项目 (30370914) ;中国气象局 2009 年业务建设项目“农业保险气象服务业务系统建 设 ”;浙江省气象局重点专项 (2006zd005)“浙江省农业保险气象服务技术研究 ”。 第一作者简介 : 娄伟平 (1970- ) ,男 ,浙江新昌人 ,博士研究生 ,高级工程师 ,研究方向为地理信息系统和气象灾害 风险评估 。 E2mail: xclwp@163. com
第 24卷 第 6期 2009年 6月
自 然 资 源 学 报
JOURNAL OF NATURAL RESOURCES
Vol124 No1 6 Jun. , 200 9
柑桔农业气象灾害风险评估及农业保险产品设计
娄伟平 1, 2 , 吴利红 3 , 邱新法 1 , 唐启义 4 , 苏高利 3 , 毛裕定 3
1 032
自 然 资 源 学 报
24卷
表 1 柑桔 5月上半月热害指数 Table 1 H igh temperature damage index in the first half of May
低温冻害指数 TLD
5月上半月最高气温
5月上半月热害指数 HD I
32℃以上天数 < 2 d
2
TLD ≤ - 710℃
3 d 30℃以上或 2 d 32℃以上
4
3 d 32℃以上
5
1 d 35℃以上
6
2 d 35℃以上
7
可分解为 :
Y = Yt + Yw + Yn +ε
(2)
式中 , Y为实际总产量 ( 104 kg) , Yt 为趋势产量 ( 104 kg) , Yw 为气象产量 ( 104 kg) , Yn 为营养 产量 ( 104 kg) ,ε为产量的随机波动部分 ( 104 kg) ,可忽略 [ 18 ] 。
最高气温值有关 ,根据不同低温冻害指数 、5月上半月最高气温值组合得到 5月上半月热害
指数 HD I (表 1) 。
柑桔抗旱能力较强 ,但发生严重干旱会影响果实生长发育 ,降低单果重而降低产量 。本
文采用 Z 指数作干旱指标 ,以 Z 指数 ≤ - 1196作为严重干旱标准 [ 17 ] ,用于确定 2000 年前
干旱对柑桔产量的影响 。
212 柑桔气象产量序列分离方法
柑桔产量的年际变化同树龄增长 、植株本身的大小年以及环境因子有关 。柑桔总产量
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
6期
娄伟平等 :柑桔农业气象灾害风险评估及农业保险产品设计
1 031
险分析技术为核心 ,探讨了农业自然灾害分析的理论 、概念 、方法和模型 。但农业气象灾 害的相关研究大多以灾害的实际发生频率为基础 ,随着资料序列的延长 ,灾害的致灾强 度及其出现频率将会随时间变化 ,无法真正反映灾害的真实风险状况 。同时现有研究主 要针对粮食作物 ,针对多年生果树的农业气象灾害风险评估和农业保险的研究报道很 少 [9]。
Yw′= - YwL - ( 1 - YwL ) Yw T + ( 1 - YwL ) ( 1 - YwT ) Yw″- ( 1 - YwL ) ( 1 - YwT ) ( 1 + Yw″) YwD
(5) 利用式 (5)可得到致灾因子与产量灾损率量值之间的关系 ,构建不同致灾因子 、致灾指标序 列 ,得到各种气象灾害不同等级对应的产量损失率和气象要素值 。 214 基于信息扩散理论的气象灾害风险分析
1 引言
农业气象灾害是危害农业生产最主要的自然灾害 ,它与农业经济效益紧密相联 [1 ] 。准 确 、定量地评估农业气象灾害风险的影响 ,对农业结构调整 ,特别是农业可持续发展 、农业防 灾减灾对策和措施的制定意义重大 。柑桔是浙江省主要特色经济作物之一 ,产量居全国总 产量第二位 ,但低温冻害等气象灾害常常引起柑桔产量的大幅度波动 ,制约着柑桔生产 ,影 响农民经济收入 [2 ] 。政策性农业保险能减少乃至消除特定农业自然风险对农业生产的负 面影响 ,稳定农民从事种养殖业带来的收入 [3 ] ,浙江省在 2006年率先启动政策性农业保险 , 把柑桔作为政策性农业保险主要试点作物 。进行本研究 ,一方面可以为政府建立和完善柑 桔政策性农业保险方案提供技术支撑 ,为各地保险费率制定和灾后定损奠定基础 ;另一方面 为柑桔生产防灾减灾对策和措施的制定 、产量预测提供依据 。
则 TL D 按下式计算 :
TL , TLD =
TL + T /2,
T ≥ 0℃ T < 0℃
(1)
式中 , TL 、T分别表示该天的最低气温 、平均气温 。 如果连续两天的最低气温达到冻害起始最低气温 ,则该次低温过程的 TLD = ( TLD1 +
TLD2 ) /2 - 210℃。 5月上半月热害与冬季低温冻害造成的落叶 、5 月上半月最高气温在 30℃以上天数和
为消除年际间总产量不同对气象产量的影响 ,以相对气象产量 :
Yw′=
Yt
Yw + Yn
Y =
-
Yt
-
Yn
Yt + Yn
×100 %
(4)
作为气象条件对产量的影响序列 。
213 柑桔产量气象灾害灾损率的确定 设低温冻害 、5月上半月热害 、干旱的产量灾损率分别为 YwL 、YwT、YwD 。对去除气象灾害
经相关分析 ,柑桔总产量与年份 、当年种植面积 、前 1年 ～前 4年种植面积呈显著相关 。
当发生严重冻害时 (出现 - 9℃以下低温 ) [ 11 ]会对柑桔树势造成严重伤害 ,地上部分枝条需
重新生长后才能形成产量 。以出现严重冻害年 ( 1984年 、1992年 、2000年 )为划段界限 ,分