露地大白菜低溫凍害氣象指數(shù)保險(xiǎn)費(fèi)率厘定方法研究

易永力，彭九慧，趙春雷

（1. 承德市氣象局，河北 承德 067000；2. 河北省氣象科學(xué)研究所/河北省氣象與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050021）

【研究意義】政策性農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)是一種由政府和保險(xiǎn)企業(yè)聯(lián)合推動(dòng)的一種新型農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)，準(zhǔn)確、合理的保險(xiǎn)費(fèi)率是關(guān)系到政策性農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)是否能得到持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素［1-2］，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)以實(shí)際災(zāi)害損失作為賠付依據(jù)，操作復(fù)雜，保險(xiǎn)公司與投保戶常在查險(xiǎn)、定損、理賠、估價(jià)等方面存在較大分歧，一定程度上限制了這項(xiàng)保險(xiǎn)業(yè)務(wù)的推行。氣象指數(shù)保險(xiǎn)是一種新型保險(xiǎn)形式，它是在一個(gè)事先指定的區(qū)域內(nèi)，以事先規(guī)定的氣象事件或變量如天氣事件、降水量、氣溫、風(fēng)速等發(fā)生為基礎(chǔ)，確立損失補(bǔ)償支付合同。以客觀的氣象數(shù)據(jù)作為費(fèi)率厘定與損失賠償?shù)囊罁?jù)，有效克服了傳統(tǒng)保險(xiǎn)中存在的道德風(fēng)險(xiǎn)、逆向選擇等難題［3］?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】保險(xiǎn)費(fèi)率的厘定方法是氣象指數(shù)保險(xiǎn)產(chǎn)品的核心部分，近年來，廣大學(xué)者對如何合理進(jìn)行保險(xiǎn)賠付開展了廣泛的研究［4-15］。婁偉平等［4-5］設(shè)計(jì)了柑橘凍害保險(xiǎn)氣象指數(shù)與茶葉霜凍氣象指數(shù)保險(xiǎn)；楊太明等［6］設(shè)計(jì)了安徽夏玉米干旱天氣指數(shù)保險(xiǎn)；黃珍珠等［7］設(shè)計(jì)了水稻熱帶氣旋災(zāi)害保險(xiǎn)氣象指數(shù)；李睿濤等［8］設(shè)計(jì)了華北平原冬小麥因旱減產(chǎn)氣象指數(shù)保險(xiǎn)，丹麥等國對氣象指數(shù)保險(xiǎn)的購買種類、意愿和購買量進(jìn)行了分析研究［9-11］。這些研究對于各類氣象災(zāi)害保險(xiǎn)指數(shù)的確立奠定了基礎(chǔ)，但目前有關(guān)露天蔬菜氣象指數(shù)保險(xiǎn)的研究較少?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】豐寧滿族自治縣位于河北省北部，是河北省張承地域優(yōu)質(zhì)時(shí)差蔬菜產(chǎn)業(yè)帶7個(gè)重點(diǎn)縣之一。目前該縣已發(fā)展蔬菜示范園區(qū)41個(gè)，蔬菜種植面積達(dá)到1.6萬hm2，是環(huán)首都綠色經(jīng)濟(jì)圈重要綠色有機(jī)蔬菜基地［16-17］。春秋季的低溫凍害易造成露地作物的減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)，對農(nóng)戶造成較大損失。農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)是減輕農(nóng)戶種植風(fēng)險(xiǎn)的一種重要方式，2013年為促進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展，降低種植戶生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，豐寧滿族自治縣政府將露地蔬菜列入政策性農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)，保險(xiǎn)金額6 000元/hm2，保險(xiǎn)費(fèi)率5%，保費(fèi)由縣財(cái)政承擔(dān)70%，農(nóng)戶、合作社和龍頭企業(yè)承擔(dān)30%。2016年，豐寧滿族自治縣露地蔬菜承保面積達(dá)到5 040 hm2，保險(xiǎn)公司共收取保費(fèi)151.1萬元，但是賠付的保險(xiǎn)金額達(dá)到615.5萬元，如果持續(xù)出現(xiàn)入不敷出的情況，將打擊保險(xiǎn)公司推出政策性農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的積極性。因此，保險(xiǎn)合同設(shè)計(jì)是否合理、費(fèi)率厘定是否科學(xué)，關(guān)系到政策性農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的可持續(xù)發(fā)展?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究作為露地蔬菜氣象指數(shù)保險(xiǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的部分內(nèi)容，以期為露地大白菜低溫凍害氣象指數(shù)保險(xiǎn)費(fèi)率厘定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

