苹果低温冻害气象指数保险产品设计研究

1 导论

1.1研究目的和意义

我国作为世界上最大的农业国之一，农业气象灾害对我国粮食等农作物的影响越来越大，为了做好我国农作物质量的安全和农民收入增加，我国自 2004 年起大力开展政府引导、政策支持、市场运作、农民自愿;为指导的政策性农业保险。近几年随着极端自然灾害的不断发生，我国的各种低温冻害发生的频率呈现不断上升的趋势，加之我国的农作物种植结构处于转型期，使得一些特定的农作物遭受低温冻害的风险不断增加。虽然我国针对农业气象灾害的不断发生开展了政策性保险，但由于传统农业保险中具有的技术和管理问题，如道德风险和逆选择的较难防范、灾害发生后定损的难度等，这些问题导致了保险公司不敢保、农户不想保;的局面。深究其因发现，传统农业保险中的技术和管理难题使得农业保险公司的成本高企，赔付率居高不下，因此使保险公司对农业保险的兴趣不高；同时由于对农业保险条例和细节的不清楚，农户根据自身经验进行投标或是不投保。为了消除传统农业保险的弊端，产品的创新已成必然。根据对国外农业保险的研究发现，以指数以基础的农业保险能有效克服传统农业保险的弊端，而且具有明显的经营优势如气象数据来源于可靠的第三方机构、承保与理赔相对简易、产品结构清晰、易于在市场上流通等。虽然气象指数保险在发达国家及较多发展中国家取得一些成绩，但我国对气象指数保险产品的研究较少。山东省地处我国华北平原，东临渤海海湾，具有温暖的暖温带季风气候。同时山东省是我国重要的粮棉生产基地，其中玉米产量为全国第一，小麦、花生、棉花和苹果排名第二。但由于山东省所处的位置，因此其自然灾害种类多且发生自然灾害的频率较高，农业气象灾害风险较高。气温下降到-2℃以下，苹果陆续出现一级冻害，即秋梢未受冻而叶片出现轻微卷曲；二级冻害，即秋梢受冻，其上叶片失水发黄、干枯；三级冻害：即夏秋梢受冻，其上叶片失水发黄、干枯。气温下降到-3.2℃～-5℃，苹果陆续出现四级冻害：即多年生枝受冻，形成层、韧皮部变黄褐色，失水干缩死亡；五级冻害：即主干和树冠多年生枝受冻，韧皮部、形成层、木质部均变黄褐色，失水干缩死亡。因此本文将以研究山东省农业低温气象指数保险产品的设计与应用问题来应对苹果低温冻害。

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1.2国内外研究综述

对于对气象指数保险概念的界定最早出现于 1990s 后期，经过一系列的发展，对于对气象指数保险的界定也不尽相同。一般认为气象指数保险（Weather-indexed insurance、weather index insurance、Index Insurance for Weather Ris）是指，通过将与农作物产量相关的一种或几种自然灾害进行指数化关联，即每种气象灾害产生的损失与这种灾害相关联的指数进行对应，然后保险合同采用以这种指数为触发值进行保险产品的设计，最终在灾害发生时使投保人获取相应标准的补偿。通过对气象指数保险的资料进行研究发现，国内外对气象指数保险研究的切入点较多，为了更好的结合本文的研究需要，对于对资料的选取仅从天气指数保险产品设计和应用性两个角度来进行阐述。气象指数保险的理论研究最早起源于国外，他们分别从不同角度对气象指数保险进行研究和探析，其中国外主要的研究学者包括 Sees erry（2000）、Mahul（2009）、TheWorld Ban（2007、2021）、Lotsch and Alex（2021）、David Hatch（2021）、Casey Brownand ames W. Hansen（2008）、Christian Aid（2021）等。为了阐述气象指数保险的优越性，Olivier Mahul（2021）、Henry . BagazonzyaAndRenate locppinger Todd（2009）、World Ban（2021）、Margaret Arnold（2021）分别从气象数据获取的难易度、灾害发生后的核损及理赔、交易成本方面进行研究，他们认为气象指数保险在打破传统农业保险的禁锢下还有其他优点，如理赔核损的简易快捷、减少公司的理赔勘察等费用、缓和保险公司与农户之间理赔的尴尬局面、理赔更加公平公正、气象指数保险能扩大人们对农业保险的交易范围等。

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2 国外农业气象指数保险产品的设计与实践

2.1 农业气象指数保险产品设计的步骤

在进行农业气象指数保险产品设计之前，需要判断该地区是不是符合气象指数构建的条件，因此可以由国家政府、保险公司和社会其他组织进行共同对某一点地区进行科学评估。这些评估包括对气象风险的确定、气象对农作物产量的影响、农民对保险的需求意识等，通过这些评估能确实并判断农业气象指数保险的需求情况。通过对地区农作物损失和气象因子的关系之后，首先将这些气象风险对农作物产量的损失进行权重计算以此确定对农作物产量影响最主要的气象因子，然后结合以往历年农作物产量和灾害情况确定赔付的依据。在对气象指数保险产品设计的一个重要环节是对构建好的产品进行合理的定价，不仅要照顾农户的利益，同时也要兼顾保险公司的利润，因此气象指数保险产品的保险需要取决于气象指数的统计分布。为了做好合同的定价需要从一下几个方面做起，首先需要完善数据的完整性和准确性，由于气象指数保险需要多年的气象资料和午后资料等数据，由于气象站的完善不足，使得一些资料残缺不齐，因此运用计量模型对数据进行分析和研究；其次由于农作物的产量不是单纯的受一种气象灾害的影响，同时业余环境、科技水平、农民劳动力投入量等的影响，这些影响会对数据的联系性和有效性进行影响，因此需要对现有模型下的有重大变化的数据进行清理；再次是为了是模型正常的使用，在清除不合理的数据之后需要将缺失的数据进行调补，如用 ARIMA 模型进行短期农作物产量的预期；最后需要将特定天气发生的频率和产量等因素进行关联，以确定适当的保费。同时在保险费率制定的时候需要综合考虑多个因素来决定费率，如保险公司的成本、溢出风险的考虑等，这些都决定保险费率不单纯的依靠保险费率。

