李睿濤,劉京會(huì),周洪奎,張存杰,段居琦,武建軍
(1.北京師范大學(xué) 環(huán)境演變與自然災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875;2.北京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)部,北京 100875;3.防災(zāi)科技學(xué)院 經(jīng)濟(jì)管理系,河北 三河 065201;4.中國氣象局國家氣候中心,北京 100081)
華北平原冬小麥因旱減產(chǎn)氣象指數(shù)保險(xiǎn)產(chǎn)品研究*
李睿濤1,2,劉京會(huì)3,周洪奎1,2,張存杰4,段居琦4,武建軍1,2
(1.北京師范大學(xué) 環(huán)境演變與自然災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875;2.北京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)部,北京 100875;3.防災(zāi)科技學(xué)院 經(jīng)濟(jì)管理系,河北 三河 065201;4.中國氣象局國家氣候中心,北京 100081)
首先確定了對(duì)冬小麥干旱有較好指示作用的氣象指數(shù),進(jìn)而通過對(duì)冬小麥氣象指數(shù)與減產(chǎn)率的回歸分析,確定不同減產(chǎn)率范圍下對(duì)應(yīng)的氣象指數(shù)臨界值。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)氣象指數(shù)的長時(shí)間序列數(shù)據(jù),計(jì)算華北平原區(qū)域內(nèi)各市各級(jí)災(zāi)損的風(fēng)險(xiǎn)概率,構(gòu)建冬小麥產(chǎn)量干旱災(zāi)損模型,并最終得到不同免賠額度下各市的保險(xiǎn)純費(fèi)率。結(jié)果表明,在免賠額度為0的情景下,研究區(qū)域內(nèi)各市保險(xiǎn)純費(fèi)率在1.346% ~2.788%之間,且總體呈現(xiàn)東南低、西北高的特點(diǎn)。
冬小麥;因旱減產(chǎn);農(nóng)業(yè)保險(xiǎn);農(nóng)業(yè)氣象指數(shù)保險(xiǎn);SPEI;華北平原
華北平原是中國第二大平原,地域覆蓋北京、天津、河北、河南、山東、安徽、江蘇等省市,有耕地面積約1.7 Ghm2,約占全國耕地面積的16%[1]。其也是我國小麥主要產(chǎn)區(qū),小麥種植面積占全國小麥種植面積的45%[2],小麥產(chǎn)量約占全國小麥總產(chǎn)量的75%[3]。華北平原也是我國水資源短缺最嚴(yán)重的地區(qū)之一,而水資源短缺的發(fā)生會(huì)對(duì)小麥的生長發(fā)育造成很大的不利影響,因旱減產(chǎn)時(shí)常發(fā)生[4-6]。
華北地區(qū)冬小麥生產(chǎn)規(guī)模小,水利設(shè)施不完善,其農(nóng)業(yè)抵御自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),特別是旱災(zāi)的能力很低[7]。面對(duì)華北平原較高的農(nóng)業(yè)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),由于政府能力有限,通過農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)分散災(zāi)害造成的糧食減產(chǎn)損失成為一種重要途徑[8-9]。
目前,農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)產(chǎn)品主要分為兩類:產(chǎn)量指數(shù)保險(xiǎn)和氣象指數(shù)保險(xiǎn)。產(chǎn)量指數(shù)保險(xiǎn)是指,當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時(shí),若農(nóng)作物發(fā)生了減產(chǎn),其當(dāng)年產(chǎn)量低于保險(xiǎn)產(chǎn)量時(shí),才能得到賠付的農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)模式[10-11];氣象指數(shù)保險(xiǎn)是指,當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時(shí),不論是否發(fā)生減產(chǎn),只要?dú)庀笾笜?biāo)達(dá)到閾值,就能得到保險(xiǎn)賠付[12-15]。它與災(zāi)害發(fā)生后農(nóng)作物的實(shí)際產(chǎn)量無關(guān),與產(chǎn)量指數(shù)保險(xiǎn)相比,可以有效避免農(nóng)戶消極抗災(zāi)和逐戶定損的實(shí)際問題。本研究將以氣象指數(shù)保險(xiǎn)思路為依據(jù),進(jìn)行華北平原冬小麥因旱減產(chǎn)氣象指數(shù)保險(xiǎn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究。
