水稻热带气旋灾害保险气象指数设计

黄珍珠，陈慧华，柳 晔，李 寅

（广东省气候中心，广东 广州 510080）

水稻热带气旋灾害保险气象指数设计

黄珍珠，陈慧华，柳 晔，李 寅

（广东省气候中心，广东 广州 510080）

利用登陆广东省的热带气旋（TC）资料、水稻发育期资料及广东省水稻生育期间TC致灾风险等级及其减产率，借用数理统计方法分析TC在水稻不同发育期登陆出现的概率。结果表明：水稻TC灾害保险赔付触发值为热带风暴或强热带风暴在早稻和晚稻后期、台风在早稻和晚稻中期或后期登陆；当热带风暴、强热带风暴在双季稻后期登陆时，水稻TC灾害保险气象指数分别为5、6、7、8，每667 m2赔付金额分别为20、24、28、32元；台风在双季稻中期和后期登陆时，水稻TC灾害保险气象指数分别为6、9，每667 m2赔付金额分别为24、36元。设计水稻热带气旋灾害保险气象指数，为开展水稻政策性农业保险提供技术支撑。

水稻；热带气旋灾害；气象指数；保险

国外学者于20世纪90年代开始对气象指数保险进行了大量的研究，南非［4］、美国［5］、墨西哥［6］等国采用降水指数保险降低干旱与洪涝灾害对农业造成的风险；世界银行倡导将气象指数保险应用于农业来解决农业风险问题，其开发的相关产品在加拿大、墨西哥、印度、阿根廷、南非等国家进展顺利。近年来，国内学者在气象指数研发方面也进行了一些探索［7-10］，并取得了一定的成效。吴利红等［7］2010年设计了浙江省水稻农业气象指数保险产品，杨太明等［8］2013年设计了安徽省冬小麦种植保险天气指数，娄伟平等［9-10］分别于2009、2010年设计了柑桔农业气象保险产品和浙江省水稻暴雨灾害保险气象理赔指数。气象指数一般是根据某地农业气象灾害对某植物的影响而设计的，具有很强的区域性，很难直接移植到其他地区应用［8］，目前广东在水稻农业气象灾害指数保险方面的研究还较少。广东是气象灾害最多的省份之一，热带气旋（TC）灾害是广东省最大的自然灾害，近5年每年因TC造成的经济损失平均在100亿元以上，农作物受灾面积平均达40万hm2左右。2014年黄珍珠等［11］针对登陆广东的TC对水稻产量的影响进行了研究，并建立了“广东省水稻生育期间TC致灾风险等级及其减产率”评估模型。由于农业气象灾害风险分析是设计农业保险产品的依据，灾损率也是对农业气象灾害造成的损失进行理赔的依据［9］，因此，本研究吸收国内外气象指数保险优点，结合广东水稻生长实际情况并在水稻TC灾害风险评估［11］的基础上，研究建立水稻TC灾害保险气象理赔指数，为广东开展水稻气象指数农业保险提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 资料来源

登陆广东的热带气旋（TC）资料来自于中国气象局编的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》，水稻发育期等资料来源于广东省气象局一级农业气象观测站水稻农气表—1，气象资料来自广东省气象局探测数据中心。TC资料序列为1961—2014年，全省双季稻农气表—1资料序列为1983—2014年。

1.2 研究方法

1.2.1 分区及双季稻发育期资料处理 广东地跨纬度大，而且濒临海洋，山脉交错，各区域农业气候资源的变化存在差异［12-14］，按照广东省气候特征把广东省分成北部、中部和南部，其中北部包括西北部和东北部，南部包括东南部和西南部。根据全省一级农业气象观测站地理分布，北部选取连州、梅县等4个站，中部选取高要和南海2个站，东南部选取潮州、陆丰2个站，西南部选取化州、阳西等4个站共12个代表站。由于1997年后广东气候变暖明显［15-16］，导致水稻生育期也发生相应的变化，因此，本研究统计1997—2014年各区域双季稻各生育期平均日期来代表当前早稻、晚稻各生育期出现时间。

