赣州农业巨灾保险气象灾害指数设计

谢远玉 ， 谢妍玥 ， 张韵启 ， 高 晶 ， 谢亦飞 , 黄志远

1. 赣州市气象局， 江西 赣州 341000

2. 中国人民财产保险股份有限公司 赣州分公司， 江西 赣州 341000

3. 赣州市农业农村局， 江西 赣州 341000

0 引 言

我国地域辽阔、地形复杂，特别是在全球气候变化的大背景下，农业巨灾发生频率高、损失大。气象灾害是造成农业巨灾的主要原因之一，给农业发展乃至整个社会都带来巨大危害，而农业巨灾保险是防御农业灾害风险的关键措施之一，可有效分散农业巨灾风险，从根本上保障农民的切身利益，对农村经济生产和社会稳定发挥着重要作用(宋晴晴，2020)。因此，建立能够对农业巨灾风险进行有效分散、转移和化解的农业巨灾保险制度势在必行(高婵，2019)。传统的农业保险因采用单一费率的成本保险方式，使投保人承受的风险特征与保费不一致，并且存在道德风险和灾后理赔效率低、理赔难等问题(Lou et al，2019)，而指数化保险则是依据一个客观的可测变量或指标的数量变动来支付保险赔款的保险合约。指数化保险是对传统保险的有效替代，解决了投保人与保险人之间的信息不对称问题(王德宝,2011)。气象指数保险根据客观气象数据决定是否理赔，科学透明，不但免去核灾过程的工作量和成本，也可避免核灾过程中保险公司与投保人的争议以及可能出现的道德风险(程静,2013)。近年来气象(天气)指数保险在国内外得到广泛的研究与应用。例如，汪春辉等(2020)针对茶叶萌芽至展叶期寒冻害开展了茶叶寒冻害天气指数保险设计；娄伟平等(2011)根据最低气温计算不同等级霜冻出现风险确定茶叶经济损失风险，研究开发了茶叶霜冻气象指数保险；杨太明等(2016)对安徽夏玉米干旱天气指数保险产品进行了设计；孙擎等(2014)基于人工气候室模拟早稻高温逼熟的气候模式，设计了江西早稻高温逼熟气象灾害指数保险；周雨等(2020)通过基于GIS技术制作了江西烟区气象灾害综合风险区划，设计了江西烟叶种植保险天气指数。

与农作物灾害气象指数保险不同，农业巨灾保险是特殊的农业保险，一方面可以加强农业保护，另一方面还可以缓解灾后政府救灾资金的压力(崔孝荣,2016)。国内学者针对农业巨灾保险的发展、管理、政策等综述性研究开展较多(詹丰兴等,2017；袁浩天,2020)，但关于农业巨灾气象指数保险的研究报道较少。文中，根据江西省赣州地区气候和气象灾害特点，以暴雨、干旱、冰霜冻害和大风为赣州农业巨灾保险气象灾害，利用常规气象观测资料，分析不同灾害出现的气候概率，再根据气候概率设计赣州地区农业巨灾保险气象灾害指数，以期为开展农业巨灾保险业务和研究提供借鉴。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

赣州市位于江西省南部，地理范围为(24°29′—27°09′N，113°54′—116°38′E)(图1)。赣州境内以丘陵为主，属亚热带湿润季风气候，无霜期长，四季分明，气候温和，热量丰富，降水充沛，但伏秋季容易发生干旱。暴雨、干旱、低温雨雪冰冻、大风和冰雹等气象灾害时有发生，属典型亚热带湿润季风气候。

图1 研究区气象站分布

1.2 资料来源

气象资料来自赣州市17个县(市、区)国家气象观测站，资料年份为1981—2020年，包括逐日降水、最低气温和风速等气象资料。乡镇自动气象站资料序列为研究区内各乡镇有完整连续的降水和风速资料序列，其中逐日降水量资料年份为2011—2020年，逐日风速资料年份为2015—2020年。文中暴雨是指日降水量(20—20时，下同)大于等于50 mm，大暴雨指日降水量大于等于100 mm。