華北平原主要地級(jí)市有37個(gè)。本文所用產(chǎn)量數(shù)據(jù)為華北平原37個(gè)地級(jí)市1995-2012年冬小麥種植面積、單產(chǎn)時(shí)間序列數(shù)據(jù),資料來自各省份統(tǒng)計(jì)年鑒。氣象數(shù)據(jù)為37個(gè)地級(jí)市內(nèi)的氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)。對(duì)于同一地級(jí)市內(nèi)包含多個(gè)氣象站點(diǎn)的情況,在本研究中選取一個(gè)氣象站點(diǎn),以此最終獲取了37個(gè)氣象站點(diǎn)1961-2013年月降水量和平均溫度時(shí)間序列數(shù)據(jù)用于研究。研究區(qū)域位置如圖1所示。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高,農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施和農(nóng)業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展和完善,農(nóng)作物單產(chǎn)序列可能會(huì)具有隨時(shí)間增長的趨勢。因此首先需要將單產(chǎn)的數(shù)據(jù)時(shí)間趨勢剔除,獲得在同一趨勢標(biāo)準(zhǔn)下的相對(duì)氣象產(chǎn)量。標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)SPEI(Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index)是被廣泛應(yīng)用的干旱監(jiān)測指數(shù)[16]。因此,本研究將通過選取合適時(shí)間尺度的SPEI指數(shù)識(shí)別華北平原冬小麥的水分盈虧狀況。通過相關(guān)分析得到干旱發(fā)生時(shí)氣象指數(shù)與農(nóng)作物產(chǎn)量之間的相關(guān)關(guān)系,以此為基礎(chǔ)構(gòu)建減產(chǎn)率模型,并進(jìn)而確定不同地區(qū)的保險(xiǎn)純費(fèi)率。當(dāng)觀測到的氣象指數(shù)值觸及到保險(xiǎn)合同規(guī)定的保險(xiǎn)事故觸發(fā)值時(shí),保險(xiǎn)公司便根據(jù)保險(xiǎn)合同的規(guī)定對(duì)投保人進(jìn)行相應(yīng)賠償。在業(yè)務(wù)化運(yùn)行時(shí),業(yè)務(wù)部門具備實(shí)時(shí)處理氣象數(shù)據(jù)的能力,只需計(jì)算出氣象指數(shù),即可實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)指數(shù)的運(yùn)行。
2.1 冬小麥減產(chǎn)率確定
冬小麥產(chǎn)量不僅受到氣象因素影響,還受到技術(shù)進(jìn)步、政策支持等其它因素影響。因此,需要對(duì)冬小麥時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行去趨勢處理。本研究采用三次多項(xiàng)式趨勢模型對(duì)研究區(qū)各地市的冬小麥多年單產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行去趨勢處理,計(jì)算出趨勢產(chǎn)量、氣象產(chǎn)量和相對(duì)氣象產(chǎn)量數(shù)據(jù)。
首先,小麥單產(chǎn)可分解為:
Y=Yt+Yw+ε。
(1)
式中:Y為實(shí)際產(chǎn)量,Yt為趨勢產(chǎn)量,Yw為氣象產(chǎn)量,ε為隨機(jī)波動(dòng)項(xiàng),ε在計(jì)算中一般忽略不計(jì)。
(2)
2.2 氣象指數(shù)的選取
標(biāo)準(zhǔn)化降水蒸散指數(shù)SPEI(Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于干旱研究當(dāng)中[12]。本研究中為了選取最佳尺度的SPEI值作為后續(xù)研究的氣象指數(shù),分別計(jì)算了研究區(qū)域37個(gè)站點(diǎn)上的1-12個(gè)月尺度下的月值SPEI值,并分析相對(duì)氣象產(chǎn)量與不同尺度下月值SPEI的相關(guān)性大小。結(jié)果顯示,每年6月份(冬小麥?zhǔn)斋@前后)前6個(gè)月尺度下的月值SPEI與相對(duì)氣象產(chǎn)量關(guān)系最高。故在本研究中采用此尺度的月值SPEI作為表征冬小麥水分狀況的氣象指數(shù)。SPEI干旱等級(jí)分類如表1所示。