1.2.2 TC风速资料处理 根据热带气旋等级国家标准（GB/T19201—2006）规定，把TC分为热带低压（TD，中心风速为10.8～17.1 m/s）、热带风暴（TS，中心风速为17.2～24.4 m/s）、强热带风暴（STS，中心风速为24.5～32.6 m/s）、台风、强台风和超强台风6个等级，为了研究方便，本研究把台风以上的级别归为一个级别，即台风（TY，中心风速≥32.7 m/s、风力≥12级）。

由于中国的CMA 资料是采用2 min平均最大风速来记录中心附近地面最大风速，因此本研究利用文献［11］、［17］中平均风速与阵风之间的转换关系对TC登陆期间全省自动站采集的10 min平均最大风速转换成2 min平均最

大风速。

1.2.3 计算广东各级别TC风速出现概率 农业气象灾害风险评估是农业保险险种设计的基础［9］，也是农业保险定损理赔依据。由于“确定临界指数”的宗旨是既要让保险公司相信在这个临界点上能得到收益，也要让公众相信购买这一保险产品能得到补偿。黄珍珠等［11］研究了广东省水稻生育期间TC致灾风险等级及其减产率，本研究根据评估结果（表1）统计分析不同级别TC在水稻不同生育期登陆出现的概率。

表1 广东省水稻生育期间TC致灾风险等级及其减产率

2 结果与分析

2.1 广东水稻生育期出现时间

由于TC登陆或影响较大的是西南部、东南部和中部地区，因此TC登陆时主要考虑西南部、东南部和中部水稻所处的生育期。根据广东农业气象观测代表站双季稻生育期观测资料农气表—1，统计广东省中部、南部（西南部、东南部）双季稻主要生育期出现的平均时间（表2）。

表2 广东省中部、南部水稻主要生育期出现的平均时间

2.2 阈值确定

2.2.1 低压级别风速出现概率 根据全省86个国家级地面气象观测站风速资料，计算全年2 min平均最大风速达到低压级别风速出现的概率（频次），全省平均为3.7次/年，其中西南部沿海、东南部沿海和珠江口一带大于2.5次/年，内陆大部小于2.5次/年。再计算双季稻生长季低压以上级别风速且减产率为0～4%时段出现概率，由热带气旋登陆导致双季稻减产率评估结果（表1）可知，减产率为0～4%时段是低压在早稻和晚稻后期、热带风暴及强热

带风暴在早稻和晚稻前期和中期登陆，统计这些时段低压以上级别风速各站出现概率全省平均为1.6次/年，其中西南部沿海和东南部沿海2～3次/年，除北部地区外的内陆大部为1次/年左右。根据全省86个站点减产率为0～4%时段的低压以上级别风速出现的概率，利用克里格插值法绘图（图1），除上川岛和南澳岛由于平时风速都较大而不考虑外，其余地区风速出现概率大部地区＞1次/年，这种概率赔付显然是偏高的。

图1 低压以上级别风速并且水稻减产率为0～4%出现频次（次/年）

2.2.2 热带风暴以上级别风速出现概率 与上同理，计算全年2 min平均最大风速达到热带风暴以上级别出现的概率（频次）全省平均为0.3次/年，其中西南部沿海、东南部沿海大部为0.5～1次/年，内陆大部为小于0.5次/年。再次计算水稻生长季热带风暴以上级别登陆并且减产率为≥5%出现概率，由表1可知，减产率≥5%时段是热带风暴及强热带风暴在双季稻后期、台风在双季稻中期或后期登陆，统计这些时段热带风暴以上级别登陆出现概率并根据全省86个站点，利用克里格插值法绘图，从图2可以看出，西南部沿海、东南部沿海大部为0.2～0.5次/年，即沿海大部为2～5年一遇，参保者每2～5年可得1次赔付，既能够提高投保人的积极性，也使保险公司避免了年年赔付，易于接受。

图2 热带风暴以上级别登陆、减产率≥5%出现平均频次（次/年）

根据以上分析可知，保险赔付触发值为热带风暴或强热带风暴在双季稻后期、台风在双季稻中期或后期登陆开始赔付。西南部、东南部地区双季稻中期是指拔节—孕穗期，后期是指抽穗—成熟期。

