一种冬小麦干热风保险天气指数计算方法技术

本发明专利技术公开了一种冬小麦干热风保险天气指数计算方法。该方法包括：提取出现干热风的原始数据；划分冬小麦灌浆前期、中期和后期三个阶段，及各阶段的历史平均持续天数；筛选灌浆不同阶段出现干热风年份的对应原始数据，确定干热风造成的减产率；构建干热风保险天气指数；根据减产率和干热风保险天气指数的关系构建回归模型，确定天气指数保险费率；结合干热风灾害风险区划结果，确定保险天气指数的修订费率。本发明专利技术对冬小麦气象产量进行了分离和分段处理，将灌浆期气象灾害的影响提取出来，有利于科学识别单一灾种对产量造成的影响；弥补了小麦生长后期缺乏保险指数产品的现状，对规避冬小麦干热风灾害风险、保障种植户的经济利益有积极意义。

【技术实现步骤摘要】
一种冬小麦干热风保险天气指数计算方法
本专利技术涉及农业保险
，更具体的涉及一种冬小麦干热风保险天气指数计算方法。
技术介绍
干热风是冬小麦生长后期危害籽粒灌浆最严重的农业气象灾害，也是影响我国北方小麦稳产高产最主要的农业气象灾害之一，对小麦的千粒重和产量影响很大。河南省是冬小麦干热风频发的省份，据历史资料统计，近50年轻、重干热风发生台站数占总站数的63.7和30.2％，平均天数为1.9天和0.5天，发生频率分别为64％和23％。近年来，干热风发生有加重趋势，2013年5月12-13日，5月19日，河南省西部和西北部出现重干热风，使焦作、三门峡部分地区产量降低；2017年5月，河南省部分县(市)遭受了10-13日、17-19日、25-28日3次干热风天气过程，造成局地小麦千粒重降低2-5克。由于干热风灾害预警时效相对较短，且小麦进入灌浆期后，可采取的防范措施有限，灾害发生后往往造成较大经济损失。农业保险是转移农业气象灾害风险的重要途径，可为农户在一定程度上分担灾害经济损失，也是提高农业减灾能力的有力措施之一。天气指数保险是农业保险的一种新型式，是指将保险标的产量或损失与一个或者几个气象要素形成的指数(天气指数)结合起来，依据不同的指数等级进行赔付的保险形式。天气指数保险的理论研究开始于20世纪90年代末，其产品最早于1997年在美国得到应用。21世纪初，在联合国粮农组织(FAO)和世界银行(WorldBank)的推动下，农业天气指数保险产品开始在发展中国家大范围试点与推广。我国学者主要从2000年以后陆续开展了天气指数保险研究，近年来发展迅速，如针对浙江省柑橘的冻害天气指数保险，针对浙江茶叶的霜冻天气指数保险，针对陕西苹果花期冻害的天气指数保险，针对水稻的农业气象天气指数保险；针对冬小麦、水稻和玉米生育期主要灾害的天气指数保险等。这些天气指数保险产品已得到推广应用，并取得了较好的服务效果。同时，中国气象局于2015年将农业保险气象服务作为气象为农服务“两个体系”建设的重要内容，在安徽和内蒙古开展天气指数保险服务试点工作，进一步说明天气指数保险已成为我国农业生产气象灾害风险规避和损失降低的重要途径和发展方向。目前我国已有的小麦天气指数保险产品既有针对全生育期干旱、霜冻等灾害的综合影响，也有单一针对主要生育期干旱灾害进行的指数设计，但是，能够为小麦后期提供生产保障的天气指数产品还较为缺乏。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种冬小麦干热风保险天气指数计算方法，用以解决现有技术中存在的问题。