我国农业自然灾害风险评估与区划*

张 峭，王 克

(中国农业科学院农业信息研究所/农业部智能化农业预警技术重点开放实验室，北京 100081)

我国是一个有着13亿多人口的农业大国，人多地少的基本国情决定着粮食安全始终是关系我国国计民生的头等大事。长期以来，我国保障粮食安全的重点一直都放在提高粮食产量方面，而随着粮食增产能力的释放，近年来我国粮食增产速度愈发缓慢、短期内大幅度提高粮食产量十分困难。与此同时，近年来频繁发生的严重自然灾害，如2008年冰冻雨雪灾害、2009年大旱、2010年初西南大旱和2010年夏的南方暴雨灾害给我国农业生产特别是粮食生产造成了十分严重影响。据统计，我国平均每年因干旱、洪涝、低温冷害、风雹等自然灾害造成的农作物受灾面积约为4 000万hm2，因灾损失的粮食产量约为当年粮食总产量的10%［1］。农业自然灾害造成的农业尤其是粮食损失引发了社会各界的重视，在我国粮食增产缓慢的情况下，如果能够有效管理农业灾害风险、降低粮食生产因灾损失，就相等于间接增加了粮食产量，这对于保障我国粮食安全具有十分重要的意义。

风险评估是风险管理的前提和基础，农业自然灾害风险评估与区划结果的准确性直接决定着农业灾害风险管理的效果和科学性，因此，有必要首先对我国农业灾害风险进行科学评估。从以往研究文献来看，目前对农业灾害风险的评估主要是基于单产数据的评估方法，即从作物单位面积产量出发，遵循“单产-趋势-波动-评估”的范式［2-9］。这种方法具有良好的理论基础，但面临的主要问题则是由于单产数据的空间加总，不仅会低估较大区域内的作物灾损风险，同时也会扭曲该作物的风险分布特征;相比而言，基于灾情数据的评估方法具有更好的效果［10］。该研究利用基于灾情数据的评估方法对全国及31个省份的农业自然灾害风险进行评估，试图准确定量地分析我国农业自然灾害风险的大小、构成、演变趋势和空间分布等特征，以期为我国农业自然灾害风险的有效管理和政府相关决策提供技术支持和参考。

1 研究方法

农业自然灾害风险是指在农业生产过程中由干旱、洪涝等自然灾害事件所导致的农业生产损失的可能程度，作物因灾损失的大小和概率分布是农作物自然灾害风险评估的两个主要指标。由于基于灾情数据的农业自然灾害风险评估方法能够克服传统评估方法中低估风险和扭曲风险特征的问题［10］，该研究采用基于灾情数据的评估方法对全国及31个省份的农作物自然灾害风险进行评估。

基于灾情数据的评估方法具体可分为四步，第一步根据民政部门的灾情统计数据计算作物历年因灾损失率;第二步拟合因灾损失率序列的概率分布;第三步计算作物的年平均因灾损失率;第四步对农业巨灾风险进行评估。民政统计规定，凡因灾减产10%以上的面积均计为受灾面积，因灾减产30%以上的面积为成灾面积，因灾减产80% 以上的面积计为绝收面积。因此，可以通过构建各段的损失均值来估算农作物的历年因灾损失，如下所示:

其中，Li为作物在第i年的因灾损失量;ASi，ACi和AJi分别为作物第i年的受灾、成灾和绝收面积;Yi为作物在第i年的单位面积产量;a1、a2和a3分别为作物成灾、受灾和绝收的损失均值，本文取中位数，即a1=0.2、a2=0.55、a3=0.9。令TAi为作物在第 i年的总播种面积，则该作物的因灾损失率(LRi)为，

由于不同程度损失出现的概率不同，所以在计算出某作物的历年损失率序列以后，不能用简单平均的方法得到该作物的年平均损失等特征。为了更客观准确的反映作物灾损分布特征，该文用非参数Kernel核密度的方法对作物因灾损失率序列进行拟合以确定其灾损风险的概率分布，具体核函数选用高斯核，窗宽的确定采用修正后Sliverman拇指法则;随后，通过求作物灾损累积分布函数的50%分位数来估算该作物的年平均损失率。农业生产的特点决定了农业极容易遭受严重自然灾害的影响，具有巨灾易发性的特点，这就给农业保险等农业灾害风险管理工具的持续发展带来严重冲击，一次巨灾的发生就可能导致农业保险公司破产，因此，事先估算出农业巨灾风险的大小对于农业灾害风险管理具有十分重要的意义。该文利用风险值 (VaR)的方法计算农作物在20年一遇、50年一遇和100年一遇巨灾情况下的损失大小。

2 研究结果

2.1 数据来源

考虑到数据的连贯性和一致性，该文采用了1978～2008年的农作物灾情数据对农作物灾害风险进行评估，具体指标包括农作物种植面积、成灾面积、受灾面积和绝收面积，以及干旱、洪涝、风雹、冷冻和台风五种自然灾害导致的农作物成灾、受灾和绝收面积。数据来源为中国统计年鉴和中国农业统计年鉴。

2.2 我国农业自然灾害风险的历史演变

图1 我国农作物历年因灾损失率

图2 我国农作物因灾总损失演变趋势

根据公式 (1)和公式 (2)，利用灾情数据计算出了农作物的历年因灾损失率序列，如图1-4所示。可以看出，除个别年份外，我国农作物因灾损失率均在10%以上，1994、2000和2004年农业因灾损失率更是高达16%以上。且我国农作物因灾损失有增大的趋势，干旱保持稳定，洪涝、冷害和台风有增大的趋势，其中，冷害增速最为明显。