1.3 农业巨灾气象指数的选取及等级

农业巨灾保险与农作物灾害气象指数保险不同，其与作物受气象条件影响的灾害损失无关，而与影响当地农业生产的主要灾害(气象灾害)有关。根据赣州地区气候以及气象灾害特点，发现暴雨、干旱、冰霜冻害、大风等气象灾害对赣州农业生产和农民生活影响最明显。经专家咨询并结合投保单位要求，选取暴雨、干旱、冰霜冻害和大风等作为赣州地区农业巨灾保险的气象灾害。由于暴雨和大风成灾具有局地性特点，而国家气象观测站的暴雨和大风资料不能完全代表所在地受灾的范围，因此在指数设计时还考虑了灾害涉及的具体乡镇(即灾害出现的范围)。其中，暴雨指数分别采用国家气象观测站及其属地乡镇自动气象站的暴雨、大暴雨表示；大风指数采用国家气象观测站及其属地乡镇自动气象站8级以上的大风表示；干旱指数采用国家气象观测站最长无降水日数表示；冰霜冻害指数采用国家气象观测站极端最低气温表示。农业巨灾保险气象灾害指数分四个等级，分别为轻度、中度、严重、特大。

1.4 农业巨灾保险赔付触发概率的确定

赣州地区农业巨灾保险采用气象灾害指数进行理赔，即当指数达到设定的触发条件后，无论该区域是否受灾，保险公司都将根据气象灾害指数支付赔偿金。触发条件即灾害发生后的赔付条件，由于指数化保险触发条件的选择要遵循一定原则，使实际的赔付概率不超出预定的范围(杨太明等,2016；汪春辉,2020)，根据投保单位的要求和气象灾害发生的平均气候概率，选定45%—70%为赣州农业巨灾保险气象灾害赔付的触发概率范围，其中轻度、中度、重度和特大灾害的触发概率区间为(20%—25%〗、(15%—20%〗、(10%—15%〗、[0—10%〗。

1.5 赔偿金计算

气象灾害不同等级的赔付金额不同，灾害越重赔付金额越高。赣州地区农业巨灾保险以赣州市农业农村局代表投保对象，将赣州市全域列入承保区域，以县(市、区)区域为单位支付赔偿金。

赣州市农业巨灾保险赔偿金以县域为单位分别计算不同灾种的赔付金，灾种间互不影响,可以叠加，但同一区域、同一时间发生的同一灾害不累加赔付而取高档限额赔付。赔偿金计算式：

(1)

式中，Iyi为某一气象灾害等级的赔偿金额，单位：万元。其中，y代表不同的灾害类型：暴雨A、干旱D，冰霜冻害T，大风G；i为灾害等级，i=1，2，3，4。另外，x为达到保险责任触发灾害标准的县(市、区)总数；Pi为某一保险责任触发灾害等级的定额赔偿金(由保险机构根据总投保经费测算而得)；M为某一灾害的等级；Mc为保险责任触发灾害等级。

2 农业巨灾保险气象灾害指数设计

2.1 暴雨灾害指数

暴雨是诱发洪涝灾害的直接因素，雨量大小、暴雨持续时间和范围决定洪涝灾害影响程度。因此，暴雨指数主要考虑暴雨、大暴雨的持续时间和出现范围。由于暴雨、大暴雨出现范围越大则成灾风险越高，因此，暴雨指数不仅考虑了国家站降水量的大小和持续时间，还兼顾了其属地乡镇出现暴雨(大暴雨)的站次数(范围)。依据县、乡不同等级暴雨、大暴雨出现次数与持续时间的气候概率，得到暴雨指数等级(表1)。如1级为轻度灾害，即国家气象观测站出现连续2 d及以上暴雨，且属地乡镇连续2 d出现暴雨的站数大于等于乡镇总数的20%；或国家站出现1 d以上大暴雨，且属地乡镇1 d出现大暴雨的站数大于或等于乡镇总数的10%。

表1 暴雨灾害指数等级

2.2 干旱灾害指数

赣州地区属中亚热带湿润季风气候，但干旱尤其是伏秋干旱易发，是影响赣州农业生产的主要气象灾害之一。由图2可见，1981—2020年赣州地区平均无降水日数为25.6 d，且年际间振幅较大。文中规定某一国家观测站连续无降水日数大于等于25 d时为轻度干旱，依据不同干旱标准出现的气候概率，得到干旱指数等级(表2)。如某一国家气象观测站连续无降水日数大于等于25 d但小于40 d为1级轻度干旱。

