江苏省水稻高温热害保险的天气指数研制

陈雅子++申双和

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.133

摘要：利用江苏省近50年来的气象数据及水稻关键生育期数据，结合实际情况，确定夏季水稻高温热害指标，通过对产量数据的分析，得到产量的时空分布特点，并运用Copula函数计算可知夏季高温与水稻产量具有显著的相关性。根据风险指标f将全省划分为2个风险区域，在受灾风险较高的Ⅰ区和较低的Ⅱ区免赔额分别设为10%和5%，在此基础上计算出2个区域的保险费率。对比发现，保险费率的分布与风险指标的分布相似，表明天气指数保险的设计有效地减小基差风险，具有可行性。

关键词：水稻；高温热害；天气指数保险；Copula函数；风险指标；基差风险

中图分类号： F840.66文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）10-0461-04

收稿日期：2015-08-23

基金项目：公益性行业（气象）科研专项（编号：GYHY201506018）。

作者简介：陈雅子（1991—），女，江苏扬州人，硕士研究生，研究方向为农业气象灾害风险区划和天气指数保险。E-mail：chenyazi0618@163.com。

通信作者：申双和，博士，教授，研究方向为农业气象与生态环境气象。E-mail：yqzhr@nuist.edu.cn。近几十年来，气候变化尤其是全球气候变暖对自然环境、农业生产和社会经济等方面造成了巨大的影响，高温热害也呈强度增大、频次增多的趋势，对水稻生长发育及产量的影响得到人们的关注[1]。水稻是江苏省主要粮食作物之一[2-3]，以一季稻种植为主，通常在5月下旬播种，10月收获，生长期内，易遭受高温、洪涝、病虫害等影响[4-5]，其中以高温热害危害较重。由于夏季高温与水稻的高温敏感期经常相遇，高温胁迫的概率高，高温热害风险大，也是影响整个长江流域及其以南地区水稻生产的主要气象灾害之一[6]。近30年来，江苏省整体平均气温呈上升趋势，20世纪90年代后变暖趋势更加显著[7]。夏季7、8月受副热带高压控制，常出现异常高温天气，此时全省大部分地区水稻正处在高温敏感期，即孕穗、抽穗扬花期[8]。高温热害会导致水稻产量降低，不稳定性增大[9]。以2013年夏天为例，我国南方大范围地区出现超过10 d 38 ℃以上高温，而江苏省许多地区则出现约45 d的持续高温天气，对水稻生产带来严重威胁。

针对高温对水稻产量的影响，前人提出了多种热害指标，一般认为水稻花期的致害温度为35 ℃，因此提出日平均气温 30 ℃且日最高气温 35 ℃作为自然高温的致害指标[10-12]。水稻在孕穗—抽穗扬花期内对温度最敏感，日平均温度大于30 ℃对开花结实有明显伤害，日最高温度连续3 d大于35 ℃为抽穗开花期的热害指标。有关研究表明，若水稻开花遇到连续7 d大于35 ℃的高温，空壳率升高10倍[13]，王前和等将抽穗开花期日最高气温持续5 d以上 37 ℃作为造成大田空壳率发生的热害指标[14]。

天气指数保险作为新兴的农业保险，具有分散农业气象灾害风险，提高作物种植的防灾、减灾和灾后恢复能力，减少自然风险对农业生产的负面影响的特点，因此应用天气指数保险在当前背景下具有重要意义。天气指数保险的模式是在既定区域内，以既定气象事件或变量为基础，以指定的农业气象指标作为触发机制，若超出制定值，保险公司即对农户负责赔偿，这种模式有效克服了信息不对称导致的逆选择和道德风险的问题，降低了理赔和定损成本，在全球气候变暖的背景下，各种气象灾害呈现多发、频发、重发的态势，天气指数保险存在全球新兴气象风险和再保险市场，天气指数具有较强的风险控制能力，可与其他金融服务捆绑组合，构筑多元化农业风险控制体系[15-16]。国外自20世纪90年代开始研究天气指数，目前其产品已得到广泛应用。加拿大、印度、美国和墨西哥等国家分别将天气指数保险应用于玉米、花生、烟草种植和制冷取暖等行业。同时，美国、墨西哥、南非和阿根廷采用气象指数保险来规避高温热害、低温冻害、暴雨等极端天气事件给农业、畜牧业、种植业、金融业等造成的风险[17-19]。我国近些年关于天气指数农业保险的研究中，既有粮食作物，又有多种经济作物。娄伟平等设计了浙江水稻农业气象指数，降低暴雨对水稻产量及农民收入的影响[20-22]；娄伟平等设计了浙江柑橘天气指数，以反映低温冻害和高温热害对柑橘产量的影响，为保险费率的厘定提供依据[23-26]。目前，对水稻高温热害天气指数保险的研究鲜有报道。本研究采用Copula函数来度量江苏省夏季高温与水稻产量之间的关系，在风险区划的基础上，实现保险费率的厘定。

1资料及方法

1.1研究资料

本研究使用的资料包括气象资料和产量资料。气象资料为江苏省57个气象台站的观测数据，主要包括逐日平均气温、日最高气温、相对湿度等。产量资料包括该57个县（市、区）夏季水稻产量和主要生育期起止时间。资料年限均为1961—2010年。

1.2研究方法与模型

本研究采用Copula函数来度量近50年来江苏省高温热害与水稻产量之间的关系，对采用的2种Copula函数进行相关性计算并进行显著性检验，这为天气指数保险中费率的厘定提供了基础。

3结论与讨论

本研究采用Copula函数来度量夏季高温与水稻产量之间的非线性相关关系，避免采用简单的线性相关系数带来的基差风险较高的问题，并成功检验了水稻高温热害指标的合理性，验证了夏季高温热害指标与水稻减产之间的相关关系，为天气指数保险的设计提供基础。出于减小基差风险的原则，在厘定保险费率之前首先对江苏省进行风险区划，将全省分为2个区域，并在各区域内设置不同的免赔额，计算出最终的保险费率。保险费率的分布与风险指标的分布相似，可见本研究设计的天气指数保险具有可行性。本设计目前仅处于探索阶段，仍存在许多问题有待解决：第一，江苏省内虽以平原为主，但江南地区仍有许多山地存在，且有长江、淮河2条主要河流经过，造成各地小气候差异显著，采用相同的天气指数可能会带来误差，因此天气指数保险的设计不能完全脱离实地勘察，须在勘察定损的基础上不断完善；第二，天气指数设计时采用的气象数据，其观测地点与参保地块之间存在一定距离，两者之间的环境差异也可能会产生误差；第三，存在气候周期如厄尔尼诺、微观气候等系统性风险，投保周期会影响其施行效果。

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