本专利技术实施例提供一种冬小麦干热风保险天气指数计算方法，包括：提取与气象台站对应区域内冬小麦抽穗普遍期至成熟期的逐日日最高气温、14时相对湿度和风速的原始数据，并将出现干热风的原始数据提取出来；将灌浆时期划分为灌浆前期、中期和后期三个阶段，并确定三个阶段各自的持续天数；对冬小麦气象产量进行分离和分段处理，提取灌浆期气象灾害影响的减产率；将灌浆不同阶段出现干热风年份的对应原始数据筛选出来，确定灌浆期干热风造成的减产率；构建干热风保险天气指数；根据减产率和干热风保险天气指数的关系构建回归模型，确定天气指数保险费率；结合干热风灾害风险区划结果，确定保险天气指数的修订费率。进一步地，所述确定小麦灌浆前期、中期和后期三个阶段各自的持续天数；具体包括：将小麦灌浆过程划分为灌浆前期-即子粒渐增期、灌浆中期-即快速增长期，及灌浆后期-即缓慢增长期三个阶段；采用Logistic生长曲线拟合小麦籽粒增重的过程：其中，y为千粒重，t为开花后天数，A代表最大千粒重，B和k是待定参数；对Logistic方程求导数，即得小麦籽粒的灌浆速度方程：令t1和t2分别代表小麦灌浆从子粒渐增期过度为快增期，以及从快增期过度到缓增期的节点，因此对灌浆速度方程V(t)求二阶导数并令之为0，即可求得灌浆速率在t坐标上的两个拐点：由于机械化作业大部分地区冬小麦均在完全成熟时收获，故在此假定收获期即为灌浆终期t3，利用SPSS确定Logistic方程参数，求出灌浆前期T1-即小于t1、中期T2-即t1～t2、及后期T3-即t2～t3的持续天数。进一步地，所述将灌浆不同阶段出现干热风年份的对应原始数据筛选出来，确定灌浆期干热风造成的减产率；具体包括：利用三次多项式对各农业气象观测站的历史产量序列进行拟合得到趋势产量YP，将实产减去趋势产量即为气象产量Yw，Yw可以看成是抽穗前的气象产量Yw1和灌浆期的气象产量Yw2的和，因此：Yw2＝Yw－Yw1Yw1的求解：在产量构成的三要素中，穗密度和小穗数主要由抽穗前的气象要素决定，根据农业气象观测站记录的穗密度和小穗数，求其乘积即为抽穗前期产量的贡献量，以YH表示，利用YH的历史资料序列，参考Yw的求算方法，即可得抽穗前的气象产量Yw1；对求算出的Yw2按照减产年和正常年进行分类，在减产年中，将灌浆不同时期出现干热风年份的对应资料筛选出来，作为干热风典型年的资料样本，对于干热风典型年，|Yw2|/YP即为灌浆期干热风造成的减产率。进一步地，所述构建干热风保险天气指数的表达式如下所示：其中，H为干热风保险天气指数，Ei是灌浆期内第i个干热风天气的危害指数，a、b、c为权重系数，根据前人研究成果，分别取值0.73，0.24和0.03；T、U、V分别为发生干热风日时的日最高气温，14时相对湿度和14时风速；T0、U0和V0的取值分别为32℃，30％和3m/s。进一步地，所述根据减产率和干热风保险天气指数的关系构建回归模型，确定天气指数保险费率；具体包括：根据干热风保险天气指数与减产率的关系构建回归模型，考虑正常年份的产量水平和小麦近年来的收购价格，计算出不同天气指数对应的产量经济损失；干热风保险天气指数的纯保险费＝全省历年干热风灾害发生赔付概率×发生赔付年份的平均赔付金额，纯费率＝纯保险费/保险金额。进一步地，所述修订费率为：Fz＝F+Rz×2％其中，Fz为修订后的天气指数保险费率，F为干热风天气指数基础保险费率；Rz标准化干热风灾害风险指数。进一步地，所述干热风灾害风险区划，具体包括：根据自然灾害风险形成机制和自然灾害风险分析基本理论，在暂不考虑承灾体灾损风险的条件下，认为干热风灾害风险是由危险性D、暴露性P和脆弱性L三个因素相互综合作用的结果，用加法模型表达干热风的灾害风险，即：R＝αD+βP+γL其中，α、β和γ分别代表D、P、L的权重，在此利用熵权法确定各指标权重系数。本专利技术实施例中，提供一种冬小麦干热风保险天气指数计算方法，与现有技术相比，其有益效果如下：本专利技术针对河南省干热风灾害频发、农业生产损失较重、缺乏相应农业保险天气指数产品的现状，通过干热风灾害风险评估研究及产量灾损提取，构建干热风保险天气指数，并开展保险费率厘定、修订和赔付触发值研究，以期拓展天气指数保险计算领域，为冬小麦生长后期防灾减损提供重要保障，对规避冬小麦干热风灾害风险、保障种植户的经济利益有积极意义。