表2 干旱灾害指数等级

图2 赣州地区1981—2020年无降水日数分布

2.3 冰霜冻害指数

受冷空气或晴天地面辐射降温影响，赣州冬季容易出现极端最低气温低于0 ℃的冰霜冻天气。冰霜冻是影响赣南脐橙、越冬农作物(大棚蔬菜)等安全越冬和畜牧生产的主要灾害，经常造成严重的经济损失。由图3可见，1981—2020年赣州地区平均极端最低气温为-2.4 ℃，极端最低气温年际间波动较大。

图3 赣州地区1981—2020年极端最低气温分布

根据赣州地区越冬作物和果树的冻害温度，以日极端最低气温低于或等于-3 ℃为轻度冻害指标，依据不同冰霜冻害等级出现的气候概率，得到冰霜冻害指数等级(表3)。如当某一国家站某次冷空气过程的日极端最低气温低于或等于-3 ℃但高于-4 ℃时为轻度冰霜冻害。

表3 冰霜冻害指数等级

2.4 大风灾害指数

大风是对农业生产特别是设施农业影响巨大，造成农业致灾的另一主要气象灾害。图4给出了赣州国家站出现8级(风速17.2 m/s)及以上大风的总次数。分析发现，1981—2020年赣州地区大风出现的站数总体呈显著减少趋势，但2016年以后大风出现次数明显增多，且振幅较大，说明大风灾害影响的不确定性明显增加。

图4 赣州地区1981—2020年大风次数分布

文中规定国家观测站出现8级及以上大风，且有20%的属地乡镇同时出现8级以上大风时为轻度风灾，依据不同等级大风及属地乡镇出现8级以上大风的气候概率，得到大风指数等级(表4)。如当某一国家站出现8级及以上大风，且属地乡镇出现8级及以上大风的站数大于或等于所属乡镇总数的20%时为轻度大风灾害。

表4 大风灾害指数等级

2.5 气象灾害指数验证

根据设计的赣州农业巨灾保险气象灾害指数，利用赣州市17个县(市、区)国家气象观测站及其属地乡镇自动气象站的气象资料,分别对2018—2020年暴雨、冰霜冻害、干旱和大风等灾害指数进行验证(表5)。结果表明，各类气象灾害出现的累计概率(即保险机构的赔付概率)为27.6%—52.9%，可见最大赔付概率位于45%—70%的保险赔付触发概率范围，表明设计的赣州农业巨灾保险气象灾害指数可用。

表5 2018—2020年不同气象灾害指数验证结果

3 结 语

根据以暴雨、干旱、冰霜冻害和大风为赣州农业巨灾保险气象灾害，分析不同灾害出现的气候概率，再根据气候概率设计了赣州地区农业巨灾保险不同等级的气象灾害指数。

1) 赣州地区地形复杂，境内以山地丘陵为主，气候多变，气象灾害空间变化大，同一灾害不同县(市、区)受灾程度不尽相同。因此，设计农业巨灾保险气象灾害指数时，对暴雨和大风等局地性的灾害，不仅考虑了灾害的大小、影响程度还考虑了灾害影响的范围，增加了属地乡镇受灾情况，使气象灾害指数能较好地反映每个县(市、区)农业巨灾灾情实况。

2) 根据气象灾害发生的平均气候概率，选定45%—70%为赣州农业巨灾保险气象灾害赔付的触发概率范围，但由于目前尚无相关经验可以借鉴，所定触发概率还有待农业巨灾保险实施时进一步验证，并根据实际情况进行调整和修正。

3) 农业巨灾保险是江西省实施的一项惠民政策性保险，费用主要由当地政府承担，广大农民受益。因此与传统的天气(气象)指数保险(娄伟平等,2011;杨太明等,2016;汪春辉等,2020)不同，天气指数保险主要与某一农作物受灾损失相关，而农业巨灾保险则与当地主要农业灾害大小、影响程度和范围有关。当农业巨灾保险气象灾害指数达到保险触发条件时，无论成灾与否，保险机构都需赔付。

4) 在全球气候变化背景下，极端气候事件和气象灾害出现的不确定性明显增加，文中选取的4种灾害并不能完全代表赣州地区农业巨灾的影响，因此还需继续研发和完善农业巨灾气象灾害指数。另外，文中在设计农业巨灾保险气象指数时是根据历史气候资料确定，且乡镇气候资料的时间序列较短，因此今后还要通过灾后实地调查等方法，不断修正完善农业巨灾保险气象灾害指数，为农业巨灾保险长期实施提供技术支撑和科学依据。