對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險(xiǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)

于志明，史有瑜，肖 楊

(唐山市氣象局，河北 唐山 063000)

對(duì)蝦養(yǎng)殖過程受氣候、水文、地理等環(huán)境影響強(qiáng)烈，特別是氣候，更是對(duì)蝦養(yǎng)殖不可忽視的重要因素。氣象指數(shù)保險(xiǎn)是在區(qū)域氣候?yàn)?zāi)害研究的基礎(chǔ)上，確立相應(yīng)的氣象指標(biāo)來描述氣象災(zāi)害，進(jìn)而將氣象災(zāi)害與投保產(chǎn)品產(chǎn)量相關(guān)聯(lián)，以氣象指標(biāo)來確定產(chǎn)量和損益情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)投保人的賠償。近年，眾多學(xué)者對(duì)氣象指數(shù)保險(xiǎn)進(jìn)行了相關(guān)研究，鄭軍等、高蓉蓉研究認(rèn)為氣象指數(shù)保險(xiǎn)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。王春乙等基于極值理論構(gòu)建了海南省芒果產(chǎn)量與寒害氣象指數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)分布模型，厘定了各地的純保險(xiǎn)費(fèi)率及其空間分布。丁燁毅等以慈溪市為例選用韋伯分布模型計(jì)算了不同等級(jí)降水指數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)概率，設(shè)計(jì)了不同賠付觸發(fā)條件下的保險(xiǎn)純費(fèi)率和楊梅降水氣象指數(shù)產(chǎn)品。甘偉銘等對(duì)牡蠣養(yǎng)殖風(fēng)力指數(shù)保險(xiǎn)進(jìn)行了研究，提出了保險(xiǎn)設(shè)計(jì)的四個(gè)關(guān)鍵步驟。以往研究多是針對(duì)單一氣象災(zāi)害進(jìn)行保險(xiǎn)設(shè)計(jì)，綜合多種氣象災(zāi)害影響的保險(xiǎn)設(shè)計(jì)很少。本文通過分析對(duì)蝦生長(zhǎng)與氣象災(zāi)害相關(guān)關(guān)系，構(gòu)建對(duì)蝦養(yǎng)殖高溫、暴雨、大風(fēng)氣象指數(shù)災(zāi)損模型，設(shè)計(jì)對(duì)蝦養(yǎng)殖保險(xiǎn)氣象指數(shù)產(chǎn)品，化解對(duì)蝦養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)，為開展農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)提供技術(shù)支持。

1 資料與方法

1.1 資料來源

氣象災(zāi)害和水質(zhì)觀測(cè)資料選取2020—2021年唐山市曹妃甸區(qū)瑞達(dá)水質(zhì)觀測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)，來源于曹妃甸區(qū)氣象局。對(duì)蝦產(chǎn)量資料選取2011—2020年曹妃甸區(qū)對(duì)蝦單產(chǎn)數(shù)據(jù)，來源于曹妃甸區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局。高溫、暴雨、大風(fēng)歷史氣象資料選取2011—2020年唐山市的豐南區(qū)、曹妃甸區(qū)、灤南縣、樂亭縣國(guó)家氣象觀測(cè)站的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，來源于河北省氣象信息中心。

1.2 研究方法

本文研究范圍為唐山市所屬的豐南區(qū)、曹妃甸區(qū)、灤南縣、樂亭縣四個(gè)沿?？h區(qū)，因曹妃甸區(qū)位于四個(gè)縣區(qū)的中間地帶，建有對(duì)蝦養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，收集到的對(duì)蝦養(yǎng)殖產(chǎn)量資料齊全，國(guó)家氣象觀測(cè)站距四個(gè)縣區(qū)的對(duì)蝦養(yǎng)殖場(chǎng)距離最近。故本研究主要針對(duì)曹妃甸區(qū)的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析，其他三個(gè)縣區(qū)可參照曹妃甸區(qū)的研究結(jié)論。

1.2.1 篩選氣象指數(shù) 本文通過研究氣象災(zāi)害造成養(yǎng)殖池水質(zhì)變化，采取典型性相關(guān)分析方法，按照引入的氣象因子與對(duì)蝦養(yǎng)殖關(guān)聯(lián)性大、因子之間相關(guān)性低的原則，篩選關(guān)鍵氣象因子作為對(duì)蝦養(yǎng)殖保險(xiǎn)的氣象指數(shù)。

1.2.2 建立氣象指數(shù)災(zāi)損模型 為了區(qū)分自然和非自然因素給對(duì)蝦單產(chǎn)造成的影響，對(duì)蝦產(chǎn)量Y可分解為趨勢(shì)產(chǎn)量Yt、氣象產(chǎn)量Yw和隨機(jī)產(chǎn)量S三部分。在S通過檢驗(yàn)水平的情況下，

=-。

(1)

