气象灾害间接经济损失内涵、发生机理与评估方法

胡爱军李春华史培军

（1 湖南省气象局，长沙 410118；2 中南林业科技大学，长沙 410004；3 北京师范大学，北京 100875）

气象灾害间接经济损失内涵、发生机理与评估方法

胡爱军1李春华2史培军3

（1 湖南省气象局，长沙 410118；2 中南林业科技大学，长沙 410004；3 北京师范大学，北京 100875）

气象灾害对经济系统造成巨大损失，其中在总损失中占极大份额的间接经济损失，因其复杂性和隐蔽性经常被人们忽视，也往往使灾害管理决策出现偏差。灾害损失评估必须加强间接经济损失研究，灾害间接经济损失主要指产业关联损失，灾害间接损失的发生机制包括了生产和消费传导、价格变化和替代性调整等四大机制，投入产出和一般均衡模型是间接经济损失评估的有效和主要方法，但做间接经济损失评估时需进行适应性改进。

气象灾害，间接经济损失，投入产出模型，可计算一般均衡模型

0　引言

近年来我国极端气象灾害频繁发生，给人们生命财产和社会发展造成了重大影响。IPCC第五次气候变化评估报告把极端天气事件作为五大“关注理由”之一，并强调极端事件导致基础设施和关键服务崩溃的系统性风险[1]。一直以来，在极端气象灾害管理中除了关注人员伤亡外，更重视直接经济损失，即极端气象灾害直接造成的物质形态的破坏，如房屋建筑、基础设施的破坏等。但是间接经济损失由于滞后性和隐蔽性，以及评估的复杂性，往往为人们所忽视，缺乏对间接经济影响形成机理的分析[2]。在我国，最为典型的是2008年初历史罕见的低温雨雪冰冻灾害袭击我国南方大部分地区，除了供电设施损坏、房屋倒塌、道路损毁等直接经济损失之外，还因为供电中断、交通瘫痪等造成间接经济影响，给国民经济安全运行带来严重威胁[2]。在现代国民经济体系中，由于产业部门之间的高度依赖性，气象灾害不仅会造成人员伤亡和直接经济损失，还会给区域经济系统正常运行造成重大影响。

研究表明，间接经济损失与直接经济损失存在非线性关系，间接经济损失占总损失比例很大，因此，对减灾政策的制定而言，忽视间接经济损失会造成政策偏差[3]。比如电力、供水、交通、通信等造成严重破坏，而这些重要基础设施或者生命线系统在经济系统网络链条中处于关键位置，它们被破坏之后将波及上下游产业，进而传导到整个经济系统。而且，间接经济损失评估的复杂程度远大于直接损失。探讨气象灾害间接经济损失概念、形成机理以及评估方法，可为开展气象灾害间接经济损失评估提供理论参考。在进行灾害影响评估时，将间接经济损失纳入其中，能够为灾害应急处置和恢复重建制定更科学的策略提供参考依据，从而更好地调度各种人力、物力、财力资源进行应急处置和灾后重建，减少总的经济损失。

1　气象灾害间接经济损失

国外学者根据不同的研究目的，对灾害间接经济损失的内涵及外延进行了界定。例如，Parker等[4]定义间接损失是比直接物理破坏更广泛的损失，比如收入损失、商业存货损失等。美国地球科学、环境和资源委员会（CGER）[5]提出了灾害间接经济损失更加宽泛的定义，将灾害间接经济损失划分为三部分：灾害诱发损失、产业关联损失和支出减少造成的损失，对灾害间接损失进行类似定义还包含在一些研究中[6-13]。还有一些研究[14-20]则探讨了间接经济损失评估方法，并进行实证研究。

参考国外研究，国内学者也对间接经济损失进行了研究。武靖源等[21]定义灾害间接经济损失内涵为生产能力损失及外部效益，生产能力损失是由产业之间的联系产生的，外部效益是指区外因灾使企业增加的净产出。黄渝祥等[22]将灾害的间接经济损失分成三部分：间接停减产损失、中间投入积压增加的经济损失和投资溢价损失。徐嵩龄[23]界定的间接经济损失的外延更加宽泛，认为灾害间接经济损失包括社会经济关联型损失、灾害关联型损失、资源关联型损失。魏一鸣等[24]认为恢复期间用于救灾与恢复生产的各种费用支出等也属于间接经济损失。

国内外学者定义的灾害间接经济损失包含的具体内容虽有差别，但现有的灾害间接经济损失一般可以概括为以下三类。

第一类指企业停减产或者社会服务中断损失。这种损失是指企业或社会服务部门在更换、修复因气象灾害损毁、流失的资产和充实人力之前，不得不暂停生产经营活动或减小生产经营规模而造成的一种损失。

