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信息扩散对农业风险评估的影响

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研究现状

如何科学有效地评估自然风险对农业的影响是保险理论界、灾害学界和农业科学界一直以来研究的重要课题。纵观已有农业自然风险评估的研究文献,风险评估几乎全部采用了量化评估的方法,区别只体现在采用了不同的量化评估方法上。按照所采用的数据的不同,将已有研究归为3类:第1类是基于灾情数据的评估方法,即利用受灾面积、成灾面积、绝收面积等灾损数据进行风险评估。该方法的优点是数据资料易得,评估方法较直观且能反映灾情程度。其不足之处是自然风险对农业生产的影响存在一定的滞后性,且受人为因素的影响,获取的资料存在不确定性,可造成对灾情风险评估的不准确性。第2类是利用产量数据进行风险评估。该方法的优点是可将风险单位细化到县级,并可分作物进行研究,这是第1类方法所不具备的,因为第1类方法的研究单位只能是省级,并且不能分作物进行研究。其缺点是由于各地区的统计制度不一致,历史数据较少。第3类是利用降雨量等气象数据进行灾情评估。该方法的优点是数据资料详实,评估结果客观;不足之处是灾情程度与水利设施、土壤性质、农作物的抗灾能力等其他因素有关,因而评估结果也具有一定的片面性。在对农业自然风险进行评估的过程中,对随机损失变量的大小及其概率进行科学估算是主要挑战。早期研究多采用参数估计法测算农作物产量损失风险,该方法假定损失随机变量服从某一具体分布,然后根据样本数据进行参数估计。该方法的弊端是由于灾害系统过于复杂且当样本不多时,要给出合乎情理的概率分布并不容易。因为很难准确判断由于灾害造成的损失究竟服从哪种分布。也就是说,人们无法明确其分布的具体形式,如正态分布、指数分布或者是其他形式的分布。参数估计的另一个问题是,未合理地将概率分布限制在灾害指数的有效论域之内,常常出现p(x1)≠0的情况。近年来,研究者利用非参数方法对农业风险分布进行了研究,提出了多种确定农业风险分布模型的方法。非参数方法是根据样本数据对所寻找的分布通过直方图来进行描述,或者根据样本数据利用某种非参数方法如非参数核密度估计方法或最临近估计方法对所求的分布进行密度估计。该方法的缺点是由于有记录的灾害统计数据并不多,所以灾害损失的样本量相对较小,而在小样本的条件下进行的非参数密度估计必然缺乏稳健性。

研究方法

鉴于参数估计方法和非参数估计方法在农业自然灾害风险评估中的不适用性特点,该研究欲寻求新的方法对农业自然风险进行科学评估。该种新方法将尽量做到:①在估计损失概率的过程中事先不设定损失的具体分布形式;②适合于小样本情况。非参数核密度估计的信息扩散方法正满足了上述2点要求,是为了弥补信息不足而考虑优化利用样本模糊信息的一种对样本进行集值化的模糊数学处理方法。信息扩散方法被引入灾害风险评估后,被广泛用于洪涝灾害、气象灾害、火灾和地震等灾害风险的评估。信息扩散方法的提出源于观测样本可能存在的信息非完备的特性。该方法认为,某个样本数据所带的信息并不仅反映某一个样本点的信息,而是带有整个样本空间的所有样本点的信息。因此,在得到一个具体的样本数据以后,将这种样本数据看成是样本空间的一个模糊子集,在具体的计算过程中必须将该样本点所带的信息扩散到整个样本空间,或者说分配到整个样本空间中的每一个样本点。当所有样本数据的信息分配完成以后,样本空间中的每一个样本点都带有全部样本数据的信息,从而形成样本信息在样本空间中的一个分布,该种分布即所寻求的农业自然风险的损失分布。

模型、数据处理及实证结果———以内蒙古干旱风险评估为例

内蒙古是我国粮食主产区之一,也是农业自然灾害最严重的地区之一。在1995~2010年的16年间,内蒙古年均农业旱灾受灾率达37.24%,年均农业旱灾成灾率达22.42%,干旱风险是内蒙古农业经济稳定发展的主要制约因素之一。

1理论模型设作物旱灾风险指数的基础论域为U={u1,u2,…,um},u∈[0,1],某地区第i年的旱灾风险指数的样本观测数据为xi,i=1,2,…,n。设xi的信息按正态分布规律扩散给样本空间中的每一个样本点uj,其扩散模型为:然后可根据文献[6]的处理过程进行相应的作物旱灾风险评估。

2数据及实证结果研究数据来源于各年《中国农业统计年鉴》和《中国统计年鉴》,由于这2种统计年鉴中的灾情数据都未区分所受灾害的具体作物品种,因此,该研究分析也未区分具体作物种类。根据《中国农业统计年鉴》得到的1995~2010年的内蒙古农作物旱灾受灾和成灾数据,进行如下处理:具体数据见表1。考虑到便于编程处理和计算精度,把旱灾风险指数的论域分成100个等分,使用信息扩散法来计算旱灾受灾率和成灾率,即令m=101,U={u1,u2,…,u101}中的u1,u2,…,u101分别为0,0.01,0.02,…,1。通过计算可得旱灾受灾率和成灾率的概率。再算出农业旱灾率和成灾率超过某个阈值的超越概率,结果见表2和表3。

根据1985~2011年的统计数据计算了内蒙古地区农业旱灾风险,结果表明:在内蒙古地区旱灾年年发生,且农作物受损程度较大,受灾程度主要集中在60%以内;受损程度超过60%以上的可能性很小。内蒙古旱灾风险对农业生产的危害是相当严重的。具体而言,内蒙古每年都会遇到旱灾受灾率为15%的干旱风险事件;每2年一遇旱灾受灾率35%的灾害事件;每5年遭遇一次旱灾受灾率为55%的灾害事件;几乎每10年发生一次受灾率为60%的干旱灾害;旱灾受灾率超过80%的概率极低,为百年一遇的灾害事件。内蒙古今后每年都会发生旱灾成灾率强度大于5%的灾害事件,成灾率大于50%的灾害事件发生概率极低。

结论

对农业自然风险的评估所面临的最严峻的挑战就是数据约束。该研究基于信息扩散理论,在有限信息的情况下对内蒙古干旱风险进行了量化评估。从风险评估的实证分析可知,信息扩散法具有操作简便、要求的数据量少以及评估结果的意义明确等明显优势,能够为政府和保险机构的风险决策提供依据。该研究表明,信息扩散方法在农业自然风险评估中具有较好的适应性。但不能忽略模型存在的问题和可能的影响。在今后的研究中,考虑到农业自然灾害风险的复杂性,有必要与其他方法结合以提高评估结果的有效性。

作者:包双宝凤兰单位:内蒙古工业大学理学院

信息扩散对农业风险评估的影响责任编辑:陈老师    阅读:人次