露地大白菜統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于豐寧滿族自治縣統(tǒng)計(jì)局2014—2017年統(tǒng)計(jì)年鑒，低溫凍害災(zāi)損率來源于《中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX/T88-2008作物霜凍害等級》，氣象數(shù)據(jù)來源于豐寧滿族自治縣氣象局與沽源縣氣象局1957—2018年氣象數(shù)據(jù)，采用離種植區(qū)最近的氣象觀測資料。

1.2 低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率與起賠閾值厘定方法

研究低溫凍害氣象指數(shù)保險(xiǎn)費(fèi)率厘定方法發(fā)現(xiàn)，低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率一般由發(fā)生概率（Occurrence probability）、 災(zāi)損率（Disaster Damage rate）和賠付比例（Compensation ratio）3個(gè)因子來決定，即F=f（P，D，C），而起賠閾值的確定是賠償認(rèn)定的前提。

根據(jù)承德市的氣候特點(diǎn)，確定初、終霜日和儒歷日，并根據(jù)這3個(gè)日期確定保險(xiǎn)的時(shí)間起賠閾值。

初霜日：以每年8月1日以后，秋季第1次出現(xiàn)霜作為初霜日，如果霜的天氣現(xiàn)象在0 cm地溫降到 0 ℃以下后出現(xiàn)，則以0 cm地溫降到0 ℃以下的第1天作為初霜日。

終霜日：以每年7月31日以前，最后一次出現(xiàn)霜作為終霜日，如果霜的天氣現(xiàn)象在0 cm地溫降到0 ℃以下之前出現(xiàn)，則以0 cm地溫降到0℃以下的最后一天作為終霜日［18］。

本研究根據(jù)儒歷日定義日期，將1月1日設(shè)定為1，如5月18日為終霜日，即計(jì)為138（閏年2月增加1日，計(jì)為139）［19］。

2 低溫凍害氣象指數(shù)保險(xiǎn)費(fèi)率計(jì)算模型設(shè)計(jì)

2.1 起賠閾值

起賠閾值的設(shè)定需考慮時(shí)間和氣溫兩個(gè)因素。按照保險(xiǎn)合同約定，在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)，出現(xiàn)低于設(shè)定數(shù)值氣溫時(shí)，可以對作物的損失分等級、按比例賠付。起賠閾值的設(shè)定，既要兼顧氣候規(guī)律、作物生長規(guī)律、農(nóng)戶種植習(xí)慣，還要綜合考慮保險(xiǎn)公司經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)。本研究以豐寧滿族自治縣國家氣象觀測站多年平均初、終霜日設(shè)定為露地大白菜低溫凍害時(shí)間起賠閾值，露地大白菜的低溫凍害氣溫起賠閾值參考《中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX/T88-2008作物霜凍害等級》進(jìn)行設(shè)定。

2.1.1 時(shí)間起賠閾值的確定 將豐寧滿族自治縣1957—2018年每年初、終霜凍日期轉(zhuǎn)化為儒歷日進(jìn)行計(jì)算，通過求平均可以獲得平均初、終霜凍日期（表1）。利用標(biāo)準(zhǔn)差分級法，對時(shí)間起賠閾值設(shè)置的合理性進(jìn)行檢驗(yàn)，如果計(jì)算結(jié)果合理，則可將平均初、終霜日確定為露地大白菜低溫凍害的時(shí)間起賠閾值，如果檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)結(jié)果不合理，則在平均初、終霜日的基礎(chǔ)上適當(dāng)偏移日期，繼續(xù)計(jì)算直至得出合理日期。在運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)差分級法進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，平均初霜凍日之后發(fā)生的霜凍和平均終霜凍日之前發(fā)生的霜凍，也會(huì)被認(rèn)為是有效數(shù)據(jù)，但是在蔬菜種植上，這樣的低溫不認(rèn)為會(huì)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成損失，故這樣的數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行處理，增加檢驗(yàn)時(shí)數(shù)據(jù)的可用性。

表1 豐寧滿族自治縣平均初、終霜日日期Table 1 Average initial and final frost dates in Fengning Manchu Autonomous County

