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1、M ay, 1998A C TA GEO GRA PH ICA S IN ICA农业气象灾害风险分析初探杜 鹏李世奎( 中国气象科学研究院, 北京 100081)提 要 为了从经济效益方面描述农业气象灾害, 本文在农业气象灾害风险体系的基础之上定义了风险链以及风险体系两个风险度, 并简略地分析了农业气象灾害风险的特点和分析方 法, 同时还阐明了进行农业气象灾害风险决策与风险管理的基本方法。关键词 农业气象灾害 风险分析 农业气候资源评价前言1农业生产作为一种经济行为, 是在一定的风险之上进行的, 由于各种风险 (社会的和自然的) 影响, 对于农业生产经营者可产生两种不同的后果: 在有利的条件下
2、达到预定的 经济目标或者损失较小, 在不利的条件下付出风险代价。 各种农业生产方案, 由于生产要 求和气象条件的矛盾性可导致多种农业气象灾害, 从风险的角度来说, 农业气象灾害是农 业风险的重要来源, 这就为我们从风险的角度研究农业气象灾害提供了现实的基础。以往对农业气象灾害的研究多侧重于灾害发生的机制和规律, 即使有一些关于灾害影 响的定量化研究, 也多以减产量或减产百分率作为评价指标。 这种方法有两方面的不足: 一 是无法反映灾害对经济效益的影响, 二是不同作物以及不同灾害类型之间缺乏可比性。 本文提出的风险分析方法旨在以上两方面做一些有益的探索。 2 农业气象灾害风险的基本概念211农业
3、气象灾害风险概念的引入风险 (R ) 概念的提出首先是在经济领域,是指人们对未来行为决策及客观条件变化的不确定性, 由此可能引起的后果, 此后果与预定目标发生多种负偏离的综合1 , 用数学公式表示为: R = f 1 (D , S )式中f 1 为风险函数, D 为人们的决策集合, S 为客观的状态集合。(221)可见风险空间是由决策空间和状态空间结合而成的。 决策空间可由人们自由选择, 而 状态空间包括两个方面: 一是事件发生的概率, 二是事件引发的后果。 农业生产对自然环 境条件有强烈的依赖性, 环境条件的不适必然会给农业生产带来损农业部农业资源区划司资助项目, 项目名称: 中国农业气象灾
4、害风险评价及保险区划 ( P ro jec t t it le: R isk a sse ssm en to f C h ine se ag ro 2m e teo ro lo g ica l d isa ste r s and in su rance d iv isio n) 。 来稿日期: 1996203; 收到修改稿日期: 1997201。失; 另一方面作物在长期适应与演化过程中, 逐渐形成了自身对环境条件的要求。 因此从风险的角度来看, 农业生产面临的风险程度的高低与两大因素有关: 第一是农业决策, 包 括耕作制度的确立、 品种选择以及播种、 施肥、 收获等环节的技术规范。 第二是本年
5、度环 境条件的优劣, 主要包括气象条件、 土壤条件、 市场条件等。因此对于农业风险, 我们可以作如下定义: 农业风险就是在农业生产过程中, 由于农 业决策及环境条件变化的不确定性而可能引起的后果, 此后果与预测目标发生多种负偏离的综合, 这里负偏离的多样性是和农业生产目的的多样性相对应的, 从中可以看出农业风险(R a )的大小与两类因素有关: 一是农业决策(D a ) ;二是农业环境条件(S a ) ,用数学公式表示为:R a = f 2 (D a , S a )(222)但是由于农业系统结构复杂, 环境因素众多, 所以确定农业风险有很大难度。 为降低分析难度, 可针对特定的农业生产方案,
