對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險產(chǎn)品設(shè)計

于志明，史有瑜，肖 楊

(唐山市氣象局，河北 唐山 063000)

對蝦養(yǎng)殖過程受氣候、水文、地理等環(huán)境影響強(qiáng)烈，特別是氣候，更是對蝦養(yǎng)殖不可忽視的重要因素。氣象指數(shù)保險是在區(qū)域氣候災(zāi)害研究的基礎(chǔ)上，確立相應(yīng)的氣象指標(biāo)來描述氣象災(zāi)害，進(jìn)而將氣象災(zāi)害與投保產(chǎn)品產(chǎn)量相關(guān)聯(lián)，以氣象指標(biāo)來確定產(chǎn)量和損益情況，實現(xiàn)對投保人的賠償。近年，眾多學(xué)者對氣象指數(shù)保險進(jìn)行了相關(guān)研究，鄭軍等、高蓉蓉研究認(rèn)為氣象指數(shù)保險具有明顯的優(yōu)勢。王春乙等基于極值理論構(gòu)建了海南省芒果產(chǎn)量與寒害氣象指數(shù)的風(fēng)險分布模型，厘定了各地的純保險費(fèi)率及其空間分布。丁燁毅等以慈溪市為例選用韋伯分布模型計算了不同等級降水指數(shù)的風(fēng)險概率，設(shè)計了不同賠付觸發(fā)條件下的保險純費(fèi)率和楊梅降水氣象指數(shù)產(chǎn)品。甘偉銘等對牡蠣養(yǎng)殖風(fēng)力指數(shù)保險進(jìn)行了研究，提出了保險設(shè)計的四個關(guān)鍵步驟。以往研究多是針對單一氣象災(zāi)害進(jìn)行保險設(shè)計，綜合多種氣象災(zāi)害影響的保險設(shè)計很少。本文通過分析對蝦生長與氣象災(zāi)害相關(guān)關(guān)系，構(gòu)建對蝦養(yǎng)殖高溫、暴雨、大風(fēng)氣象指數(shù)災(zāi)損模型，設(shè)計對蝦養(yǎng)殖保險氣象指數(shù)產(chǎn)品，化解對蝦養(yǎng)殖風(fēng)險，為開展農(nóng)業(yè)保險提供技術(shù)支持。

1 資料與方法

1.1 資料來源

氣象災(zāi)害和水質(zhì)觀測資料選取2020—2021年唐山市曹妃甸區(qū)瑞達(dá)水質(zhì)觀測站觀測數(shù)據(jù)，來源于曹妃甸區(qū)氣象局。對蝦產(chǎn)量資料選取2011—2020年曹妃甸區(qū)對蝦單產(chǎn)數(shù)據(jù)，來源于曹妃甸區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局。高溫、暴雨、大風(fēng)歷史氣象資料選取2011—2020年唐山市的豐南區(qū)、曹妃甸區(qū)、灤南縣、樂亭縣國家氣象觀測站的氣象觀測數(shù)據(jù)，來源于河北省氣象信息中心。

1.2 研究方法

本文研究范圍為唐山市所屬的豐南區(qū)、曹妃甸區(qū)、灤南縣、樂亭縣四個沿海縣區(qū)，因曹妃甸區(qū)位于四個縣區(qū)的中間地帶，建有對蝦養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測站，收集到的對蝦養(yǎng)殖產(chǎn)量資料齊全，國家氣象觀測站距四個縣區(qū)的對蝦養(yǎng)殖場距離最近。故本研究主要針對曹妃甸區(qū)的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析，其他三個縣區(qū)可參照曹妃甸區(qū)的研究結(jié)論。

1.2.1 篩選氣象指數(shù) 本文通過研究氣象災(zāi)害造成養(yǎng)殖池水質(zhì)變化，采取典型性相關(guān)分析方法，按照引入的氣象因子與對蝦養(yǎng)殖關(guān)聯(lián)性大、因子之間相關(guān)性低的原則，篩選關(guān)鍵氣象因子作為對蝦養(yǎng)殖保險的氣象指數(shù)。