表1 SPEI等級(jí)劃分表
2.3 保險(xiǎn)純費(fèi)率厘定方法
保險(xiǎn)費(fèi)是投保人為轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)、取得保險(xiǎn)人在約定責(zé)任范圍內(nèi)所承擔(dān)的賠償(或給付)責(zé)任而交付的費(fèi)用,也是保險(xiǎn)人為承擔(dān)約定的保險(xiǎn)責(zé)任而向投保人收取的費(fèi)用。保險(xiǎn)費(fèi)是建立保險(xiǎn)基金的主要來源,也是保險(xiǎn)人履行義務(wù)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。保險(xiǎn)費(fèi)率,是應(yīng)繳納保險(xiǎn)費(fèi)與保險(xiǎn)金額的比率,是按單位保險(xiǎn)金額向投保人收取保險(xiǎn)費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn),即:保險(xiǎn)費(fèi)=保險(xiǎn)金額×保險(xiǎn)期限×保險(xiǎn)費(fèi)率。保險(xiǎn)費(fèi)率與保險(xiǎn)費(fèi)成正比,在保險(xiǎn)金額和保險(xiǎn)期限一定的條件下,保險(xiǎn)費(fèi)率越高,則保險(xiǎn)費(fèi)越大;反之,則越小。
因此,保險(xiǎn)費(fèi)率的厘定,對(duì)保險(xiǎn)費(fèi)的確定提供重要依據(jù)。保險(xiǎn)費(fèi)率一般由純費(fèi)率和附加費(fèi)率兩部分組成。習(xí)慣上,將由純費(fèi)率和附加費(fèi)率兩部分組成的費(fèi)率稱為毛費(fèi)率。附加費(fèi)率是以保險(xiǎn)人的營業(yè)費(fèi)用為基礎(chǔ)計(jì)算的,用于保險(xiǎn)人的業(yè)務(wù)費(fèi)用支出、手續(xù)費(fèi)支出以及提供部分保險(xiǎn)利潤等。純費(fèi)率也稱凈費(fèi)率,是保險(xiǎn)費(fèi)率的主要部分,它是根據(jù)損失概率確定的。
而目前確定損失概率所普遍使用的原則是大數(shù)法則,其是近代保險(xiǎn)業(yè)的數(shù)理基礎(chǔ)。大數(shù)法則又稱“大數(shù)定律”或“平均法則”,它所描述的是隨著風(fēng)險(xiǎn)單位數(shù)量的不斷增加,損失發(fā)生的頻率會(huì)趨向和穩(wěn)定于期望損失。我們可以利用事件損失的不確定性在大數(shù)中消失的這種規(guī)律,利用風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生頻率來代替其發(fā)生期望,從而比較準(zhǔn)確地預(yù)測未來損失發(fā)生規(guī)模和概率。
由此,可以得到冬小麥干旱指數(shù)保險(xiǎn)純費(fèi)率公式:
(3)
式中:R為保險(xiǎn)費(fèi)率(%);λ為保障水平;μ為預(yù)期單產(chǎn);loss為產(chǎn)量損失;E[loss]為產(chǎn)量損失的數(shù)學(xué)期望;Xi為冬小麥各級(jí)減產(chǎn)率,pi為各級(jí)減產(chǎn)率出現(xiàn)概率。根據(jù)大數(shù)法則,pi可以通過長時(shí)間序列歷史數(shù)據(jù)的各級(jí)減產(chǎn)率出現(xiàn)頻率估計(jì)。對(duì)于華北平原冬小麥農(nóng)業(yè)保險(xiǎn),λ和μ均取100%。
3.1 減產(chǎn)率模型構(gòu)建
3.1.1 氣象指數(shù)與減產(chǎn)率的關(guān)系分析
圖1 研究區(qū)示意圖
圖2 華北平原各市SPEI和相對(duì)氣象產(chǎn)量)的年際變化
圖3 干旱情況下SPEI和相對(duì)氣象產(chǎn)量)的散點(diǎn)圖
(4)
3.1.2 保險(xiǎn)純費(fèi)率厘定
根據(jù)各站1960-2012年6月份的6個(gè)月尺度SPEI數(shù)據(jù)和不同減產(chǎn)率下SPEI臨界值大小(表2),可以計(jì)算不同減產(chǎn)率范圍所對(duì)應(yīng)SPEI值的累積頻率,并以此得到各市各級(jí)減產(chǎn)率出現(xiàn)概率如表3所示。
根據(jù)上述保險(xiǎn)純費(fèi)率厘定方法章節(jié)2.3中公式(3),可得不同免賠率下保險(xiǎn)純費(fèi)率。當(dāng)免賠率分別為0%、5%、15%時(shí),各市保險(xiǎn)純費(fèi)率如表4所示。