图1　间接经济损失的流量与存量关系Fig. 1 Stock and flow of indirect economic loss

Parker等[4]针对这种损失进行建模（图1）。用经济学中“存量”和“流量”概念来界定直接和间接经济损失。直接经济损失对应于存量，存量是静态的，即设备、厂房、土地、库存等固定资产损失，而间接经济损失对应于流量，是动态的，即因为生产中断和关联效应导致的损失。

第二类指产业关联损失。产业关联损失是因为一个产业遭受气象灾害破坏后停减产，因产业关联影响到上下游产业停减产造成的损失。如图2所示，若产业部门B因灾害遭到破坏，则可能引起部门A的后向关联损失、部门C的前向关联损失，并影响最终需求和消费，造成市场供需不平衡，引起物价、劳动力就业与失业、国民收入、储蓄和投资水平等的变化，进而影响国民经济总值和经济增长速度[8]。

图2　产业关联损失示意图Fig.2 Sketch map of industrial linkage loss

如Brookshire等[25]认为由于直接经济损失导致供给瓶颈和需求减少引起的经济系统整体的连锁响应损失；Cochrane[7]定义间接经济损失为灾害引起产业部门的前向产出和后向供给错位，引起经济系统生产供应链中断导致的损失；Burrus 等[26]认为产业中断引起的经济产出量下降。

第三类指经济增长损失。Hellgatte等[27]认为直接损失是气象灾害直接作用经济系统的结果，包括两大类：直接市场损失和直接非市场损失。直接市场损失是损失的商品或者服务是可以在市场上交易的，用价格可以计算的损失。这些损失可以通过重建或者重置成本进行估算（图3）。非市场直接损失与此相反，主要包括生命健康损失、生态系统损失、历史文物及历史遗迹损失等。

图3　经济增长理论视角的间接损失Fig. 3 Indirect economic loss in Economic Growth Theory

间接损失是非灾害本身造成的损失，间接损失通常等价于产出损失，即灾害引起的总产出的减少（图3）。间接损失也分为市场间接损失和非市场间接损失两种，其中后者如灾害引起的贫穷、不平等以及债务增加等。同时，在考虑经济系统适应能力的条件下，实际的间接经济损失要小，由于重建投资对经济系统的刺激作用，会产生间接盈利，这样实际的间接损失更加复杂。

从评估的可操作性以及重要性角度来看，本文中的气象灾害间接经济损失主要指由于洪水、台风、干旱等气象灾害造成的产业关联损失。比较典型的案例是2008年低温雨雪冰冻灾害引起电力中断、京广铁路和京珠高速中断造成严重的产业停减产损失（即产业关联损失）[2]。

2　间接经济损失产生机理分析

尽管经济系统是一个非常复杂的系统，但从便于分析的角度可以把其过程描述为：生产创造收入，收入产生需求，需求导致生产[28]。

气象灾害对经济系统的冲击：一方面体现在对原材料、库存品、厂房、设备、基础设施等有形物质资本的损毁，削弱生产能力；另一方面通过强迫性储蓄，推迟当期消费，降低社会总需求，抑制现实生产能力，影响社会总产出水平或者经济增长，供求的变化产生价格响应，从而触发经济系统的替代效应[29]。

因此，从气象灾害损失传递路径而言，存在四种影响效应（图4）：1）生产过程传导效应；2）消费过程传导效应；3）价格传导效应；4）替代效应。

图4　灾害影响经济机制过程Fig. 4 Impact mechanism of disasters on economy

2.1生产过程传导效应

气象灾害因为改变初始投入和中间投入而影响企业生产，并通过生产过程的传导产生间接经济损失。初始投入和中间投入造成生产过程的间接经济损失具有层次性和传递性，可以用生产函数清晰地描述间接经济损失在企业生产中的产生过程。生产函数可以看成生产要素投入（劳动力、资本、中间投入等）的组合，能够进行多层嵌套（图5），第一层次部门产出可以看成是增加值和中间投入合成，第二层次中间投入来自经济系统中各个产业部门的产品的合成，增加值则是由劳动力、资本以及特定部门要素（如能源、土地等）初始投入合成。

当气象灾害不管是对初始要素投入（劳动力、资本、特定要素等）的冲击，还是对其他产业部门的产品作为生产过程的中间投入造成冲击，都会通过生产投入的嵌套关系一层一层传导到生产顶端，影响部门产出。同时，一个产业部门的产品作为其他产业部门的中间投入，其总产出的下降还将进一步传到其他产业部门，导致其他产业部门总产出的下降。