6、仅研究由于不利的气象条件而形成的风险, 即农 业气象灾害风险, 其定义如下: 对于特定的农业生产方案, 在当前市场状况下, 由于不利 的气象条件而引起的后果, 与预定目标发生多种负偏离的综合称为农业气象灾害风险。 由 于是针对特定的农业生产方案和当前市场状况, 农业决策和市场状况相对稳定, 同时考虑 到土壤条件在年际间变化不大, 可认为农业气象灾害风险与以下两类因素有关: 一是各种气象条件出现的概率 (M ) ; 二是各种气象条件下作物的利润状况 (P ) , 用数学公式表示为:R am = f 3 (M , P )212农业气象灾害风险体系有关概念(223)在农业气象灾害风险分析过程中, 用
7、风险体系来描述单一作物在生产过程中可能遭受的农业气象灾害, 以及各种灾害对作物的影响过程,图 1 为珠江三角洲芒果生产主要农业气象灾害风险体系。图1 珠江三角洲芒果生产主要农业气象灾害风险体系F ig . 1 The risk sy stem of agro- m eteo ro logica l haza rds in fo r m ana s in Zhu jiang D elta风险后果 生长 受阻本年 义欠 收或无收风险事件1 12月中旬至次年2月上旬 叶片枯黄, 枝条树干受冻风险要素 细胞 水分散失 细胞 内外结冰风险源 出 现零度 以 下低温事件1 采果至12月中旬事件2 2月上旬
8、至4月初事件3 3月底至7月初风险后果 受粉不 良, 座果 低, 影 响产量风险事件2 4月初至4月底 开花 少, 花性比低风险要素 花芽 分化不良 花器 活性低风险源 花期 持续低 温阴 雨天气采 果204地理学报53 卷图中事件为时段和该时段内作物生长状况的二元组合, 作物从播种到收获的整个过程可理解为若干个事件在时间上前后串联的形式, 事件的划分主要依据作物生长的阶段性和 作物生理需求的相对稳定性。 在实际生产中, 并非所有的事件都会成为风险事件, 事件与 风险事件的区别主要在于作物在该时段的生长状况: 如果在事件相应的时间间隔内可能出 现使作物减产的生长状况, 则为风险事件。 将播种到
9、收获的所有事件和风险事件按时间顺 序串联起来即是单一作物层次上的风险体系。 风险事件展开可得到一条风险链, 包括风险 源、 风险要素、 风险事件以及风险后果四个部分。风险事件是指农业生产过程的某一特定时段内, 在作物体上可能发生的对农业生产造 成风险的不确定事件, 比如植株叶片凋萎、座果率低、果实腐烂均为农业生产的风险事件。 风险要素是产生风险事件的深层次原因, 比如植株叶片凋萎可能是由于土壤水分供应不足, 或者是由于根系吸收率低造成的。 风险源则是风险要素的深层原因, 它也是产生风险事件 的根本原因。 比如土壤保水性差、 降水量少以及土壤蒸发旺盛都可能造成土壤水分不足, 这 些根本原因即是风
10、险源。 风险后果是指风险事件发生以后, 对农业生产造成的多种不利影 响的总称。从风险事件可分解出多个风险要素, 而一个风险要素又可能是多种风险源的结果, 但 在实际情况下, 从风险源到风险后果总有一条起主导作用的轨迹, 这条轨迹正构成了风险 分析的基础。针对图 1, 可作相应的分析: 在芒果的整个生长周期内, 在越冬期和开花期可出现两种 不同的风险事件, 它们分别由越冬期的极端低温和开花期的持续低温阴雨天气造成, 使得 芒果生长受阻和座果率下降, 最终导致减产。 由此组成的风险体系是芒果风险分析的出发 点。必须强调指出: 以上概念具有很强的相对性, 对某一研究领域的风险事件, 相对于另 一研究
