基于极值理论的广东省台风灾害损失分布与金融对策研究

论文总字数：17246字

目 录

1引言 1

1.1研究背景和意义 1

1.2可能的创新之处 1

1.3研究框架 1

2文献综述 1

2.1国外文献综述 1

2.2国内文献综述 2

3台风灾害风险概述 2

3.1广东省自然条件及台风灾害情况 2

3.2广东省气象灾害管理现状 3

4基于极值理论的POT模型 4

4.1极值理论原理 4

4.2POT模型概述 4

4.3厚尾性检验 5

4.4帕累托检验 5

4.5阈值选取 6

4.6参数估计 6

5广东省台风灾害损失的实证研究 7

5.1统计数据描述 7

5.2数据的厚尾性检验 7

5.3帕累托检验 8

5.4阈值选取 9

5.5参数估计 10

5.6高分位数估计 11

5.7一种台风巨灾债券的设计 12

6应对气象灾害的金融对策 12

6.1建立巨灾保险制度，设立灾害管理基金 12

6.2借鉴国际先进经验，落实巨灾保险立法 13

6.3配合承灾能力评级，制定相应保险产品 13

6.4政策引导金融产品与巨灾风险管理结合 13

6.5促进金融保险产品创新，多样化、精细化发展 13

7总结与启示 13

参考文献 14

致谢 16

基于极值理论的广东省台风灾害损失分布与金融对策研究

姜珊

, China

Abstract: Guangdong Province is one of the regions with the most serious typhoon disasters in China. As the high level of economic development, the potential risk of catastrophe is improving significantly. In this paper, we fit the loss data of typhoon disasters in Guangdong Province with POT model based on extreme value theory in recent years. Then we analyze the thick tail characteristics of catastrophe losses and simply design a type of the typhoon catastrophe bonds. Finally the risk of weather disasters such as typhoons is effectively dispersed by exploring the financial strategies, which can reduce the financial pressure on the government relief and provide the disaster area with diversified funding. As a result, it is valid to maximize the decrease of disaster economic losses.

Key words: extreme value theory；POT model；typhoon disasters；loss distributions；financial countermeasures

1引言

1.1研究背景和意义

近年来，随着全球气候变暖，我国各地气象灾害发生频率增加；伴随着城市化进程的加快，其气象灾害致灾的可能性也大大增加。因此，如何评估气象灾害的风险，日益引起人们的广泛关注。

台风是影响我国的主要气象灾害之一。我国是世界上台风登陆频率最高、受西北太平洋台风侵袭次数最多的国家之一。

广东省濒临南海，极端气候事件频发，灾害损失越来越大，潜在风险进一步扩大。2008年强台风“黑格比”在广东省登陆后，造成的直接经济总损失高达113.8亿元；2010年强台风“凡亚比”造成广东省156.9万人受灾，100人死亡，直接经济损失达51.5亿元。台风等气象灾害已成为广东省社会经济发展的制约因素。

面对气象灾害易发、频发的趋势，广东省气象灾害风险管理形势更加严峻。在面临巨额的灾害损失时，政府应如何充分发挥金融市场的功能，为保险与债券产品等做出更科学、合理的定价，真正发挥商业保险在防范巨灾风险中的作用，值得深入探讨。

1.2可能的创新之处

（1）采用极值理论，对1984-2013年广东省台风灾害造成的经济损失情况进行分析，关注实际损失数据中的极值，对尾部数据进行更好的拟合，以期得出更科学合理的结论。

（2）目前在金融体系参与气象灾害的风险管理研究上，现有文献较少。从数据分析、台风巨灾债券设计和对策建议上入手，为金融体系参与气象灾害风险管理提供新思路。

1.3研究框架

首先简析广东省的自然条件、气象灾害的现状以及风险管理情况，其次介绍极值理论的基本原理和基于极值理论的POT模型，并在此基础上对1984-2013年广东省台风灾害损失额进行统计分析，利用POT模型对广东省台风灾害的经济损失进行实证研究，进而简单设计一种台风巨灾债券，最后从金融层面出发针对广东省提出应对台风等气象灾害风险的对策建议，提出应综合利用保险、债券、信托等金融工具，以真正发挥金融市场的作用。

