1、杨梅降水气象指数保险产品设计以慈溪市为例 丁烨毅 杨栋 陈鑫磊 黄鹤楼 罗小三 南京信息工程大学应用气象学院 宁波市气象局 中国太平洋财产保险公司宁波分公司 摘 要： 选取杨梅采摘期易对产量造成影响的降水因子作为保险设计的气象致害指标, 定义连续降水影响日数作为杨梅降水指数;经杨梅产量分离和去趋势化处理, 分析 19952015 年产量损失率和降水指数的关系, 建立杨梅产量灾损模型;利用长序列历史降水资料, 选用韦伯分布模型计算不同等级降水指数的风险概率, 设计不同赔付触发条件下的保险纯费率和杨梅降水气象指数保险产品, 为杨梅农业保险可持续发展提供技术支撑。该指数保险产品具有可操作性, 可为宁
2、波地区杨梅降水保险业务提供参考, 以便在降水灾害发生后客观、便捷地开展保险理赔工作。关键词： 杨梅; 降水; 气象指数; 纯费率; 农业保险; 作者简介：丁烨毅 (1979) , 男, 浙江鄞州人, 硕士, 高级工程师, 从事应用气象和农业气象研究。E-mail:作者简介：罗小三, E-mail:收稿日期：2017-05-17基金：浙江省保险学会一般项目 (2016086) Design of products for precipitation meteorological index insurance of Myrica rubraa case study of Cixi CityDIN
3、G Yeyi YANG Dong CHEN Xinlei HUANG Helou LUO Xiaosan School of Applied Meteorology, Nanjing University of Information Science and Technology; Ningbo Meteorological Bureau; Ningbo Branch of China Pacific Insurance Company; Abstract： The number of continuous precipitation days in harvest period was em
4、ployed to evaluate the meteorological damage, as precipitation has a significant effect on the yield of Myrica rubra. The yield damage model of Myrica rubra was established based on the relationship between yield loss rate and number of continuous precipitation days from 1995 to 2015. The yield loss
5、 rate was calculated by yield separation and de-trend processing. The risk probability of different grade precipitation index was calculated with Weber distribution model based on long sequence historical precipitation data. Reference to the disaster model and risk probability, the insurance product
6、s and pure insurance rate under different pay trigger conditions were designed to provide technical support for agricultural insurances sustainable development. We propose that the index insurance products are operational, and can provide scientific reference for precipitation insurance business of
7、Myrica rubra in Ningbo city.Keyword： Myrica rubra; precipitation; meteorological index; pure premium rate; agricultural insurance; Received： 2017-05-17杨梅 (Myrica rubra Sieb.) 是我国南方山区典型水果, 其果实风味独特, 具有高营养和经济价值, 已成为重要的农业经济来源。杨梅成熟采摘期恰逢梅雨季节, 强降水会影响杨梅的品质和产量, 给杨梅种植带来严重的经济损失。近年来, 随着政策性农业保险政策宣传及其品种、地域等覆盖面的扩大
8、, 杨梅种植企业和大户迫切希望开展相关政策性农业保险工作, 以降低种植风险和弥补灾害损失, 进而稳定生产, 促进产业持续健康发展。政策性农业保险以实际灾损作为赔付依据, 投保与承保双方常常在查勘定损、理赔估价等方面存在较大分歧, 加大了农业保险的管理风险, 限制和阻碍了杨梅政策性农业保险的市场化运作;政策性农业保险的不足为气象指数保险产品的开发和推广提供了空间, 其作为创新型农业自然灾害风险转移工具已在全球范围内得到广泛应用1-2。2007 年起, 我国引入气象指数保险, 目前具体气象指数保险产品种类繁多, 如浙江柑橘冻害3、山东苹果低温冻害4、浙江茶叶霜冻5、海南芒果寒害6、江西早稻高温热害