图3 我国农作物旱灾、洪涝损失演变趋势

图4 我国农作物风雹、冷害和台风损失演变趋势

2.3 我国农业自然灾害风险的大小及构成

在计算出农作物因灾损失率序列以后，利用Kernel核密度方法对其概率密度分布和累积分布函数进行拟合，随后借助MATLAB数理软件计算出累积分布函数的50%分位数，如下表1所示。我国农作物因灾年均损失率为12.9%，即我国平均每年因自然灾害造成的农作物损失量占农作物总产量的12.9%。从灾种构成来看，干旱和洪涝是我国面临的主要农业自然灾害，造成的农作物损失分别占到农作物因灾总损失的50.6%和23.7%，两者相加占到了我国农作物因灾总损失的3/4左右。

表1 我国农作物自然灾害的大小及灾种构成

2.4 我国农业自然灾害风险的区域分布

为分析我国农作物自然灾害风险的空间分布特征，利用同样的方法估算出了我国大陆31个省 (市、自治区)的农作物年均因灾损失率，并利用GIS软件进行了区划。从下图5可以看出:总体而言，我国北方地区的农业自然灾害风险要高于南方，在我国31个省 (市、自治区)中，有16个省份平均每年的农业因灾损失率都在10%以上，其中，内蒙、吉林、辽宁、山西、陕西和甘肃是农业灾害风险最为严重的6个省份;农作物旱灾风险主要集中在内蒙、吉林、辽宁、河北、山西、陕西、宁夏和甘肃等北方8省份;农作物洪涝风险主要集中在长江流域的重庆、湖南、湖北、安徽和江西等5省份;海南和上海是我国农作物低温冷害的高风险区域，另外，北方大部和西部地区受冷害影响也较大;农业风雹灾害的高风险区集中在内蒙、吉林、北京、天津、河北、山西、甘肃和青海8个省份;而我国农业台风灾害主要集中在海南、两广、福建和浙江。

2.5 我国农业巨灾风险

表2为我国农作物在20年一遇、50年一遇和100年一遇3种灾害情景下的因灾损失率和农业保险赔付率情况。从中可以看出，风险越大造成的农作物损失也就越大，20年一遇自然灾害、干旱、洪涝、风雹、冷害或台风将会导致的农作物损失率为17.3%、12.6%、7.3%、2.1%、2.5%和1.1%，而在100年一遇灾害下这一数字分别为19.1%、16.1%、9.3%、2.4%、5.2%和1.6%。假定我国农业保险的承保标的为不同灾害导致的农作物损失、保险责任为全部因灾损失，保险公司按照纯费率收取保费，则农业保险在20年、50年和100年一遇自然灾害时的简单赔付率将分别为135%、143%和148%;极端冷害导致的农业保险赔付率最高，20年一遇冷害导致的赔付率就达到了378%，50年一遇冷害导致的赔付率就达到610%，而100年一遇冷害导致的赔付更是高达保费的8倍;严重台风和洪涝灾害导致的农业保险赔付率次之，分列二、三位。

图5 我国大陆农作物灾害、干旱、洪涝、冷害、风雹和台风风险区划

表2 3种灾害事件情景下的农作物灾害损失率及农业保险赔付率

3 简要结论

(1)在我国31个省 (市、自治区)中，有16个省份平均每年的农业因灾损失率都在10%以上，我国农作物平均每年因灾损失率为12.9%。如果通过农业灾害风险的有效管理，使因灾损失降低到8%，则平均每年能够节省粮食约2 500万t。

(2)我国因自然灾害导致的农作物损失有增大的趋势，干旱导致的农作物损失保持稳定，而洪涝、冷害和台风导致的作物损失有增大的趋势，其中，冷害损失增速最为明显。

(3)旱灾是导致农作物损失的最主要灾害，占我国农业因灾总损失的50.6%。因此，国家应加大对旱灾风险的管理来降低农作物因灾损失。旱灾高风险区主要集中在辽宁、吉林、内蒙、河北、山西、甘肃、宁夏和陕西8省区。建议国家加大在这些省份的水利设施建设，降低旱灾造成的农业损失。

(4)从我国农业灾害风险区划 (图5)可知，我国旱灾主要集中于北方8省、洪涝高风险区为重庆、湖南、湖北、安徽和江西，冷害集中于我国西北部和海南省;风雹高风险区为我国北部，台风损失集中于华南沿海。因此，国家应对这些省份重点关注，采取针对性措施进行灾害风险管理。

(5)我国农业巨灾损失严重，农业保险面临风险高。20年、50年、100年一遇灾害发生后，最高灾种农作物冷害保险赔付率分别达378%，610%和800%，最低灾种的风雹灾保险赔付率也分别达159%、175%和185%。由于全球气候变暖导致的巨灾频发，建议国家尽快建立巨灾风险基金和分散机制，加强巨灾风险管理，保障食物安全和社会稳定。

1 许小峰.气候变化趋势及其对农业的影响.全球气候变暖与中国农业发展高层论坛.http://www.cma.gov.cn/qxxw/t20071115_220733.phtml

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5 刘荣花，朱自玺，方文松，等.华北平原冬小麦干旱灾损风险区划.生态学杂志，2006，25，(9):1068～1072

6 张峭，王克.农作物生产风险评估的方法和模型.农业展望，2007，(8):7～10

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10 张峭，王克，张希.农作物灾损风险评估方法研究.上海农业学报，2010，26(增刊)