3.2 不同免賠率下,保險(xiǎn)純費(fèi)率的空間分布 由于本研究中的最小地域單位為地級(jí)市,因此最終研究結(jié)果的保險(xiǎn)純費(fèi)率以地市為單元,共37個(gè)。從研究區(qū)冬小麥因旱減產(chǎn)氣象指數(shù)保險(xiǎn)費(fèi)率的空間分布(圖4)可知,在不同的免賠率下,各市保險(xiǎn)純費(fèi)率不同,免賠額度越高,保險(xiǎn)純費(fèi)率越低。同時(shí),在不同的免賠率下,保險(xiǎn)純費(fèi)率的空間分布規(guī)律具有相似性:總體呈現(xiàn)東南低、西北高的特點(diǎn)。在免賠額設(shè)為0%時(shí),各市的保險(xiǎn)純費(fèi)率為1.346%~2.788%(圖4a)。純費(fèi)率小于0.500%的市有0個(gè);純費(fèi)率為0.5%~1.5%的市有3個(gè),為商丘、濟(jì)寧、漯河;純費(fèi)率為1.5%~2.0%的市有周口、天津等18個(gè);純費(fèi)率為2.0% ~3.0%的市有滄州、新鄉(xiāng)等16個(gè)。
表3 各市各級(jí)減產(chǎn)率出現(xiàn)概率%
減產(chǎn)率城市0~10%10%~20%20%~30%30%~40%40%~50%50%~100%鄭州961557691923000000000000開封1923115381923000000000000安陽576938463846000019230000鶴壁384638463846192300000000新鄉(xiāng)192319239615000000000000濮陽370455561852185200000000許昌576996150000000000000000漯河925937041852000000000000商丘576938461923000000000000周口384657691923000000000000駐馬店1153876920000000000000000石家莊384657691923000000000000唐山769238463846000000000000廊坊192357691923000019230000保定769200005769000000000000滄州576938461923192300000000衡水192396151923000000000000邢臺(tái)384657693846000000000000邯鄲185237043704000018520000濟(jì)南769276920000000000000000淄博192357691923192300000000棗莊925992590000000000000000東營454522734545227300000000濰坊769219233846000000000000濟(jì)寧769238461923000000000000泰安384657690000000019230000日照961538461923000000000000萊蕪555637043704185200000000臨沂925918523704000000000000德州1481537041852000000000000聊城769219230000000019230000濱州1153876920000000000000000菏澤740718523704185200000000亳州384657693846000000000000淮北303000006061000000000000北京576919235769192300000000天津192357693846000000000000
在免賠額設(shè)為5%時(shí),各市的保險(xiǎn)純費(fèi)率為1.019%~2.692%(圖4b)。純費(fèi)率小于0.500%的市有0個(gè);純費(fèi)率為0.5%~1.5%的市有聊城、德州等17個(gè);純費(fèi)率為1.5%~2.0%的市有安陽、濟(jì)南等10個(gè);純費(fèi)率為2.0%~3.0%的市有天津、石家莊等10個(gè)。在免賠額設(shè)為15%時(shí),各市的保險(xiǎn)純費(fèi)率為0~2.404%(圖4c)。純費(fèi)率小于0.5%的市有淮北、濟(jì)寧等15個(gè),其中淮北、泰安、邯鄲、滄州、日照的純費(fèi)率為0;純費(fèi)率為0.5%~1.5%的市有鶴壁、德州等13個(gè);純費(fèi)率為1.5%~2.0%的市有安陽、衡水等7個(gè);純費(fèi)率為2.0%~3.0%的市有2個(gè),分別為北京和石家莊。
圖4 不同免賠率下各市保險(xiǎn)純費(fèi)率
表4 各市不同免賠率下保險(xiǎn)純費(fèi)率%