將1957—2018年每年初、終霜日減去多年平均初、終霜日，得出的差值再加上這些差值中的最大值進(jìn)行計(jì)算。為了保證所有的數(shù)值為正值，并體現(xiàn)出初霜出現(xiàn)的時(shí)間越早，終霜結(jié)束的時(shí)間越晚，露天蔬菜所面臨的低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)越大的原則，將代表初、終霜出現(xiàn)的日期閾值，用下式進(jìn)行處理。

式中，Xi為所有統(tǒng)計(jì)年份中每一年的初霜凍或者終霜凍的日期；為所有統(tǒng)計(jì)年份中平均初、終霜凍的日期；為這些差值中的最大值。將處理后的數(shù)據(jù)Xi代入下式，即可計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差S。

根據(jù)初、終霜出現(xiàn)的時(shí)間相對平均日期的偏離程度來確定風(fēng)險(xiǎn)大小，因此采用標(biāo)準(zhǔn)差分級法對低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級：高風(fēng)險(xiǎn)，0＜Xi＜1.0S；中風(fēng)險(xiǎn)，1.0S＜Xi＜2.0S；低風(fēng)險(xiǎn)，Xi＞2.0S。通過風(fēng)險(xiǎn)分級，可以有效檢驗(yàn)平均初、終霜凍日期作為時(shí)間起賠閾值是否合理。如果檢驗(yàn)結(jié)果不合理，則在平均初、終霜日的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)偏移，繼續(xù)計(jì)算直至得出合理時(shí)間。

從表2、表3可以看出，如果將平均初、終霜凍日期作為時(shí)間起賠閾值，高風(fēng)險(xiǎn)的比例均低于10%，因此可以將平均初、終霜凍日期設(shè)定為時(shí)間起賠閾值；如果高風(fēng)險(xiǎn)的比例高于10%，可以適當(dāng)調(diào)整時(shí)間起賠閾值，將高風(fēng)險(xiǎn)的比例降至10%以下，從而計(jì)算出合適的時(shí)間起賠閾值。

表2 豐寧滿族自治縣平均初霜凍日之前災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分級Table 2 Disaster risk classification before the average first frost day in Fengning Manchu Autonomous County

表3 豐寧滿族自治縣平均終霜凍日之后災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分級Table 3 Disaster risk classification after the average final frost day in Fengning Manchu Autonomous County

2.1.2 氣溫起賠閾值的確定 在達(dá)到時(shí)間的起賠閾值后，利用《中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 作物霜凍害等級（QX/T88-2008）》根據(jù)日最低氣溫設(shè)計(jì)露地大白菜低溫凍害氣溫起賠閾值。本研究規(guī)定在春播期如果氣溫降至-1 ℃及以下即達(dá)到起賠標(biāo)準(zhǔn)，在秋收期氣溫需要降至-3℃及以下才達(dá)到起賠標(biāo)準(zhǔn)（表4）。

表4 露地大白菜低溫凍害起賠氣溫閾值Table 4 Threshold of temperature for the damage to Chinese cabbage in the open field

2.2 災(zāi)損率

達(dá)到起賠閾值后，根據(jù)《中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX/T88-2008作物霜凍害等級》確定露地大白菜低溫凍害災(zāi)損率。本研究規(guī)定了在設(shè)定的時(shí)間起賠閾值范圍內(nèi)，不同等級低溫凍害的氣溫值和災(zāi)損率，輕、中、重三級低溫凍害的災(zāi)損率分別為0.3、0.7和1.0（表5）。

2.3 低溫凍害發(fā)生的危險(xiǎn)性概率

統(tǒng)計(jì)分析2005—2018年豐寧滿族自治縣8個(gè)區(qū)域自動(dòng)站氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算多年來作物生長期內(nèi)每一天不同等級（輕、中、重）低溫凍害的發(fā)生概率：

式中，i為低溫凍害等級，可以分為1（輕）、2（中）、3（重）三級；n為14年中作物生長期內(nèi)每一天符合相應(yīng)等級低溫凍害過程的年數(shù)（按最低氣溫值選取對應(yīng)輕、中、重低溫凍害等級）；N為資料總年數(shù)［20-21］。

然后統(tǒng)計(jì)N年中低溫凍害發(fā)生概率：

式中，i依然劃分為低溫凍害輕、中、重三級，j表示作物生長期內(nèi)的所有天數(shù)，n的取值范圍在設(shè)定的露地大白菜低溫凍害時(shí)間起賠閾值范圍內(nèi)。