采用HP濾波方法對(duì)對(duì)蝦單產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行去趨勢(shì)化處理，求得對(duì)蝦單產(chǎn)的趨勢(shì)產(chǎn)量，實(shí)際產(chǎn)量與趨勢(shì)產(chǎn)量的差值即為氣象產(chǎn)量。氣象產(chǎn)量動(dòng)態(tài)相對(duì)偏差百分率正值為增產(chǎn)年，其減產(chǎn)率記為0，負(fù)值作為減產(chǎn)率的估算值。氣象產(chǎn)量動(dòng)態(tài)相對(duì)偏差百分率(減產(chǎn)率)的表達(dá)式為：

’=[(-)]×100%

(2)

1.2.3 設(shè)定保險(xiǎn)理賠觸發(fā)值 基于對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)災(zāi)損模型，結(jié)合氣象指數(shù)對(duì)對(duì)蝦生長(zhǎng)環(huán)境的影響程度，利用2011—2020年唐山南部沿海豐南區(qū)、曹妃甸區(qū)、灤南縣、樂亭縣氣象指數(shù)的出現(xiàn)次數(shù)資料，參照氣象學(xué)上高溫、暴雨、大風(fēng)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，確定對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險(xiǎn)理賠觸發(fā)值。

1.2.4 厘定保險(xiǎn)費(fèi)率 保險(xiǎn)費(fèi)率由純費(fèi)率和附加費(fèi)率組成，核心是純費(fèi)率的確定。利用經(jīng)驗(yàn)費(fèi)率法確定純保險(xiǎn)費(fèi)的計(jì)算公式為：

(3)

式中：R為純保險(xiǎn)費(fèi)率(%)；loss為對(duì)蝦損失率；E(loss)為對(duì)蝦損失(保險(xiǎn)損失)的數(shù)學(xué)期望值； λ為保障比例，根據(jù)氣象指數(shù)發(fā)生概率確定；μ為預(yù)期單產(chǎn)。為各等級(jí)氣象指數(shù)的減產(chǎn)率；為各等級(jí)氣象指數(shù)的發(fā)生概率。

保險(xiǎn)費(fèi)率=純費(fèi)率×(1+安全系數(shù))×(1+營(yíng)業(yè)費(fèi)用系數(shù))×(1+利潤(rùn)率)

(4)

2 結(jié)果與分析

2.1 影響對(duì)蝦生長(zhǎng)的氣象災(zāi)害

唐山市南部沿海四縣區(qū)養(yǎng)殖的對(duì)蝦品種以南美白對(duì)蝦和中國(guó)對(duì)蝦為主，有少部分的斑節(jié)對(duì)蝦和日本對(duì)蝦。南美白對(duì)蝦、斑節(jié)對(duì)蝦、中國(guó)對(duì)蝦和日本對(duì)蝦適宜生長(zhǎng)的水溫分別為20～32 ℃、18～34 ℃、16～30.5 ℃和13～32 ℃。利用2020年9—10月和2021年5—6月曹妃甸瑞達(dá)水質(zhì)站水溫和氣溫的觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立對(duì)蝦養(yǎng)殖池水溫和氣溫分月的回歸方程。按照對(duì)蝦露天養(yǎng)殖適宜放苗和收獲的最低水溫(13 ℃)求得對(duì)應(yīng)氣溫，根據(jù)唐山沿海四縣區(qū)2011—2020年歷史氣候資料，唐山近10年平均適宜放苗和適宜收獲的時(shí)間段為5月中旬至10月上旬。結(jié)合與對(duì)蝦養(yǎng)殖專家及養(yǎng)殖戶座談了解，確定唐山對(duì)蝦露天養(yǎng)殖承保時(shí)段為每年的5月1日—10月20日，共173 d，該時(shí)段內(nèi)對(duì)對(duì)蝦生長(zhǎng)有較大影響的災(zāi)害性天氣主要有高溫、強(qiáng)對(duì)流性天氣和臺(tái)風(fēng)，對(duì)對(duì)蝦生長(zhǎng)影響較大的氣象因子為高溫、暴雨和大風(fēng)。

2.1.1 高溫對(duì)養(yǎng)殖池水質(zhì)的影響 從2020年7月瑞達(dá)水質(zhì)站日最高水溫、日最高氣溫和日平均溶解氧的對(duì)比圖(圖1)可以看出：7月24日、25日出現(xiàn)高溫天氣，導(dǎo)致養(yǎng)殖池25日、26日高水溫，26日、27日溶解氧為全月最低。由此可見：溶解氧的變化滯后于水溫的變化，水溫的變化滯后于氣溫的變化。利用瑞達(dá)水質(zhì)站2020年7月日最高水溫(距水面60 cm)和日最高氣溫觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立7月日最高水溫和日最高氣溫的回歸方程：