1.2.2 建立氣象指數(shù)災(zāi)損模型 為了區(qū)分自然和非自然因素給對蝦單產(chǎn)造成的影響，對蝦產(chǎn)量Y可分解為趨勢產(chǎn)量Yt、氣象產(chǎn)量Yw和隨機(jī)產(chǎn)量S三部分。在S通過檢驗水平的情況下，

=-。

(1)

采用HP濾波方法對對蝦單產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行去趨勢化處理，求得對蝦單產(chǎn)的趨勢產(chǎn)量，實際產(chǎn)量與趨勢產(chǎn)量的差值即為氣象產(chǎn)量。氣象產(chǎn)量動態(tài)相對偏差百分率正值為增產(chǎn)年，其減產(chǎn)率記為0，負(fù)值作為減產(chǎn)率的估算值。氣象產(chǎn)量動態(tài)相對偏差百分率(減產(chǎn)率)的表達(dá)式為：

’=[(-)]×100%

(2)

1.2.3 設(shè)定保險理賠觸發(fā)值 基于對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)災(zāi)損模型，結(jié)合氣象指數(shù)對對蝦生長環(huán)境的影響程度，利用2011—2020年唐山南部沿海豐南區(qū)、曹妃甸區(qū)、灤南縣、樂亭縣氣象指數(shù)的出現(xiàn)次數(shù)資料，參照氣象學(xué)上高溫、暴雨、大風(fēng)的分級標(biāo)準(zhǔn)，確定對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險理賠觸發(fā)值。

1.2.4 厘定保險費(fèi)率 保險費(fèi)率由純費(fèi)率和附加費(fèi)率組成，核心是純費(fèi)率的確定。利用經(jīng)驗費(fèi)率法確定純保險費(fèi)的計算公式為：

(3)

式中：R為純保險費(fèi)率(%)；loss為對蝦損失率；E(loss)為對蝦損失(保險損失)的數(shù)學(xué)期望值； λ為保障比例，根據(jù)氣象指數(shù)發(fā)生概率確定；μ為預(yù)期單產(chǎn)。為各等級氣象指數(shù)的減產(chǎn)率；為各等級氣象指數(shù)的發(fā)生概率。

保險費(fèi)率=純費(fèi)率×(1+安全系數(shù))×(1+營業(yè)費(fèi)用系數(shù))×(1+利潤率)

(4)

2 結(jié)果與分析

2.1 影響對蝦生長的氣象災(zāi)害

唐山市南部沿海四縣區(qū)養(yǎng)殖的對蝦品種以南美白對蝦和中國對蝦為主，有少部分的斑節(jié)對蝦和日本對蝦。南美白對蝦、斑節(jié)對蝦、中國對蝦和日本對蝦適宜生長的水溫分別為20～32 ℃、18～34 ℃、16～30.5 ℃和13～32 ℃。利用2020年9—10月和2021年5—6月曹妃甸瑞達(dá)水質(zhì)站水溫和氣溫的觀測數(shù)據(jù)，建立對蝦養(yǎng)殖池水溫和氣溫分月的回歸方程。按照對蝦露天養(yǎng)殖適宜放苗和收獲的最低水溫(13 ℃)求得對應(yīng)氣溫，根據(jù)唐山沿海四縣區(qū)2011—2020年歷史氣候資料，唐山近10年平均適宜放苗和適宜收獲的時間段為5月中旬至10月上旬。結(jié)合與對蝦養(yǎng)殖專家及養(yǎng)殖戶座談了解，確定唐山對蝦露天養(yǎng)殖承保時段為每年的5月1日—10月20日，共173 d，該時段內(nèi)對對蝦生長有較大影響的災(zāi)害性天氣主要有高溫、強(qiáng)對流性天氣和臺風(fēng)，對對蝦生長影響較大的氣象因子為高溫、暴雨和大風(fēng)。

2.1.1 高溫對養(yǎng)殖池水質(zhì)的影響 從2020年7月瑞達(dá)水質(zhì)站日最高水溫、日最高氣溫和日平均溶解氧的對比圖(圖1)可以看出：7月24日、25日出現(xiàn)高溫天氣，導(dǎo)致養(yǎng)殖池25日、26日高水溫，26日、27日溶解氧為全月最低。由此可見：溶解氧的變化滯后于水溫的變化，水溫的變化滯后于氣溫的變化。利用瑞達(dá)水質(zhì)站2020年7月日最高水溫(距水面60 cm)和日最高氣溫觀測數(shù)據(jù)，建立7月日最高水溫和日最高氣溫的回歸方程：

