赤水市金钗石斛高温干旱气象保险指数研究

任青峰，姚 熠，敖 芹，黄富林，谢辉钰

(1.贵州省赤水市气象局，贵州 赤水 564700；2.遵义市气象局,贵州 遵义 563000)

1 引言

赤水市是金钗石斛的原产地之一，据《赤水县志》记载人工栽培已有100多年历史。近年来，赤水市积极拓展金钗石斛种植[1]。研究发现，金钗石斛的种植受到气候的影响很大，石斛为阴生植物，适宜潮湿、阴冷生长的环境，也不耐干旱和寒冷低温，低温冻害、高温干旱等气象灾害会对石斛生长造成不利影响[2]。低温会导致金钗石斛花芽冻伤，影响产量；而干旱则会导致金钗石斛分蘖和茎叶生长受阻[3]。赤水市2011年、2019～2020年均有石斛受到高温干旱灾害的记录，特别是2011年赤水市遭受了大范围的高温干旱天气影响，统计受灾面积达14000亩，占种植面积的47%。

当前，赤水金钗石斛种植户均主要通过购买种植保险来规避风险，种植保险要求金钗石斛全部死亡才能理赔，然而金钗石斛不容易全部死亡，虽然受高温干旱影响产量下降，但只要条件适合，它又能恢复生长，不符合保险公平原则。

气象指数保险是指将气象致灾因子和它所造成的损失开展相关分析并进行天气指数的设计[4]。2007年中国保险监督管理委员会印发《关于做好保险业应对全球变暖引发极端天气气候事件有关事项》开启了我国气象指数保险的探索[5]，目前主要通过采用聚类分析、对比分析、相关性分析等方法，对气象产量、损失和气象因子开展研究，逐步设计了脐橙、小麦、玉米、板栗等指气象指数保险模型和风险区划等产品[6，9]。贺金娜等应用信息扩散理论方法设计了鲜食葡萄气象指数保险产品[10]，雷钟琼等设计了油菜气象指数保险产品[11]，于小兵等通过主成分分析法构建了综合气象指数[12]。总体取得了一定的成效，但在对于赤水市金钗石斛保险指数的研究仍然属于空白。

由此，本文针对赤水市金钗石斛高温干旱灾害“天气指数保险”开展研究，通过指数模型定价开展保险费率厘定， 使用气象要素(例如降雨量、高温日数等)来指数化石斛受高温干旱灾害损失，为巩固脱贫攻坚成果，发展地方经济提供有力支撑。

2 资料与方法

2.1 资料来源

通过调研和文献查阅了解到赤水历史灾害记录中金钗石斛主要受干旱和低温影响比较大，考虑受灾记录的完整性和连续性，选取金钗石斛干旱灾害作为本文的主要研究方向。

本文气象资料来源于赤水市国家气象观测站1991～2020年逐日气象数据以气温和降雨数据为主。石斛受灾情况来源于历史记录的赤水市石斛高温干旱记录以及太平洋保险公司在赤水市开展石斛保险中的高温干旱受损理赔记录。对比选取其中真实性和代表性较强的2011年及2019～2020年受灾数据作为基础开展研究分析。

2.2 数据处理

2.2.1 石斛灾情数据处理

整理赤水市金钗石斛干旱灾情记录，以赤水市金钗石斛2011年石斛高温干旱受灾资料和2019～2020年石斛保险理赔情况为基础，研究受灾情况与气象因子的关系。

表1 赤水石斛有记录以来的高温干旱灾害统计

2.2.2 气象数据处理

由于2011年赤水市乡镇石斛种植区附近无气象站点，而官渡镇与赤水城区海拔接近，气候特点相似，为减少不同观测站点安装条件差异导致的误差，故本文全部采用赤水国家气象站观测1991-2020年资料分析气象因子与受灾情况的关系。

2.3 研究方法

2.3.1 天气指数的选取与灾损模型的建立

通过SPSS软件研究金钗石斛受高温干旱影响的受损情况与相关气象数据之间的关系，选取相关性强的气象因子，建立气象因子与金钗石斛受损情况的回归方程，从而建立灾损模型[9]。

2.3.2 灾害频率计算

以赤水市国家气象观测站观测数据为基础，回代计算近30年不同海拔的赤水市金钗石斛气象灾害发生频率，即与金钗石斛干旱灾害最具相关性气象因子的历史出现频率。

2.3.3 保险纯费率的厘定

单位保险金额所收取的保费即为保险纯费率，保金中纯保费所占的比例，可以通过由受损失的概率确定，对本文来说即为金钗石斛遭受干旱灾害的频率。以保险平衡原理为基础，保险损失的期望值可以通过保险纯费率R(%)计算[13]，以确定赤水市金钗石斛高温干旱气象指数保险的具体指标。

R=E[loss]=∑(LR×Pi)

(1)

式(1)中：loss为金钗石斛受损率；E[loss]为金钗石斛受损的期望值；LR为高温干旱灾害受损率序列；Pi为高温干旱灾害概率密度序列[5]。通过计算历年高温干旱灾害受损率序列和灾害概率的分布序列，从而分别计算出赤水市不同海拔金钗石斛高温干旱气象保险纯费率。