=1090 2-2.537 7。

圖1 最高水溫、 最高氣溫和溶解氧對(duì)比

2.1.2 暴雨對(duì)養(yǎng)殖池水質(zhì)的影響 從瑞達(dá)水質(zhì)站2021年7月9 —15日逐6小時(shí)降水量和養(yǎng)殖池鹽度對(duì)比圖可見，12日出現(xiàn)暴雨后，導(dǎo)致12—13日鹽度顯著降低(圖2)。

圖2 降水量和養(yǎng)殖池鹽度對(duì)比

計(jì)算得出7月日最高水溫為34 ℃(適宜對(duì)蝦生長(zhǎng)的最高水溫)，對(duì)應(yīng)的日最高氣溫為34.5 ℃。在氣壓不變的情況下，水體中的溶氧量隨著水溫的升高而降低。高溫天氣導(dǎo)致養(yǎng)殖池溶解氧量降低，不適宜對(duì)蝦生長(zhǎng)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，100 cm水深的對(duì)蝦養(yǎng)殖池，在不向外排水的情況下，降水量為100 mm和150 mm時(shí)，養(yǎng)殖池鹽度的減少率可分別達(dá)到9.1%和13.1%，降水量越大養(yǎng)殖池的鹽度減少的越多。同時(shí)，暴雨造成池水分層，高鹽層在下面，低鹽層在上面，病原微生物乘虛而入，對(duì)蝦免疫能力降低，體質(zhì)下降，非正常蛻皮，影響對(duì)蝦生長(zhǎng)環(huán)境。

2.1.3 大風(fēng)對(duì)養(yǎng)殖池水質(zhì)的影響 強(qiáng)對(duì)流和臺(tái)風(fēng)天氣過程，往往是暴雨和大風(fēng)同時(shí)出現(xiàn)。當(dāng)風(fēng)力達(dá)到6級(jí)以上時(shí)，大風(fēng)會(huì)攪亂水體的垂直結(jié)構(gòu)，把養(yǎng)殖池底的雜質(zhì)和毒素?cái)嚻鸩⑾蛏蟼魉?，破壞?duì)蝦生長(zhǎng)環(huán)境，引起水環(huán)境突變，造成對(duì)蝦應(yīng)急反應(yīng)，危害到對(duì)蝦的生存。

2.2 建立對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)災(zāi)損模型

采用HP濾波方法對(duì)曹妃甸區(qū)對(duì)蝦單產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行去趨勢(shì)化處理，根據(jù)對(duì)蝦單產(chǎn)隨年度變化的回歸方程：

=0.056 8+0.467 2，

求得每年的趨勢(shì)產(chǎn)量(R=0.922 8,通過了檢驗(yàn)水平，可不考慮隨機(jī)系數(shù))，按照計(jì)算公式(1)和(2)計(jì)算出逐年的氣象產(chǎn)量和減產(chǎn)率(表1)，減產(chǎn)率為正值時(shí)取值為零。

表1 曹妃甸區(qū)氣象產(chǎn)量和減產(chǎn)率

將曹妃甸區(qū)2011—2020年逐年高溫、暴雨、大風(fēng)出現(xiàn)日數(shù)與對(duì)蝦減產(chǎn)率進(jìn)行回歸分析，建立氣象指數(shù)與減產(chǎn)率的回歸模型，高溫、暴雨、大風(fēng)三者出現(xiàn)日數(shù)疊加與減產(chǎn)率的相關(guān)關(guān)系最好(表2)，故選取高溫、暴雨、大風(fēng)三個(gè)氣象因子作為對(duì)蝦養(yǎng)殖保險(xiǎn)的氣象指數(shù)。

表2 曹妃甸區(qū)氣象指數(shù)和減產(chǎn)率的回歸模型

2.3 設(shè)定氣象指數(shù)保險(xiǎn)賠付的觸發(fā)值

高溫指數(shù)保險(xiǎn)理賠以投保戶所屬縣區(qū)國(guó)家氣象觀測(cè)站日最高氣溫(20時(shí)—20時(shí))達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)的日數(shù)為準(zhǔn)。Ⅰ級(jí)：1、連續(xù)兩日最高氣溫≥35.1 ℃，且有一日≥37.1 ℃；2、連續(xù)三日及以上最高氣溫≥35.1 ℃，每天均≤37.1 ℃。Ⅱ級(jí)：1、連續(xù)兩日日最高氣溫均≥37.1 ℃；2、連續(xù)三日及以上最高氣溫≥35.1 ℃，且至少1日≥37.1 ℃。

暴雨指數(shù)保險(xiǎn)理賠以投保戶所屬縣區(qū)國(guó)家氣象觀測(cè)站(20時(shí)—20時(shí))日降水量達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)的日數(shù)為準(zhǔn)。Ⅰ級(jí)：1、日降水量為100～149.9 mm；2、連續(xù)兩日降水量≥50 mm ，但均<100 mm。Ⅱ級(jí)：1、日降水量≥150 mm; 2、連續(xù)兩日及以上降水量≥50 mm ，其中一日≥100 mm。