9、7、浙江油桃冻害8、内蒙古东部牧区雪灾9、安徽水稻干旱10等。本文以相关研究成果为基础, 选择杨梅主产区浙江省慈溪市为例, 运用天气指数保险理念和指数分布模型, 分析杨梅成熟采摘期降水与产量损失的关系, 构建杨梅降水产量损失模型, 设计杨梅降水气象指数保险产品, 以期为气象指数保险工作深入推进提供技术支持。1 材料与方法1.1 研究区概况浙江省慈溪市是“中国杨梅之乡”, 杨梅种植面积达 4 000 hm, 产量 3 万余 t, 已通过杨梅原产地保护认证11。慈溪市地处中国浙江东部、杭州湾南岸, 属亚热带季风型气候, 境内“两山一水七分田”, 地势呈“南高北低”状分布, 总体为丘陵、平原、滩涂
10、3 级台阶状向杭州湾展开12;四季分明, 冬夏季风交替明显, 光照充足, 热量优越, 雨量充沛, 作物越冬条件好, 是浙江省水热资源最丰富的地区之一。慈溪以荸荠种和早大种杨梅品种为主, 占总面积 95%以上, 其果大核小、肉嫩色佳、汁多味浓, 品质优势极为显著。1.2 数据来源慈溪市杨梅种植面积、总产量资料来自 19952015 年宁波统计年鉴, 19542016 年杨梅成熟采摘期 (6 月 1030 日) 逐日降水资料来自慈溪国家基本气象站, 灾情资料来自地方志、气象志、农业气象观测资料及相关调研材料等。1.3 产量损失率为了区分自然和非自然因素对作物产量的影响, 作物实际产量一般可以分解为
11、趋势产量、气象产量和随机产量三部分13。采用 5 次多项式方法对杨梅实际产量数据进行去趋势化处理, 得到气象产量 (实际产量与趋势产量的差值) 和趋势产量;气象产量动态相对偏差百分率 (气象产量占趋势产量的百分比) 表达式为式中:Y i为杨梅气象产量动态相对偏差百分率;Y i为杨梅实际产量;y i为趋势产量;i 为年份。将杨梅气象产量动态相对偏差百分率的负值作为减产年产量损失率估算值14, 正值为增产年, 认为该年未发生产量损失, 其损失率记为 0。1.4 气象指数发生概率根据气象指数保险产品的设计原则, 尽可能选取受人为因素影响较小的气象灾害类型作为保险设计的气象指数15, 其能与历史实际损
12、失变化趋势吻合, 具有相对稳健、波动较小的特征, 同时简单易懂, 便于保险产品的理解和推广。研究表明, 采用极值理论分析极端天气事件的气象风险尾部分布较为合适7, 考虑韦伯 (Weibull) 分布模型能够较好地模拟强将水灾害的风险分布16, 即:式中:F (x) 为气象指数发生概率;x 为气象指数; 为韦伯分布的形状参数;为尺度参数, 韦伯分布中的参数计算采取极大似然估计法 (MLE) 。1.5 保险纯费率厘定保险纯费率是保险损失的期望值, 即纯保费与保险金额的比值7, 其表达式为:式中:R 为保险纯费率 (%) ;LOSS 为作物损失;ELOSS为作物损失 (保险损失) 的期望值7; 为保
13、障比例, 取值 100%; 为预期单产, 取值 100%;Lr 为各降水灾害等级的减产率;Pi 为各降水灾害等级的事件发生概率 (%) 。1.6 数据处理利用 Matlab 2012b 进行数据统计及韦伯分布分析, Excel 2010 进行数据处理及作图。2 结果与分析2.1 杨梅降水成害分析为确保杨梅指数保险设计符合慈溪市实际情况, 20132015 年期间多次赴当地开展杨梅种植实地调研, 通过走访农林、气象等部门的相关专家和杨梅种植大户等, 收集了杨梅种植的典型气象灾害及其具体影响等资料。分析发现, 杨梅在成熟采摘关键期 (6 月中下旬) 对降水最为敏感, 在此期间, 若遭遇持续强降水,
14、 会导致果实异常落果、果实可溶性固物、糖度等品质降低, 且采摘和运输困难, 商品率降低, 进而产量减少影响收成。2.2 杨梅产量损失率根据 19952015 年慈溪市杨梅产量数据和多项式方法分离的趋势产量和气象产量, 利用式 (1) 得到历年杨梅产量损失率情况, 见表 1;慈溪杨梅实际平均单产在 5 54615 484 kghm, 产量损失率在 027.7%。2.3 杨梅降水气象指数的构建以杨梅成熟采摘关键期发生的降水危害作为杨梅降水指数, 逐日降水观测数据是当前成害机制下构建降水指数的关键。综合杨梅生产调研和专家决策考虑, 将日降水量5 mm 的日期定义为降水影响日, 慈溪市历年最大连续影响
15、降水日数情况见表 1。在遵循保险指数选取原则的基础上, 充分考虑气象指数的计算复杂性、数据公正性及其可获取性等因素, 最终选取连续降水影响日数作为杨梅降水指数, 其具体定义:6 月 1030 日, 若出现日降水量在 5 mm (含) 以上, 则作为一个降水影响过程, 从起始日开始, 统计过程连续降水影响日数, 将成熟采摘关键期所有降水影响过程的连续降水影响日数的最大值作为杨梅降水指数, 该指数计算数据来源单一, 且受人为影响较小, 较适合作为气象指数。表 1 慈溪市杨梅历年产量、损失率和最大连续降水影响日数 Table 1 Annual yield and loss rate of Myric