2.2消费过程传导效应

经济系统消费过程包括居民消费和政府消费两个主体，气象灾害发生后对居民消费和政府消费都会产生影响。

图5　生产投入的嵌套结构Fig. 5 Nesting structure of production function

气象灾害发生后，首先会造成居民家庭人员财物的损失并增加未来收入的不确定性，这就会使人们的预防动机增强，进而增加储蓄。Mark的研究[28]表明，灾害导致未来财产损失，居民储蓄率和自然灾害导致的损失之间存在正相关关系。消费函数是指消费与决定消费的各种因素之间的依存关系，在影响消费的各种因素中，收入是消费的唯一决定因素，收入的变化决定消费的变化。另外，灾害带来的畏惧感可能会影响人们的预期，影响消费者信心[30]。气象灾害对政府消费也会产生影响。政府作为公共服务部门，不仅要尽快做好气象灾害造成的交通、电力等基础设施的恢复重建工作，同时要为企业、居民的恢复生产生活提供救助和帮助。政府对灾后恢复重建的投入，将引起购买需求增加，从而导致国内生产总值的成倍增加。灾害对政府的影响过程可以表示为：气象灾害发生—公共产品（如基础设施）受损—政府购买支出增加—产出增加。

上面的灾害发生后，政府恢复重建对经济增长的影响是在假定重建资金充足的前提下。但如果政府恢复重建资金不属于闲置资金，而属于计划投资的资金，那么政府的这种行为必然会挤占经济资源，阻碍经济的增长。政府投资行为改变的损失突出表现在投资溢价损失[23]，这种损失可以通过公式（1）和（2）计量。

设灾害发生后第t年，政府动用原拟用于生产性投资因灾害而用于补偿和恢复生命财产的资金为At，则由此产生的投资溢价间接经济损失L为：

2.3价格传导效应

气象灾害因破坏了供需平衡进而影响到某些商品价格，这些商品价格变化会在产业之间进行传导，一种是直接影响，即A部门产品价格变化直接引起B部门产品价格变化；另一种是间接影响，即A部门产品价格变化首先引起B部门产品价格变化，然后再通过B部门产品价格变化影响到C部门产品价格，间接影响可分为一次间接影响、二次间接影响及多次间接影响（图6）。

其中，n为灾后政府动用生产性投资来补偿居民生命财产损失的年数，it为社会折现率，为修正后的投资影子价格，其计算公式为：

其中，s表示国民生产总值中用于积累的升值率，pinv表示投资的影子价格，国民生产总值中再投资的比例为s，消费的比例为1-s。

图6　经济系统的价格传导效应Fig. 6 Price transmission effect of economic system

式（5）就是某一部门价格变动所引起的价格连锁反应公式。

2.4替代效应

气象灾害影响经济系统的几个机制是相互关联的，它们之间构成递归的影响路径。

第一阶段生产改变引起的经济系数变化与其他投入要素一起引起第二阶段价格的变化。经济系统的基本生产要素现在可能随着工资和租金（工资针对人的收入，租金针对固定资产等收益）的变化进行调整。大量的间接生产可能使规模经济机制产生作用。此外，出口保持不变，而进口需求由于地区之内和地区之间相对价格的改变没有调整。储蓄和投资率也需要随着价格的改变而调整。这样的话，第三阶段就要考虑经济适应性（灵活性或者弹性）问题，主要的参数变化就发生在这个阶段。系数改变按照相反方向进行。首先，在第二阶段计算一组价格。进行要素收入和价格的调整，同时考虑价格和收入弹性，可以计算一组新的最终需求。最终需求和要素收入又可以作为第一阶段的投入。

此外，第三阶段的系数和第二阶段系数也进一步影响第一阶段。因此，第一阶段就具备重新计算总产出的所有投入要素。然而，经济系统还没有达到均衡，因为用第三阶段的系数计算的总投入和总产出不相等，需要进行一系列迭代过程才能求得一致性解。

3　气象灾害间接经济损失评估

气象灾害间接经济损失产生机理虽然非常复杂，但是从它对经济系统影响路径看，气象灾害仅仅是外生冲击，间接经济损失产生根源在于经济系统中各种经济变量的传导，所以对间接经济损失的评估关键在于如何用模型来捕捉气象灾害对经济系统冲击的传导过程。从成熟的理论和以往的研究看，一般运用投入产出模型（IO）、可计算一般均衡模型（computable general equilibrium，CGE）。

3.1投入产出模型（IO）

投入产出模型评估气象灾害间接经济损失思路，是假定灾害发生之后，产业部门不能迅速改变灾前与其他产业建立的关联模式，即投入产出系数不变，再利用投入产出系数重新分配现存的生产能力。由于投入产出系数能够很好地刻画产业部门之间的依赖关系，而且简单易用，结果可以清晰反映部门损失，因而被广泛应用。美国FMEA 的HAZUS 灾害管理系统平台中的间接经济损失评估模块就是基于IO模型[8]。