大風(fēng)指數(shù)保險(xiǎn)理賠以投保戶所屬縣區(qū)和相鄰縣區(qū)(豐南相鄰縣區(qū)為曹妃甸，曹妃甸相鄰縣區(qū)為豐南和灤南，灤南相鄰縣區(qū)為曹妃甸和樂亭，樂亭相鄰縣區(qū)為灤南)國(guó)家氣象觀測(cè)站觀測(cè)到的極大風(fēng)速值達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)的日數(shù)為準(zhǔn)。Ⅰ級(jí)：1、所屬縣區(qū)極大風(fēng)速≥20.8 m/s(9級(jí)風(fēng))；2、所屬縣區(qū)極大風(fēng)速≥17.2 m/s(8級(jí)風(fēng))，同日相鄰的縣區(qū)極大風(fēng)速≥20.8 m/s。Ⅱ級(jí)：1、所屬縣區(qū)極大風(fēng)速≥24.5 m/s(10級(jí)風(fēng))；2、所屬縣區(qū)極大風(fēng)速≥20.8 m/s，同日相鄰的縣區(qū)極大風(fēng)速≥24.5 m/s。

2.4 對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險(xiǎn)費(fèi)率的厘定

按照上述保險(xiǎn)理賠標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，利用唐山市沿海四縣區(qū)國(guó)家氣象觀測(cè)站的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，得出2011—2020年各級(jí)氣象指數(shù)保險(xiǎn)理賠標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)概率(表3)。

表3 唐山四縣區(qū)氣象指數(shù)出現(xiàn)概率

根據(jù)減產(chǎn)率模型和問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)，設(shè)定高溫、暴雨、大風(fēng)Ⅰ級(jí)減產(chǎn)率為10%，Ⅱ級(jí)減產(chǎn)率為20%。按照計(jì)算公式(3)得到唐山市對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險(xiǎn)平均純保險(xiǎn)費(fèi)率為4.864%。

安全系數(shù)和營(yíng)業(yè)費(fèi)用系數(shù)各按20%、利潤(rùn)率按5%計(jì)算，按照計(jì)算公式(4)得到唐山市對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險(xiǎn)平均保險(xiǎn)費(fèi)率為7.35%。

結(jié)合唐山市對(duì)蝦養(yǎng)殖的實(shí)際情況，以每hm75 000元的對(duì)蝦養(yǎng)殖物化成本計(jì)算，唐山市對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險(xiǎn)平均保費(fèi)為5 515.5元/hm。

3 結(jié)論與討論

唐山市對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險(xiǎn)承保時(shí)段為每年的5月1日—10月20日，共 173 d。高溫導(dǎo)致養(yǎng)殖池內(nèi)的溶解氧減少；暴雨造成養(yǎng)殖池鹽分降低和池水分層；大風(fēng)破壞對(duì)蝦生長(zhǎng)環(huán)境和引起水環(huán)境突變，造成對(duì)蝦應(yīng)激反應(yīng)。高溫、暴雨、大風(fēng)三者日數(shù)疊加與減產(chǎn)率的相關(guān)關(guān)系最好，選取高溫、暴雨、大風(fēng)三個(gè)氣象因子作為對(duì)蝦養(yǎng)殖保險(xiǎn)的氣象指數(shù)。氣象指數(shù)保險(xiǎn)理賠按國(guó)家氣象觀測(cè)站的日觀測(cè)數(shù)據(jù)作為觸發(fā)值，均分為兩級(jí)。厘定唐山市對(duì)蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險(xiǎn)平均保險(xiǎn)費(fèi)率為7.35%，保費(fèi)為5 515.5元/hm。

本文保險(xiǎn)理賠標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定是以投保戶所在縣區(qū)及相鄰縣區(qū)國(guó)家氣象觀測(cè)站的日觀測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免了信息不對(duì)稱導(dǎo)致的逆向選擇和道德風(fēng)險(xiǎn)問題。但國(guó)家氣象觀測(cè)站有可能距投保的對(duì)蝦養(yǎng)殖場(chǎng)較遠(yuǎn)，不能準(zhǔn)確反映養(yǎng)殖場(chǎng)的實(shí)際氣象狀況，理賠標(biāo)準(zhǔn)也可按投保戶養(yǎng)殖場(chǎng)周邊的三個(gè)區(qū)域氣象觀測(cè)站的氣象數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，當(dāng)有兩個(gè)及以上區(qū)域氣象站的日氣象監(jiān)測(cè)資料達(dá)到上述設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即可觸發(fā)保險(xiǎn)理賠。