純費(fèi)率城市免賠率0%免賠率5%免賠率15%鄭州182713460481開封230822110481安陽269224041827鶴壁240422111635新鄉(xiāng)278826922404濮陽213019451111許昌173114420000漯河148210190463商丘134610580481周口153813460481駐馬店173111540000石家莊153813460481唐山192315380962廊坊230822111346保定182714421442滄州201917311154衡水201919230481邢臺(tái)201918270962邯鄲240823151759濟(jì)南153811540000淄博211520191154棗莊185213890000東營250022731932濰坊163512500962濟(jì)寧144210580481泰安192317310865日照153810580481萊蕪240821301574臨沂166712040926德州175910190463聊城153811540865濱州173111540000菏澤222218521574亳州201918270962淮北166715151515北京269224042115天津192318270962
本文選擇華北平原的冬小麥作為研究對(duì)象,進(jìn)行了農(nóng)業(yè)氣象指數(shù)保險(xiǎn)方法的研究。主要研究意義在于給出了設(shè)計(jì)氣象指數(shù)保險(xiǎn)的具體做法、步驟,可以為農(nóng)業(yè)部門及保險(xiǎn)行業(yè)在實(shí)際開展農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)業(yè)務(wù)時(shí)提供依據(jù)與支持。氣象指數(shù)保險(xiǎn)本身依據(jù)氣象指數(shù)而不是實(shí)際產(chǎn)量決定費(fèi)率與賠付,相比產(chǎn)量指數(shù)保險(xiǎn)能更客觀的反應(yīng)作物因?yàn)?zāi)受損情況,且有助于提高農(nóng)戶應(yīng)對(duì)災(zāi)害的積極性。同時(shí),本研究中使用的氣象指數(shù)(6月份的前6個(gè)月尺度下的月值SPEI)計(jì)算簡潔,應(yīng)用方便,且與干旱發(fā)生時(shí)冬小麥的相對(duì)氣象產(chǎn)量關(guān)系較好。本研究對(duì)更好的利用農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)移農(nóng)業(yè)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)具有積極意義。
但同時(shí)也應(yīng)注意到,華北平原地區(qū)是我國重要的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū),當(dāng)干旱發(fā)生時(shí),由于灌溉的存在,統(tǒng)計(jì)得到的冬小麥實(shí)際產(chǎn)量并不能完全反映因旱減產(chǎn)量,這會(huì)在一定程度上影響研究區(qū)內(nèi)冬小麥氣象指標(biāo)與減產(chǎn)率之間的定量關(guān)系,使得不同減產(chǎn)率下SPEI臨界值的計(jì)算出現(xiàn)誤差,影響最終結(jié)果的準(zhǔn)確性。
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《災(zāi)害學(xué)》繼續(xù)成為中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD)來源期刊
《災(zāi)害學(xué)》編輯部2017年5月收到中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫的收錄證書,依據(jù)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的理論和方法,通過定量與定性相結(jié)合的綜合評(píng)審,《災(zāi)害學(xué)》雜志繼續(xù)被收錄為中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD)來源期刊(有效期2017-2018年)。
《災(zāi)害學(xué)》編輯部
The Agro-meteorological Index Insurance Products: a Case ofWinter Wheat Drought in North China Plain
LI Ruitao1,2, LIU Jinghui3, ZHOU Hongkui1,2, ZHANG Cunjie4, DUAN Juqi4and WU Jianjun1,2