3 结果与分析

3.1 受灾比例与气象因子的相关性分析

由于选取石斛的受灾和减产理赔数据记录均为高温干旱灾害，故考虑实际主要为降水和气温因子对石斛减产造成的影响。可以代表干旱的气象标准多样，如降水、蒸发、土壤湿度、高温等，若综合考虑全部气象因子设计多指标，数据序列的完整性难以保障，保险设计成果也失去了方便操作的基础，又由于各种气象因子的相互作用关系错综复杂，综合保险指标的灵敏、稳定、时效等因素[14，15]，通过专家座谈、走访调研和综合文献，将日平均气温≥30 ℃、≥28 ℃、≥26 ℃，日最高气温≥35 ℃、≥37 ℃、≥40 ℃，7～9月份最长连续无雨日数、无雨日数、月降雨量等气象因子确定为研究因子，将其与石斛受灾减产率之间进行相关性分析，结果如表2所示。

表2计算结果表明，石斛减产情况与最高气温≥40 ℃、≥37 ℃日数，日平均气温≥30 ℃、≥28 ℃、≥26 ℃显著相关。

表2 石斛受灾比例与气象因子的相关性分析

3.2 回归方程

通过逐步回归的方式[7]对将石斛减产情况与日最高气温≥40 ℃、≥37 ℃日数，日平均气温≥30 ℃、≥28 ℃、≥26 ℃建立回归方程，排除拟合度较差的因子，最终结果表明日最高气温≥37 ℃日数与石斛减产率线性回归的拟合度最好，其中R2的值为0.999，且显著相关(表3)，故最终建立线性回归公式(公式2)作为石斛气象指数计算公式：

表3 石斛减产比例与气象因子线性回归计算结果

y=-18.462+2.181x

(2)

式(2)中，y表示石斛受灾比例，x代表日最高气温≥37 ℃日数。

应用回归方程(公式2)，计算出不同日最高气温≥37 ℃日数的石斛减产率，结果如表4所示。其中日最高气温≥37 ℃日数小于9 d时，表明高温与与石斛减产率负相关，说明9 d以内的高温天气对石斛未造成明显影响，故小于9 d的日最高气温≥37 ℃日数不视为石斛灾损启动阈值。

表4 石斛减产率与日最高气温≥37 ℃日数关系

3.3 气象灾害频率计算

由于收集资料的局限性，采用回归计算的方法对赤水市日最高气温≥37 ℃日数按海拔分布进行标准化处理，对赤水市金钗石斛高温干旱灾害发生概率估算[16～19]。以目前，赤水金钗石斛产业主要分布在300～700 m海拔范围之间，海拔的不同导致气象因子也存在不同，故通过1991～2020年赤水市国家气象站数据订正计算出赤水市在350 m海拔、450 m海拔、550 m海拔、650 m海拔为代表的不同日最高气温≥37 ℃日数发生频率，分别代表300～400 m海拔、400～500 m海拔、500～600 m海拔、600～700 m海拔范围地区的日最高气温≥37 ℃日数发生频率，结果如图1所示。

4 保险纯费率

金钗石斛受灾损失越大，受灾风险的概率越高，则保险纯费率越高[21]。根据公式1及表4减产率和图1气象灾害频率计算结果对石斛高温灾害保险纯费率进行计算[20]，结果300～400 m海拔范围保险纯费率为20.5%，400～500 m海拔范围保险纯费率为6%，500～600 m海拔范围保险纯费率为3.3%，600～700 m海拔范围保险纯费率为2.6%。

图1 1991～2020年赤水市不同海拔范围日最高气温≥37 ℃日数出现频率

5 结论与讨论

(1)研究表明赤水市金钗石斛在夏季遭受到高温干旱灾害的影响较大，本文通过对赤水市金钗石斛受高温干旱与气象因子开展研究，将日平均气温≥30 ℃、≥28 ℃、≥26 ℃，日最高气温≥35 ℃、≥37 ℃、≥40 ℃，7～9月最长连续无雨日数、无雨日数、月降雨量等气象因子确定为研究因子，与石斛受灾减产率之间进行相关性分析表明：赤水市金钗石斛高温干旱的损失与夏季日最高气温≥37 ℃日数相关性最大。

(2)将≥37 ℃日数与石斛损失率通过逐步回归的方式，建立线性回归公式相关模型，式中R2的值为0.999，呈显著相关。应用回归方程计算出不同日最高气温≥37 ℃日数的石斛减产率，结果表明：最高气温≥37 ℃日数小于9 d时，高温因子与石斛损失率负相关，最高气温≥37 ℃日数≥9 d时，高温因子与石斛损失率正相关。通过相关模型和乡镇不同海拔范围日最高气温≥37 ℃日数历史灾害频率计算出保险纯费率在10.5%-2.6%之间。

(3)气象指数保险在中国总体上仍然属于初步探索阶段，还没有形成系统、成熟的研究体系[14]，大部分研究成果的客观数据与设计期望存在差距，还是有较大的基差风险，阻碍了气象指数保险的实际运用[22]。以本文研究的金钗石斛气象指数保险为例，虽然针对各乡镇不同海拔计算不同的保险纯费率，使保险费率更加符合实际需求，但部分分析数据仍然与实际情况存在差异，需要通过进一步收集相关基础数据，完善指标，降低基差风险。