2.3 热带气旋对水稻影响风险区划

根据保险赔付触发值，热带风暴或强热带风暴在双季稻后期、台风在双季稻中期或后期登陆出现的概率进行分级，并定义概率≤0.10为低风险区，［0.10，0.30］为中风险区，概率≥0.30为高风险区，根据区划指标，利用克里格插值法绘制风险区划图。由图3可知，西南部沿海和东南部沿海地区，也是TC灾害出现频率最高、影响最大的地区，为高风险区，定为重度TC灾害保险，另外两个区域是内陆地区的中风险区和低风险区，分别定为中度TC灾害保险和轻度TC灾害保险。

图3 广东省水稻热带气旋灾害保险风险区划

2.4 气象指数设计

2.4.1 气象指数农业保险定义 气象指数农业保险定义为在一个事先指定的区域，以一种事先规定的农业气象灾害事件发生为基础，根据农业气象灾害事件造成作物产量的损失率作为保险理赔依据，确立损失理赔支付的合同［9］。保险指数和事先规定的农业气象灾害事件造成的作物减产率相对应，保险人按保险指数进行理赔［10］。

水稻农业气象保险指数［18］以下式表示：

式中，P为指定区域的保险指数，W为热带气旋造成该区域的减产率，M为热带气旋相对免赔额，定M= 4%。水稻农业保险单位面积的赔付金额为［18］：

式中，Q 为赔付金额，I 为保险金额。

2.4.2 气象指数农业保险产品设计 在气象指数农业保险产品设计时需考虑到以下因素：商业化气象指数农业保险以盈利为目的，保险公司需要承担一定的公司运营管理费用和风险保障费用。在气象指数农业保险中，一旦设定的气象因素达到阈值即可进行赔偿，简化保险程序，节省传统保险中的查勘定损工作，缩短了赔付时间，在一定程度上也降低了公司运营管理的费用。由于在做评估模型时所用的产量资料大部分是市（县）的平均产量，造成评估模型中产量灾损可能偏轻，因此考虑按照此评估模型标准进行赔付时，只要TC登陆达到赔付触发值时就百分百赔付，即当水稻减产率≤4%时，理赔指数P为0，赔付率为0；水稻减产率大于4%时（即≥5%），理赔指数P等于水稻减产率（表3）。

广东省从2013年开始统一规定，每造每667 m2水稻保险费为20元，保险金额为400元，各级财政承担80%保费，农户仅需承担20%保费即4元。例如，农户水稻每造投保667 m2，农户交保费4元，保金共400元，当TC登陆达到以上赔付触发值时，保险公司最低赔付（按减产率5%计算）为：

Q = Wxl =5%×400 = 20（元）

即保险公司赔付20元（即百分百赔）。广东水稻TC灾害保险气象指数与赔付金额见表3，当1年内同一个地区遭遇多次TC登陆影响，农户可多次索赔，但1年内的赔付总额不得超过保险金额。

3 结论与讨论

本研究结果表明，水稻TC灾害保险赔付触发值为热带风暴或强热带风暴在双季稻后期、台风在双季稻中期或后期登陆。水稻生长中期是指拔节—孕穗期，早稻为5月中旬至6月5日，晚稻为9月上旬至9月25日；水稻生长后期是指抽穗到成熟期，其中早稻为6月6日至7月中旬，晚稻为9月26日至11月上旬；进行保险理赔时也可以参考TC登陆地双季稻所处的实际发育期进行理赔。当热带风暴或强热带风暴（TC级别分别为8、9、10、11级）在双季稻后期登陆时，水稻TC灾害保险气象指数分别为5、6、7、8，每667 m2赔付金额分别为20、24、28、32元。台风（TC级别分别为12、13级）在双季稻中期登陆时，水稻TC灾害保险气象指数分别为6、7，每667 m2赔付金额分别为24、28元；台风（TC级别分别为12、13级）在