=1090 2-2.537 7。

圖1 最高水溫、 最高氣溫和溶解氧對比

2.1.2 暴雨對養(yǎng)殖池水質(zhì)的影響 從瑞達(dá)水質(zhì)站2021年7月9 —15日逐6小時降水量和養(yǎng)殖池鹽度對比圖可見，12日出現(xiàn)暴雨后，導(dǎo)致12—13日鹽度顯著降低(圖2)。

圖2 降水量和養(yǎng)殖池鹽度對比

計算得出7月日最高水溫為34 ℃(適宜對蝦生長的最高水溫)，對應(yīng)的日最高氣溫為34.5 ℃。在氣壓不變的情況下，水體中的溶氧量隨著水溫的升高而降低。高溫天氣導(dǎo)致養(yǎng)殖池溶解氧量降低，不適宜對蝦生長。

根據(jù)實驗測定，100 cm水深的對蝦養(yǎng)殖池，在不向外排水的情況下，降水量為100 mm和150 mm時，養(yǎng)殖池鹽度的減少率可分別達(dá)到9.1%和13.1%，降水量越大養(yǎng)殖池的鹽度減少的越多。同時，暴雨造成池水分層，高鹽層在下面，低鹽層在上面，病原微生物乘虛而入，對蝦免疫能力降低，體質(zhì)下降，非正常蛻皮，影響對蝦生長環(huán)境。

2.1.3 大風(fēng)對養(yǎng)殖池水質(zhì)的影響 強(qiáng)對流和臺風(fēng)天氣過程，往往是暴雨和大風(fēng)同時出現(xiàn)。當(dāng)風(fēng)力達(dá)到6級以上時，大風(fēng)會攪亂水體的垂直結(jié)構(gòu)，把養(yǎng)殖池底的雜質(zhì)和毒素攪起并向上傳送，破壞對蝦生長環(huán)境，引起水環(huán)境突變，造成對蝦應(yīng)急反應(yīng)，危害到對蝦的生存。

2.2 建立對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)災(zāi)損模型

采用HP濾波方法對曹妃甸區(qū)對蝦單產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行去趨勢化處理，根據(jù)對蝦單產(chǎn)隨年度變化的回歸方程：

=0.056 8+0.467 2，

求得每年的趨勢產(chǎn)量(R=0.922 8,通過了檢驗水平，可不考慮隨機(jī)系數(shù))，按照計算公式(1)和(2)計算出逐年的氣象產(chǎn)量和減產(chǎn)率(表1)，減產(chǎn)率為正值時取值為零。

表1 曹妃甸區(qū)氣象產(chǎn)量和減產(chǎn)率

將曹妃甸區(qū)2011—2020年逐年高溫、暴雨、大風(fēng)出現(xiàn)日數(shù)與對蝦減產(chǎn)率進(jìn)行回歸分析，建立氣象指數(shù)與減產(chǎn)率的回歸模型，高溫、暴雨、大風(fēng)三者出現(xiàn)日數(shù)疊加與減產(chǎn)率的相關(guān)關(guān)系最好(表2)，故選取高溫、暴雨、大風(fēng)三個氣象因子作為對蝦養(yǎng)殖保險的氣象指數(shù)。

表2 曹妃甸區(qū)氣象指數(shù)和減產(chǎn)率的回歸模型

2.3 設(shè)定氣象指數(shù)保險賠付的觸發(fā)值

高溫指數(shù)保險理賠以投保戶所屬縣區(qū)國家氣象觀測站日最高氣溫(20時—20時)達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)的日數(shù)為準(zhǔn)。Ⅰ級：1、連續(xù)兩日最高氣溫≥35.1 ℃，且有一日≥37.1 ℃；2、連續(xù)三日及以上最高氣溫≥35.1 ℃，每天均≤37.1 ℃。Ⅱ級：1、連續(xù)兩日日最高氣溫均≥37.1 ℃；2、連續(xù)三日及以上最高氣溫≥35.1 ℃，且至少1日≥37.1 ℃。