即本专利技术对冬小麦气象产量进行了分离和分段处理，将灌浆期气象灾害的影响提取出来，有利于科学识别单一灾种对产量造成的影响，弥补了小麦生长后期缺乏保险指数产品的现状，保险指数产品以保险公司和农户以外的第三方提供的气象资料作为参保和赔付依据，在应用中避免了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冬小麦干热风保险天气指数计算方法，其特征在于，包括：提取与气象台站对应区域内冬小麦抽穗普遍期至成熟期的逐日日最高气温、14时相对湿度和风速的原始数据，并将出现干热风的原始数据提取出来；将灌浆时期划分为灌浆前期、中期和后期三个阶段，并确定三个阶段各自的持续天数；对冬小麦气象产量进行分离和分段处理，提取灌浆期气象灾害影响的减产率；将灌浆不同阶段出现干热风年份的对应原始数据筛选出来，确定灌浆期干热风造成的减产率；构建干热风保险天气指数；根据减产率和干热风保险天气指数的关系构建回归模型，确定天气指数保险费率；结合干热风灾害风险区划结果，确定保险天气指数的修订费率。

【技术特征摘要】
1.一种冬小麦干热风保险天气指数计算方法，其特征在于，包括：提取与气象台站对应区域内冬小麦抽穗普遍期至成熟期的逐日日最高气温、14时相对湿度和风速的原始数据，并将出现干热风的原始数据提取出来；将灌浆时期划分为灌浆前期、中期和后期三个阶段，并确定三个阶段各自的持续天数；对冬小麦气象产量进行分离和分段处理，提取灌浆期气象灾害影响的减产率；将灌浆不同阶段出现干热风年份的对应原始数据筛选出来，确定灌浆期干热风造成的减产率；构建干热风保险天气指数；根据减产率和干热风保险天气指数的关系构建回归模型，确定天气指数保险费率；结合干热风灾害风险区划结果，确定保险天气指数的修订费率。2.如权利要求1所述的冬小麦干热风保险天气指数计算方法，其特征在于，所述将灌浆时期划分为灌浆前期、中期和后期三个阶段，并确定三个阶段各自的持续天数；具体包括：将小麦灌浆过程划分为灌浆前期-即子粒渐增期、灌浆中期-即快速增长期，及灌浆后期-即缓慢增长期三个阶段；采用Logistic生长曲线拟合小麦籽粒增重的过程：其中，y为千粒重，t为开花后天数，A代表最大千粒重，B和k是待定参数；对Logistic方程求导数，即得小麦籽粒的灌浆速度方程：令t1和t2分别代表小麦灌浆从子粒渐增期过度为快增期，以及从快增期过度到缓增期的节点，因此对灌浆速度方程V(t)求二阶导数并令之为0，即可求得灌浆速率在t坐标上的两个拐点：由于机械化作业大部分地区冬小麦均在完全成熟时收获，故在此假定收获期即为灌浆终期t3，利用SPSS确定Logistic方程参数，求出灌浆前期T1-即小于t1、中期T2-即t1～t2、及后期T3-即t2～t3的持续天数。3.如权利要求2所述的冬小麦干热风保险天气指数计算方法，其特征在于，所述将灌浆不同阶段出现干热风年份的对应原始数据筛选出来，确定灌浆期干热风造成的减产率；具体包括：利用三次多项式对各农业气象观测站的历史产量序列进行拟合得到趋势产量YP，将实产减去趋势产量即为气象产量Yw，Yw可以看成是抽穗前的气象产量Yw1和灌浆期的气象产量Yw2的和，因此：Yw2＝Yw－Yw1Yw1的求解：在产量构成的三要素中...

【专利技术属性】
技术研发人员：成林，方文松，张志红，胡程达，王秀萍，
申请(专利权)人：河南省气象科学研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41