某地多年來不同等級露地大白菜低溫凍害發(fā)生的概率記為PRi，通過計(jì)算豐寧滿族自治縣露地大白菜不同時(shí)段、不同等級低溫凍害發(fā)生概率發(fā)現(xiàn)，豐寧滿族自治縣輕度低溫凍害發(fā)生的概率為0.02～0.32，中度低溫凍害發(fā)生的概率小于0.16，重度低溫凍害發(fā)生的概率小于0.08，說明豐寧滿族自治縣輕度低溫凍害發(fā)生的概率較大。從空間分布來看，豐寧滿族自治縣東北部露地大白菜輕度和重度低溫凍害發(fā)生的概率較大，中部地區(qū)中度低溫凍害發(fā)生的概率較大（圖1、圖2、圖3）。

表5 露地大白菜低溫凍害災(zāi)損率Table 5 Disaster damage rate of cold damage to Chinese cabbage in open field

2.4 低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃（區(qū)域?yàn)?zāi)損分布）

由下式計(jì)算低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)：

式中，i依然劃分為低溫凍害輕、中、重三級，PRi為不同等級低溫凍害發(fā)生的概率，TLi為對應(yīng)等級低溫凍害的災(zāi)損率，SR為露地大白菜的低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。將輕、中、重三級低溫凍害分別賦予對應(yīng)的災(zāi)損率值0.3、0.7、1.0，作為不同低溫凍害等級的權(quán)重，低溫凍害的輕重等級與權(quán)重成正比，能更好的體現(xiàn)本地區(qū)低溫凍害的風(fēng)險(xiǎn)情況通過計(jì)算豐寧地區(qū)的露地大白菜低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)得到豐寧地區(qū)的露地大白菜低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，從圖4可以看出豐寧滿族自治縣露地大白菜低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)等級自東北向西南減小。

圖1 露地大白菜輕度低溫凍害發(fā)生概率分布Fig. 1 Distribution of occurrence probability of light cold damage to Chinese cabbage in open field

2.5 賠付比例

根據(jù)露地大白菜成本投入統(tǒng)計(jì)，發(fā)芽期成本投入比例為45%，秧苗期為75%，蓮座期以后達(dá)到100%，所以設(shè)定發(fā)芽期最高賠付比例為45%，秧苗期最高賠付比例為75%，蓮座期以后最高賠付比例為100%［22］。

圖2 露地大白菜中度低溫凍害發(fā)生概率分布Fig. 2 Distribution of occurrence probability of moderate cold damage to Chinese cabbage in open field

圖3 露地大白菜重度低溫凍害發(fā)生概率分布Fig. 3 Distribution of occurrence probability of severe cold damage to Chinese cabbage in open field

2.6 保險(xiǎn)費(fèi)率

在低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)上加入賠付比例，增加高賠付時(shí)期風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重，得出低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率計(jì)算公式：

式中，R即為保險(xiǎn)費(fèi)率值，為統(tǒng)計(jì)的N年中，在設(shè)定的露地大白菜低溫凍害時(shí)間起賠閾值范圍內(nèi)的每一天，發(fā)生霜凍的概率，而α即為低溫凍害發(fā)生時(shí)作物所處生長期的賠付比例，TLi仍然為對應(yīng)等級低溫凍害的災(zāi)損率。利用布設(shè)在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的自動(dòng)氣象觀測站數(shù)據(jù)，就可以計(jì)算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率。在低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算公式中，增加低溫凍害災(zāi)損率是區(qū)別不同等級的低溫凍害造成的影響，而低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率計(jì)算公式中，賠付比例的代入是體現(xiàn)低溫凍害在不同生長期對農(nóng)戶造成的損失。

圖4 露地大白菜低溫凍害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃Fig. 4 Risk division of low-temperature cold damage to Chinese cabbage in open field

2.7 露地大白菜區(qū)域低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率計(jì)算

因?yàn)楸ｋU(xiǎn)費(fèi)率是先于參保面積確定的，所以只能將參保面積理想化，即所有種植區(qū)域都進(jìn)行參保來計(jì)算。根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植面積對應(yīng)所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，即可得出整個(gè)縣區(qū)大白菜低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率，見表6（以豐寧滿族自治縣民政局2017年統(tǒng)計(jì)年鑒大白菜種植面積進(jìn)行計(jì)算）。從表6可以看出，雖然大閣鎮(zhèn)和草原鄉(xiāng)的低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率較高，但是因?yàn)榉N植面積小，對最終的保險(xiǎn)費(fèi)率確定影響也較小。