2文献综述

2.1国外文献综述

极值理论属于次序统计学的重要范畴，主要研究随机样本以及随机过程中极端情况的统计规律性。20世纪20年代，极值理论由Fisher和Tippet首先提出，他们证明了极值极限分布的三大类型定理，分别为Gumbel分布、Frechet分布和Weibull分布，为极值理论的研究与发展奠定了基础。20世纪50年代，极值理论受到了更广泛的关注与运用。Gumbel将极值理论应用于洪水的预测并获得成功，他的著作展示了极值概率模型的统计应用成果，系统归纳出一元极值理论。极值理论首先被运用到水文、气象领域，之后逐渐在金融保险领域受到应用，国外学者把极值理论运用到灾害风险研究中，极值理论获得良好的发展和完善。Pickands(1975)首次给出了POT模型的极值分布广义帕累托分布（GPD），并在水文气象学的研究中使用。极值理论主要分为两类模型的研究，P.Embrechts(1997)和S.kots,S.Nadarajah(2000)详细介绍了BMM模型，S.Coles(2001)和R.D.Reiss,M.Thomas(2001)对POT模型进行了详尽介绍。P.Embrechts(1997)通过模拟不同阈值时损失分布的形状来确定阈值的大小。D.J.Dupuis(1998)建议基于参数的稳定性来确定阈值。ReissR.D,Thom as,M.(2001)专门对于极值理论的数学知识进行了深入透彻的研究。Frootamp;Connell(2008)对保险公司等金融机构的风险转移和均衡定价建模，论证定价过程中，市场的小缺陷仍会导致大偏差，巨灾再保险的价格明显高于市场均衡价格等等。Burhaneddinamp;Ahmet(2016)运用极值理论对于极端情况下股票收益率、利率、均值回归速度的三维动态进行分析，对赫斯顿随机波动模型在实际数据应用中提出了改进方向。

2.2国内文献综述

在我国，极值理论的研究起步较晚，相关文献也较少，国内文献主要还是对国外一些文献和方法的阐述。潘家柱、丁美春（2000）研究GP分布的性质及其在股票收益率中的应用，此外应用弱收敛工具对极值数据进行变换，求得最佳预测效果，对个人投资所能承受的损失额进行估计，对投资者有借鉴意义。欧阳资生（2006）将极值估计应用于金融、保险中，针对修正的估计和指数分布回归模型做了比较，利用极值估计将金融、保险中的极值风险进行了有效度量。史道济（2006）比较全面的总结了国内外有关极值理论的概念与方法，由易入难，适用于各个领域的读者，是一本不错的教材。许玲燕等（2013）基于广义极值分布（GEV）引入Copula-EVT模型，优化拟合了干旱灾害风险的历史经验分布，认为干旱强度对干旱灾害风险重现期有较大影响。孙武军、孙涵（2016）在文章中建立消费者、保险公司和政府之间的演化博弈模型，通过动态稳定性分析以获得巨灾保险市场均衡，结合静态分析研究巨灾保险市场均衡的影响因子，对于未来三方的平衡投入以分散巨灾风险有重要借鉴意义。

3台风灾害风险概述

3.1广东省自然条件及台风灾害情况

这里选择广东省的台风灾害作为研究对象，主要是因为，第一，台风是广东省最主要的气象灾害；第二，广东省是我国台风登陆最频繁的省份，是我国受台风影响最多、影响时间最长、危害最大的省份；第三，同一省份的统计口径较为一致，可提高研究的严谨性。

广东省位于我国大陆最南部，属于东亚季风区。广东省所处纬度低，年太阳总辐射量达4200~5400MJ/m²，年平均气温达19~23℃，热量资源丰富；雨量充足，年降水量达1300~2500mm，水资源十分丰富。所以说，广东省是我国光热水资源最丰富的地区之一。

广东省地形复杂，主要以山地丘陵为主，山脉以东北—西南走向居多，平原以珠江三角洲平原最大，地势大体北高南低。由于受季风和地形的影响，广东省降水在空间上存在较大的差异，基本呈南多北少的趋势；时间上的差异性也很明显，季节分布不均，多雨期为4~9月，期间降水量占全年总降水量的70%以上，被称为广东省的“雨季”，易发生台风、暴雨、洪涝等气象灾害。

广东省濒临南海，东临太平洋，海岸线长达3368km，是西太平洋台风登陆我国的主要地区，也是台风登陆最多或受影响最严重的省份。每年夏秋雨季广东省都会受到台风的侵袭，影响显著，在广东省登陆的台风年均可达4个，约占登陆我国台风的40%。台风带来强降水，虽然可以补给水资源，但也可能引发风暴潮、洪涝、滑坡、泥石流等灾害，严重威胁人民群众的生命与财产安全。台风灾害平均每年给广东省造成的损失约60亿，有些年份直接经济损失达到100~200亿元。

广东省的台风等气象灾害具有种类多、频次高、范围广、危害大、致灾性强等特点，对社会造成了巨大的经济损失，也严重影响人类社会的可持续发展，据统计，广东省每年因台风造成的经济损失约占全省自然灾害损失总量的60%。再者，广东省地处中国南方沿海，自改革开放以后，经济迅猛发展，人口稠密，社会财富高度集中，但却属于我国台风灾害高风险区，经济损失风险逐年加大。因此，我们需要对灾害进行有效管理。

3.2广东省气象灾害管理现状

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