(1.KeyLaboratoryofEnvironmentChangeandNaturalDisaster,MinistryofEducation(MOE),BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China;2.FacultyofGeoqraphicalSciencc,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China;3.DepartmeitofEconomicManagement,InstituteofDisasterPreventionScienceandTechology,Sanhe065201,China;4.NationalClimateCenter,ChinaMeteorologicalAdministration,Beijing100081,China)
NorthChinaPlainisthemainwheatproducingarea,butalsothedrought-pronearea.Thestudyofagro-meteorologicalindexinsuranceproductscanprovidethebasisfordetermininginsuranceratesindifferentareas,andsupportthefurtherdevelopmentofagriculturalinsurance.Anappropriateagro-meteorologicalindexwhichcouldindicatethegrowthofwinterwheatunderdroughtconditionsisselectedfirstlyinthispaper.Andbymeansofthecorrelationsbetweenthereductionofwinterwheatproductionandtheindex,thethresholdsoftheagro-meteorologicalindexweredeterminedfordifferentreductionlevels.Theprobabilityofriskinwinterwheatreductionatdifferentlevelswascalculatedbyusinglongtimeseriesmeteorologicaldata,andamodelofreductionofwinterwheatoutputwasestablished.Basedonthat,thepurepremiumrateofinsuranceweredeterminedfinally.Theresultsshowthat,thepurepremiumratesvaryfrom1.538%to3.173%whenthedeductibleamountequalsto0%,andtheyarehigherinthenorthwestandlowerinthesoutheast.
agriculturalinsurance;agro-meteorologicalindexinsurance;SPEI;NorthChinaPlain
2016-11-27
2016-01-05
公益性行業(yè)科研重大專項(xiàng)(GYHY201506001-6);國家國際科技合作專項(xiàng)“重大干旱災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)合作研究”(2013DFG21010);國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒鈱?duì)植被水分脅迫的響應(yīng)研究”(41671424)
李睿濤(1991-),女,山東日照人,碩士研究生,主要從事旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究. E-mail: melrt@mail.bnu.edu.cn
武建軍(1971-),男,陜西神木人,博士,教授,主要從事災(zāi)害遙感監(jiān)測與風(fēng)險(xiǎn)管理研究. E-mail: jjwu@bnu.edu.cn
10.3969/j.issn.1000-811X.2017.03.036.]
X43;S16;F842.6
A
1000-811X(2017)03-0216-05
10.3969/j.issn.1000-811X.2017.03.036
李睿濤,劉京會(huì),周洪奎,等. 華北平原冬小麥因旱減產(chǎn)氣象指數(shù)保險(xiǎn)產(chǎn)品研究[J]. 災(zāi)害學(xué),2017,32(3):216-221. [LI Ruitao , LIU Jinghui ,ZHOU Hongkui ,et al. The Agro-meteorological Index Insurance Products:A Case of Winter Wheat Drought in North China Plain[J]. Journal of Catastrophology,2017,32(3):216-221.