表6 豐寧滿族自治縣露地大白菜低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率Table 6 Insurance rate of low temperature and cold damage to Chinese cabbage in open field of Fengning Manchu Autonomous County

3 討論

本研究設(shè)計(jì)的露地大白菜低溫凍害氣象指數(shù)保險(xiǎn)費(fèi)率厘定方法，數(shù)據(jù)易得可靠、計(jì)算方法簡單、應(yīng)用方便，避免了模型過于復(fù)雜，對更好的利用氣象指數(shù)保險(xiǎn)產(chǎn)品規(guī)避災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

近年來，氣象部門氣象觀測站網(wǎng)發(fā)展迅速，氣象觀測空間分辨率不斷提高，氣象觀測數(shù)據(jù)在觀測時(shí)間、觀測精度、數(shù)據(jù)質(zhì)量上均能滿足氣象指數(shù)保險(xiǎn)產(chǎn)品要求。為了保證計(jì)算的氣象保險(xiǎn)指數(shù)合理性，在計(jì)算時(shí)間起賠閾值時(shí)要考慮自動(dòng)觀測站點(diǎn)的觀測時(shí)間資料長度與作物的空間距離，盡量選擇自動(dòng)觀測時(shí)間較長的資料，至少10年以上，采用離種植區(qū)最近的氣象觀測資料。

露地大白菜遭受低溫凍害的程度不僅與最低氣溫有關(guān)，還與低溫持續(xù)時(shí)間、風(fēng)速、回溫速度等因素有關(guān)，本研究在計(jì)算露地大白菜低溫凍害費(fèi)率時(shí)，為便于費(fèi)率厘定，借用國內(nèi)外氣象指數(shù)保險(xiǎn)設(shè)計(jì)方法，只簡單考慮了最低氣溫的影響，下一步將綜合考慮多種因素對露地大白菜遭受低溫凍害程度的影響，進(jìn)一步改進(jìn)費(fèi)率厘定方法。

早期的氣象指數(shù)保險(xiǎn)產(chǎn)品多考慮單一氣象災(zāi)害，隨著研究的深入，越來越多的氣象指數(shù)保險(xiǎn)朝著多災(zāi)害指數(shù)保險(xiǎn)產(chǎn)品發(fā)展。如黃珍珠等研究的水稻熱帶氣旋災(zāi)害保險(xiǎn)氣象指數(shù)設(shè)計(jì)［7］，考慮了風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)、旱災(zāi)等氣象災(zāi)害；曹沈昊等設(shè)計(jì)的嘉興新豐生姜?dú)庀笾笖?shù)保險(xiǎn)［14］，則包含了低溫、高溫、強(qiáng)降水這3種氣象災(zāi)害。本文只研究了低溫凍害對露地大白菜的影響，而露地大白菜在一個(gè)生長季中，可能會(huì)遭遇到暴雨、冰雹等多種自然災(zāi)害，在費(fèi)率厘定中如何充分考慮多種氣象災(zāi)害因子，則需要在將來進(jìn)一步研究分析。

4 結(jié)論

本研究從時(shí)間和氣溫兩個(gè)方面確定露地大白菜低溫凍害氣象指數(shù)保險(xiǎn)的起賠閾值，并利用標(biāo)準(zhǔn)差分級法對時(shí)間起賠閾值進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX/T88-2008作物霜凍害等級，確定了露地大白菜低溫凍害災(zāi)損率。通過計(jì)算發(fā)生概率、災(zāi)損率與賠付比例3個(gè)因子計(jì)算低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率，并對種植區(qū)域進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得出區(qū)域內(nèi)的低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率。其中賠付比例是精確統(tǒng)計(jì)大白菜各生長期投入成本再根據(jù)災(zāi)損率進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得出。

保險(xiǎn)費(fèi)率的厘定方法是氣象指數(shù)保險(xiǎn)產(chǎn)品的核心部分，本研究有助于利用氣象數(shù)據(jù)，為科學(xué)厘定低溫凍害保險(xiǎn)費(fèi)率提供方法，有助于保障保險(xiǎn)公司的經(jīng)營達(dá)到收支平衡，保護(hù)政策性農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的可持續(xù)發(fā)展。