11、领域可能是风险后果, 或者是风险要素, 甚至是风险源。213 风险度 与农业气象灾害风险体系相对应可定义风险链和风险体系两个层次的风险度。 风险链 层次上的风险度可用下式计算:x ax 0R am = 1 - f (x ) dx = f (x ) dx(224)x 0x b 式中x 0 为目标产值, x a 为最优产值, x b 为最不利产值, f (x ) 为产值 x 的概率分布函数, 所以计算风险链层次上的风险度必须知道两方面信息: 一是各种气象条件下作物的利润情况, 二是各种气象条件发生的概率。 风险度愈大, 表示某种农业气象灾害将造成某一量级 损失的可能性越大。 对每一种农业气象灾害,
12、 均可用风险度来表征其对农业生产的影响程 度, 风险度大小的差异也正反映了各种农业气象灾害对农业生产影响程度的差异, 这就为 不同作物、 不同灾害的比较建立了共同的标准。由于风险度与可靠度之和等于 12 , 而且串联系统的可靠度等于各独立风险链可靠度的乘积3 , 所以当求得了各条风险链的风险度之后, 就能很方便地求得风险体系的风险度,这正是用风险体系描述单一作物生长过程的优越性所在。设各风险链的风险度为 R am 1 , R am 2 ,风险体系的风险度 F s 为:,R am n ,则由这几个风险链构成的农业气象灾害F s = 1 -(1 - R am 1 ) (1 - R am 2 ) (
13、1 - R am n )(225)风险体系层次上的风险度, 综合反映了当地气象条件对某一作物造成的风险的大小, 它 是从气候资源的不利一面 (即农业气象灾害) 对气候资源加以定量评价, 分析结果对于农 业生产宏观决策具有重要的参考价值。农业气象灾害风险的特点3农业气象灾害风险属自然风险范畴, 除具有客观性、 不确定性、 潜在性和可测性等一般风险特征外, 还具有自身的特点。( 1) 农业气象灾害风险结果的单一性 气象条件对农业生产的影响有两种不同的结 果: 当处于有利的气象条件时, 作物生长状况良好, 产量高, 形成正偏离; 而当不利的气 象条件发生时, 作物受害, 产量降低, 构成负偏离。 农
14、业气象灾害风险结果的单一性是指 农业气象灾害风险为纯风险, 只有单一的风险结果, 一旦发生农业气象灾害, 绝大多数形 成负偏离。(2) 农业气象灾害风险分类层次的多样性农业气象灾害风险具有多种分类方式, 按致灾因子分有农业干旱风险、 农业洪涝风险、 农业霜冻风险等等。 按承灾体分有农业、 牧业、林业、渔业几大风险, 农业风险的承灾体主要是作物, 包括各种粮食作物、经济作物。 按作物生育阶段分, 小麦有越冬冻害风险、 拔节期的晚霜冻害风险、 灌浆乳熟期的干热风风险等等, 水稻有育秧期的烂秧天气风险、 抽穗开花期的寒露风风险等等。(3) 农业气象灾害风险的可比性对同一层次不同的风险源, 风险度为它
15、们提供了共 同的标准, 通过比较风险度的大小, 可反映不同农业气象灾害对农业生产的影响程度。农业气象灾害风险分析过程4农业气象灾害风险分析过程可分为定性分析和定量分析两个阶段, 定性分析重在建立 风险链,(1) (2) (3)(4)进而为单一作物确立风险体系, 并且回答如下一些题:采用何种指标形式衡量灾害的强度? 灾害发生后, 对风险事件的影响途径是什么? 风险事件的具体形式如何, 作物后期的生长对风险事件有无恢复作用?作物对该种灾害有无抗御能力, 如有, 抗御能力与哪些因素有关?定量分析旨在计算风险链以及风险体系的风险度, 其核心是建立农业气象灾害风险分析模型。分析模型的建立包括三个步骤: 概念模型设计阶段, 在对华南几种优质水果作 农业气象灾害风险分析时, 我们建立了如图 2 所示的概念模型, 其中灾害子模型主要描述 灾害的发生的规律, 并包括一些与灾害有关的信息, 抗灾性能模型主要描述抗灾性能的影 响因素及其相互之间的关系, 价值子模型描述农业生产过程中作物价值的变化以及灾害发 生时对作物价值的影响; 价值子模型的扩充阶段, 价值子模型分析系统最重要的组成成 分, 其建立应立足于某一作物生长模型之上, 用作物生长模型描述的干物质积累过程来