暴雨指數(shù)保險理賠以投保戶所屬縣區(qū)國家氣象觀測站(20時—20時)日降水量達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)的日數(shù)為準(zhǔn)。Ⅰ級：1、日降水量為100～149.9 mm；2、連續(xù)兩日降水量≥50 mm ，但均<100 mm。Ⅱ級：1、日降水量≥150 mm; 2、連續(xù)兩日及以上降水量≥50 mm ，其中一日≥100 mm。

大風(fēng)指數(shù)保險理賠以投保戶所屬縣區(qū)和相鄰縣區(qū)(豐南相鄰縣區(qū)為曹妃甸，曹妃甸相鄰縣區(qū)為豐南和灤南，灤南相鄰縣區(qū)為曹妃甸和樂亭，樂亭相鄰縣區(qū)為灤南)國家氣象觀測站觀測到的極大風(fēng)速值達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)的日數(shù)為準(zhǔn)。Ⅰ級：1、所屬縣區(qū)極大風(fēng)速≥20.8 m/s(9級風(fēng))；2、所屬縣區(qū)極大風(fēng)速≥17.2 m/s(8級風(fēng))，同日相鄰的縣區(qū)極大風(fēng)速≥20.8 m/s。Ⅱ級：1、所屬縣區(qū)極大風(fēng)速≥24.5 m/s(10級風(fēng))；2、所屬縣區(qū)極大風(fēng)速≥20.8 m/s，同日相鄰的縣區(qū)極大風(fēng)速≥24.5 m/s。

2.4 對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險費(fèi)率的厘定

按照上述保險理賠標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，利用唐山市沿海四縣區(qū)國家氣象觀測站的氣象觀測數(shù)據(jù)，得出2011—2020年各級氣象指數(shù)保險理賠標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)概率(表3)。

表3 唐山四縣區(qū)氣象指數(shù)出現(xiàn)概率

根據(jù)減產(chǎn)率模型和問卷調(diào)查統(tǒng)計，設(shè)定高溫、暴雨、大風(fēng)Ⅰ級減產(chǎn)率為10%，Ⅱ級減產(chǎn)率為20%。按照計算公式(3)得到唐山市對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險平均純保險費(fèi)率為4.864%。

安全系數(shù)和營業(yè)費(fèi)用系數(shù)各按20%、利潤率按5%計算，按照計算公式(4)得到唐山市對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險平均保險費(fèi)率為7.35%。

結(jié)合唐山市對蝦養(yǎng)殖的實際情況，以每hm75 000元的對蝦養(yǎng)殖物化成本計算，唐山市對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險平均保費(fèi)為5 515.5元/hm。

3 結(jié)論與討論

唐山市對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險承保時段為每年的5月1日—10月20日，共 173 d。高溫導(dǎo)致養(yǎng)殖池內(nèi)的溶解氧減少；暴雨造成養(yǎng)殖池鹽分降低和池水分層；大風(fēng)破壞對蝦生長環(huán)境和引起水環(huán)境突變，造成對蝦應(yīng)激反應(yīng)。高溫、暴雨、大風(fēng)三者日數(shù)疊加與減產(chǎn)率的相關(guān)關(guān)系最好，選取高溫、暴雨、大風(fēng)三個氣象因子作為對蝦養(yǎng)殖保險的氣象指數(shù)。氣象指數(shù)保險理賠按國家氣象觀測站的日觀測數(shù)據(jù)作為觸發(fā)值，均分為兩級。厘定唐山市對蝦養(yǎng)殖氣象指數(shù)保險平均保險費(fèi)率為7.35%，保費(fèi)為5 515.5元/hm。

本文保險理賠標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定是以投保戶所在縣區(qū)及相鄰縣區(qū)國家氣象觀測站的日觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免了信息不對稱導(dǎo)致的逆向選擇和道德風(fēng)險問題。但國家氣象觀測站有可能距投保的對蝦養(yǎng)殖場較遠(yuǎn)，不能準(zhǔn)確反映養(yǎng)殖場的實際氣象狀況，理賠標(biāo)準(zhǔn)也可按投保戶養(yǎng)殖場周邊的三個區(qū)域氣象觀測站的氣象數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，當(dāng)有兩個及以上區(qū)域氣象站的日氣象監(jiān)測資料達(dá)到上述設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)時，即可觸發(fā)保險理賠。