双季稻后期登陆时，水稻TC灾害保险气象指数分别为9、10，每667 m2赔付金额分别为36、40元。

表3 广东省水稻TC灾害保险气象指数与对应赔付金额（元）

本研究设计的TC灾害保险气象指数模型简单、直观、易懂，避免“由于复杂的模型理解起来难度颇大，即使模型已经得到气象等部门认可，对保险有兴趣的农业经营大户还是会怀疑”的问题。由于影响广东水稻灾害主要是TC、“龙舟水”（暴雨洪涝）、冷害（寒露风、霜降风及低温阴雨）和干旱［19］，TC灾害主要是影响南部沿海地区，冷害主要影响北部地区，“龙舟水”和干旱是全省都可能影响，因此，水稻农业保险可以分各种气象灾害指数来赔付。保险期以1年为一个投保周期，1年内风灾、水灾、旱灾等任何一种灾害达到赔付触发值时就启动保险赔付程序，当1年内同一个地区遭遇多次TC登陆影响或水灾、旱灾，农户可多次索赔，但1年内的赔付总额不得超过保险金额。

目前绝大多数气象台站的气象记录在时间长度、观测质量、可靠性上均能达到进行气象指数保险的要求。近年来，广东建立的气象观测站网达到2 300多个，其中在TC高风险区域和中风险区域达到6 km2左右1个，这些气象自动站能够及时、准确地监测TC登陆时的风速，这为保险公司进行灾前预警、灾后评估及保险理赔提供了重要的技术支持与客观依据。

TC带来的暴雨属于洪涝灾害［11，20］，因此，设计此气象指数时没有考虑雨量因子。另外，本研究的重点是水稻TC灾害保险赔付阈值的确定及气象指数的设计，至于保险合同的厘定等问题可由保险公司和农户根据TC在水稻不同发育期登陆出现的概率（风险区域图3）及对应的减产率来厘定。目前气象指数保险在我国仍处在探索阶段，指数模型的合理性有待在以后的服务过程中进一步深化和完善。

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（责任编辑 邹移光）

Design of weather indices for tropical cyclone disaster insurance of rice

HUANG Zhen-zhu，CHEN Hui-hua，LIU Ye，LI Yin（Guangdong Climate Center，Guangzhou 510080，China）

Based on the data of tropial cyclone（TC）landing Guangdong，the development period data of rice，and TC disaster degree and corresponding rice reduction rate during rice development period，the probability of yield reduction rate according to TC was analyzed by mathematical statistics methods. The results showed that: rice TC disaster insurance should be paid when tropical storm/strong tropical storm（TS/STS）landed during the late development period，or Typhoon landed during the middle development period of rice. When TS/STS land during the late development period of rice，the weather indices of rice TC disaster insurance was 5，6，7，8，respectively and the indemnities was 20，24，28，32 Yuan per 667 m2. When Typhoon landed during the middle or late development period of rice，the weather indices of rice TC disaster insurance were 6，9，and the indemnities were 24，36 Yuan per 667 m2. Products for weather indices of rice tropical cyclone disaster insurance were designed to provide technical support for sustainable development of policy-guided agricultural insurance.

rice；tropical cyclone disaster；weather index；insurance

S511；F840.66

A

1004-874X（2016）10-0140-07

2016-01-12

国家公益性行业（气象）科研专项（GYHY201406025）；广东省气象局科研项目（2015B14）；广东省农业厅农业资源区划研究项目“岭南特色水果气象保险指数研究”

黄珍珠（1962-），女，高级工程师，E-mail：zzhuang@grmc.gov.cn

黄珍珠，陈慧华，柳晔，等. 水稻热带气旋灾害保险气象指数设计［J］.广东农业科学，2016，43（10）：140-146.

近10多年来，我国每年的中央1 号文件都对农业保险发展提出要求，其中2004—2009年要求各省积极推进政策性农业保险的试点工作。2009年3月，广东省委农办下发了《广东省政策性水稻种植保险试点工作实施方案》，要求在10个地市开展政策性水稻保险试点工作［1］，2013年开始在全省实施。试行6年多来，尽管已取得了一定的进展，但总体形势依然

不容乐观，发现传统的农业保险产品存在逆选择以及道德风险、灾后理赔时效低和成本高等问题，制约了政策性农业保险的快速发展。气象指数保险是指把气候条件对农作物损害程度指数化，每个气象指数都有对应的农作物产量和损益，保险合同以这个指数为基础，当指数达到一定值并对农作物造成一定影响时，投保人就可以获得相应标准的赔偿［2-3］。因此，气象指数保险可以降低道德风险和避免逆向选择，简化保险程序，解决农业保险赔付时效低及成本高的问题，具有广阔的发展前景。