在具体建模时候，也必须考虑投入产出模型的优缺点（表1）。

3.2可计算一般均衡模型（CGE）

可计算一般均衡模型评估基本思路是：通过比较灾前均衡状态中各经济变量与灾后经济系统重新达到均衡状态之后的变化，得出间接经济影响。可计算一般均衡模型具有非线性特征，并考虑了市场和价格因素，Roes等[32]应用该模型对2001年洛杉矶电力中断和波兰供水系统中断造成的间接经济损失进行了评估。

尽管CGE模型对IO模型进行了优化，但是其局限也不容忽视（表2）。

4　讨论和结论

管理天气事件和灾害风险一直是灾害利益相关者面临的重要课题。做好灾害影响评估是科学管理天气事件和灾害风险的基础，根据本文前面的论述，以下问题值得进一步分析和明确。

1）界定灾害间接经济损失内涵是灾害间接损失评估的前提

表1　投入产出模型的主要特点Tab. 1 The advantage and disadvantage of Input/Output

表2　CGE的优势和局限Tab. 2 The advantage and disadvantage of CGE

灾害间接经济损失的界定较为复杂。“存量”、“流量”模型的定义存在重复计算问题，因为存量是流量的静态表征，二者不存在可加性。FEMA[8]所定义的产业关联损失和Hallegatte等[27]所界定的总产出损失存在一致性，都认为间接损失的实质内容是总产出。所以，从损失发生机制和评估可操作性来看，间接经济损失界定为产业关联损失更具有现实意义。

2）间接经济损失发生机制之间存在复杂的相互作用

许多学者对间接经济损失的影响因素进行了研究。例如，Hallegatte等[27]将灾害间接经济损失影响因素主要归结为6个，包括重建期、价格、适应性、需求刺激、生产效应等。本文通过构建灾害间接经济损失机制框架体系分析，认为气象灾害产生间接经济影响的路径主要包括生产环节传导过程、消费环节传导过程、价格传导过程和替代过程等。这四个环节是气象灾害造成间接经济损失的形成机理，评估间接经济损失的关键在于用经济模型来模拟灾害冲击后经济变量在经济系统中的传导过程。

3）间接经济损失评估模型选择

投入产出分析未考虑经济系统的自适应能力，把经济系统当作刚性系统（rigidity），可计算一般均衡模型由IO模型发展而来的，它以投入产出表为数据基础，同时考虑了价格机制和替代机制，所以有人认为CGE是对IO方法的改进，CGE模型方法包含IO模型，是比IO更先进的建模手段。但是，这种观点忽视了CGE模型比IO模型存在更多的假设，它假设经济系统存在完善的优化过程，经济系统能实现均衡状态，而这些假定在灾害情况下不一定得到满足。要科学合理评估气象灾害间接经济损失应兼顾两个模型的优缺点，根据研究目的和经济系统的特点合理选择投入产出模型和可计算一般均衡模型。投入产出模型简便易用，但没有考虑替代性、价格等要素，适用于气象灾害应急处置阶段开展间接经济损失评估，评估结果可以用于优化抗灾救灾资源的分配，提高应急处置能力；可计算一般均衡模型考虑了替代性、价格等要素，但假定了经济系统在灾后达到新的均衡状态，适用于恢复重建阶段的间接经济损失评估，评估结果可以用于恢复重建过程中资源的优化分配，缩短恢复重建期，确保经济平稳增长。

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On the Concept, Mechanic and Models for Estimating Indirect Economic Loss Resulted from Meteorological Catastrophes

Hu Aijun1, Li Chunhua2, Shi Peijun3
（1 Meteorological Bureau of Hunan Province， Changsha 410118 2 The Central and Southern University of Forestry and Technology， Changsha 410004 3 Beijing Normal University， Beijing 100875）

Meteorological disasters trigger enormous damages on the economic system, of which the destructiveness is usually ignored as it is potential and tricky. It leads errors in the administrative decision, because the omission of indirect disaster loss is ofen in large proportion. The authors suggest that the industry interdependent loss is the core of indirect economic loss, which is explored based on a proposed conceptual model. The indirect economic loss is influenced by following four mechanisms： demand fluctuation， supply regulation， price change and substitution functions in economic system. Input-output （I-O） model and computable general equilibrium (CGE) model are the appropriate approaches for evaluating indirect economic loss resulted from the extreme meteorological disaster on condition that the flexibility is attached to I-0 models and the substitution elasticity is reduced in CGEs.

meteorological catastrophe, indirect economic loss, input-output (I-O) Model, computable general equilibrium (CGE).

10.3969/j.issn.2095-1973.2016.03.004

2015年8月11日；

2016 年4月14日

胡爱军（1978—），Email: hnhuaijun@126.com

资助信息：教育部人文社会科学研究一般项目（14YJA790021）；湖南省教育厅科研重点项目（15A202）