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2.2 国外气象指数保险实践

在 20 世纪 20 年代开始，日本、美国、德国等国家开始重视农业问题，这些国家相继制定出台了相关的农业保险法和农业保险条例。但在实践中发现，传统的农业市场面临由信息不对称造成的道德风险、逆向选择及系统性风险、依赖政府政策支持等弊端。为了消除这些弊病，国外的专家学者自 20 世纪 30 年代开始对农业保险的理论研究。其中印度学者 Charavarti 在 20 世纪 30 年代提出了指数保险概念，此后芝加哥大学的Harold Halcrow 在 20 世纪 40 年代进一步完善。指数保险一般分为天气指数保险和区域产量指数保险。区域产量指数保险最早于1952 在瑞士提出并于 1961 年开始实施，其后加拿大魁北克省在 1977 年推出了区域产量保险项目；在 20 世纪 90 年代之后，美国国会委员会及农业部先后提出区域产量保险概念，并进行了区域产量试点计划即 GRP（Group Ris Plan）项目，它是以县域产量作为赔付标准。1994 年，美国 27 个州的 1875 个县采用了区域产量保险合同，保险产品涉及小麦、玉米、大豆、高粱、棉花、燕麦、饲料和花生 7 个主要农产品（Sees，1997）。

3.国内农业气象指数保险案例与借鉴 .... 19

3.1 国内农业气象指数保险产品案例...... 19

3.2 国内气象指数保险产品的借鉴意义......... 24

4. 单因子气象指数保险产品设计的原理与技术 ......... 26

4.1 单因子相对气象产量的确定....... 26

4.3 单因子气象指数模型的建立....... 27

4.4 保险纯费率的计算......... 28

4.5 纯保费的风险修正......... 29

5.山东省苹果低温气象指数保险产品的构建 ..... 30

5.1 研究概况.... 30

5.2 数据来源.... 32

5.3 山东省苹果低温指数的构建....... 32

5.4.苹果低温保险纯费率的厘定....... 46

5.5 气象指数保险合同设计........ 52

5 山东省苹果低温气象指数保险产品的构建

5.1 研究概况

山东是继陕西之后我国苹果第二大产区，同时苹果也是山东农业的主要经济作物之一，是山东省果农的主要经济收入来源之一。据统计，2021 年山东苹果产量 8379378吨，总面积达到 276267 公顷1。苹果作为山东省的重要经济作物，其产量受气象因素影响较大，通过对苹果的生长过程发现，苹果对温度较敏感，尤其春季的倒春寒;对苹果的生长、发育影响最大。随着全球变暖，各地气象灾害发生的频率逐渐增加，苹果花期遭遇低温发生的概率越来越大，严重影响了苹果的质量、产量、成品率及座果率。进入四月份，我国北方大部分处在冷暖空气交汇时期，经常出现倒春寒;现象，而这个时期的苹果树对温度的敏感程度最高，因此极易造成果树大面积低温冻害的发生。为了消除低温冻害对果树产量、质量的负面影响，保障果农的收入和提高国家经济作物安全，我国从 2004 年加大对农业保险的支持力度。但由于传统的农业保险存在管理难题和技术难题，不能很好的协调处理保险公司与投保人之间的分歧及矛盾，因此本研究借助国际上最新的天气指数保险方法对山东省苹果低温冻害的保险产品进行设计研究，通过对山东省苹果主产区的历年最低温度分布及苹果冻害发生情况研究，设计出以苹果低温为标准的保险指数产品。

结论

在全球极端自然灾害不断加强的前提下，气象灾害对经济造成的损害越来越大。我国作为农业大国气象灾害频发，其中低温冻害对我国农作物造成的损失越来越大，如何有效的减少灾害对我国经济的损失迫在眉睫。气象指数保险打破传统农业保险的禁锢，能最大限度的减少气象灾害对我国的影响。本文在研究和总结国内外研究现状的基础上，结合山东省实际情况，以山东栖霞市的苹果为研究对象，根据苹果的产量、气象资料和开花期资料，提出了构建山东省苹果气温气象指数保险的做法，主要研究结论包括：

（1）根据苹果历年受灾情况确定苹果花期低温冻害为影响苹果产量的最主要气象因素，并根据历年产量和气象资料运用逐步回归法建立趋势产量，并对其进行计量检验。为了更好的展现低温与产量的关系，分别将相对气象产量与气温、暴雨、干旱等气象灾害进行相关性检验，最终分离出低温作为影响苹果产量的主要因子。

（2）根据物候资料并结合苹果相对气象产量，将苹果低温冻害风险分为三个等级并分别计算各灾害等级的概率分布值，最后结合单产减产率和低温的关系进行苹果低温指数合理性的检验。

（3）费率是保险产品设计的重要组成部分，在计算保险费率时本文根据国内外的研究方法分别采用四种单产分布模型分布对费率进行计算，最后根据模型分布特点及栖霞实际情况确定 weibull 分布为最优模型。

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参考文献(略)