16、a rubra and maximum continuous precipitation influence days in Cixi 下载原表 为便于指数保险产品纯费率计算及其产品设计和灾后理赔, 按照杨梅降水指数和损失率的梯度变化, 考虑等级理解和识别, 将降水指数等级划分为轻度、中度、重度和特重度 4 个等级 (表 2) , 并建立杨梅产量灾损模型, 结合专家决策建议, 最终确定不同等级降水指数的平均损失率。2.4 各降水等级的概率分布根据杨梅降水指数定义, 由慈溪市 19542016 年每年 6 月 1030 日的日降水量资料统计不同等级杨梅降水指数发生的次数及频率, 利用极大似然估计
17、法拟合韦伯分布模型, 将置信区间定为 95%, 计算得到降水指数的概率分布及其形状参数和尺度参数, 如图 1 所示, 进一步得到杨梅降水指数各降水等级发生的概率分布。根据韦伯模型由图 1 中的形状参数和尺度参数得出的慈溪市杨梅不同降水指数发生概率如表 3 所示。由表 3 可见, 各等级降水指数均可能发生, 其中发生特重度的概率最小, 发生轻度和中度的概率最大。表 2 杨梅降水指数与损失率的关系 Table 2Relationship between precipitation index and loss rate of Myrica rubra 下载原表 图 1 杨梅不同降水指数发生概率分布
18、图 Fig.1 Probability distribution (Weibull) of different precipitation index of Myrica rubra 下载原图表 3 不同等级降水指数发生概率 Table 3 Probability of different precipitation index 下载原表 2.5 杨梅降水指数保险纯费率厘定利用气象灾害发生的概率与对应的作物损失率的乘积计算气象灾害平均灾损率, 以此作为厘定费率的基础。气象灾害造成的损失率低于免赔额时不予赔偿, 等于或高于免赔额时, 按照预期价值 (保险金额) 与约定损失率启动赔付工作7。损失率
19、对应的是免赔额, 降水指数对应的是赔付触发值, 即降水灾害发生后的赔付指数条件。按照各级不同的赔付触发值计算得出不同赔付触发条件下的纯保险费率, 提高赔付触发值, 可减少保险公司小额赔付, 同时降低保户保费, 进一步促使保险公司制定合理的保险条款, 对于保险公司和保户来说是共赢的, 有助于降水指数保险产品的推广。利用式 (3) 得到杨梅不同降水指数赔付触发值的保险纯费率, 赔付触发值为 2、4、6 时, 保险纯费率分别为6.4%、2.0%、0.3%。2.6 气象指数保险合同设计本研究保险合同的赔偿条件包括:1) 保险期内出现日降水量在 5 mm (含) 以上的降水过程;2) 保险期内的杨梅降水
20、指数大于等于赔付触发值。当保险期内杨梅遭受的强降水满足赔偿条件时, 保险公司依据杨梅降水保险约定的单位面积的赔付方程进行赔偿:式中:I 是投保企业或大户可获得的保险赔偿金额;y r是杨梅降水指数对应约定损失率;R r是杨梅降水指数;F 是杨梅降水指数的赔付触发值。根据杨梅不同降水指数赔付触发值的保险纯费率计算结果, 最终确定较为合适的保险合同赔付触发值为 2 d。3 讨论本文以慈溪市为例设计杨梅降水气象指数, 有助于反映杨梅生产系统性风险, 避免信息不对称导致的逆选择和道德风险问题, 解决传统农业保险赔付时效低及成本高的问题, 是农业保险可持续发展的积极有效、有实践意义的技术尝试, 但杨梅降水
21、气象指数保险能否取得良好的效果仍需要通过实践来证明, 同时, 保户缴纳的保费要与所在地区的风险水平相匹配, 利于农业保险的健康持续发展17。考虑保险产品推广和理赔的简便性, 本文考虑的不同等级降水指数发生概率和损失率关系较为简单, 在实际生产中, 杨梅产量在采摘进行过程中是变化的, 在采摘期的不同阶段, 连续降水影响日数对产量的损失是不同的, 过程累积降水量对损失的影响也存在正相关, 累积降水量越大, 对产量的损失越大, 在以后的研究中, 可开展分时段和累积降水量的损失测算, 以更好地满足保险产品业务需求。参考文献1BARNETT B J, MAHUL O.Weather index insu
22、rance for agriculture and rural areas in lower-income countriesJ.American Journal of Agricultural Economics, 2007, 89 (5) :1241-1247. 2CHANTARAT S, BARRETT C B, MUDE A G, et al.Using weather index insurance to improve drought response for famine preventionJ.American Journal of Agricultural Economics, 2007, 89 (5) :1262-1268. 3娄伟平, 吴利红, 陈华江, 等.柑橘气象指数保险合同费率厘定分析及设计J.中国农业科学, 2010, 43 (9) :1904-1911.LOU W P, WU L H, CHEN H J, et al.Analysis and design of premium rates determined for weather-
