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气候变化和社会经济发展对巨灾保险的影响：以1荷兰洪水风险情景为例

Youbaraj Paudel·Wouter J.W.Botzen·Jeroen C.J.H.Aerts

摘要：由于社会经济增长会增加自然灾害和预期的气候变化，预计未来与天气有关的事件造成的损害将会增加。本文研究了长期影响气候变化和土地利用规划对洪水风险的影响，特别关 注荷兰的洪水风险保险。本研究估算了2040年气候变化和社会经济发展的四种不同情景下洪水灾害的全概率分布。随后，对53个堤坝中的每一个估算了洪水覆 盖的基于风险的（再）保险费。荷兰的环形区域采用的方法考虑到保险公司的风险规避，以涵盖不确定的巨灾风险。在结果的基础上，我们可以吸取四个主要 的教训。首先，与未来的社会经济发展相比，海平面上升的极端气候变化对洪水（再）保险费的影响更大。其次，（重新）确保大量洪水损失将来可能变得非常 昂贵。第三，公共-私人保险制度，其中政府作为风 险中性的最后再保险人，伴随着全面的适应和降低风险措施，可以成为以合理的价格提供洪水风险保险的良好解决方案。第四，鉴于预计 洪水风险增加，洪水保险对气候变化适应的贡献尤为重要。

关键词：气候变化·洪水保险 未来情景 保险范围 公私保险 风险规避

1 介绍

预计社会经济发展，气候变化和相关的海平面上升将对洪水的频率和严重程度产生长期影响，从而影响洪水导致的财务损失（Botzen等。2010;Klijn等。2007;Koomen等。2008;游侠和Surminski2012).天气相关风险的增加可能会影响财产和意外险（P＆C）保险 的可用性，因为保险风险增加所需的保费增加。

过去气候相关损害的稳定增加以及洪水风险预计的增加已将政府，决策者和金融机构的注意力从预防灾害转移到灾难性事件的综合风险管理方法，其中包括足够的损失赔偿安排（Hall，2003;Merz等，2010)。在设计风险缓解策略，定价保险费和建立保险金额时，准确评估未来的洪水风险可能对政府和保险公司有所帮助（Aerts和Botzen）2011;Paudel等人。2013).在荷兰，当前洪水风险管理政策的主要重点是降低洪水 灾害的可能性通过预防，虽然没有全面的洪水保险系统（Aerts和Botzen，2011;Vis等，2003)。只有一种公共补偿安排（称为“WTS”），通过荷兰政府以临时方式为洪水灾害提供部分补偿。然而，有人建议洪水保险可以更有效地补偿未来预计的洪水灾害的洪水灾民（Jongejan 和Barrieu）2008).这引发了荷兰政府和私营保险公司之间关于在公私合营中引入洪水保险的讨论，其中保险公司和政府都承担了部分洪灾（Aerts和Botzen）2011;Paudel等人。2012).

许多研究采用了情景方法来深入了解气候，土地利用和人口变化对未来洪水灾害的影响以及荷兰洪水发生的概率（Bouwer等，2009；2010;Kok等，2005；Vrijling,2001;Wellby和Harries,2006;Klijn等,2007和;Aerts等,2008）使用几种情景来评估社会经济发展和气候变化对荷兰53个堤坝地区洪水风险的未来影响。Aerts和Botzen（2011）使用后一项目对未来洪水风险的估计（Aerts等,2008）被称为Aandacht voor Veiligheid（AVV）,用于评估社会经济发展和气候变化的不同未来情景下长期的洪水灾害保险额。这些研究的主要缺点之一是，溢价估算是基于单一洪水概率所描述的情景，可能无法捕捉到洪水灾害的全部概率分布（Paudel等,2014).

本文的主要目的是研究气候变化和社会经济发展对洪水风险，洪水（再）保险费以及荷兰PP保险系统主要利益相关者之间损害赔偿范围的长期影响。与现有研究相反，本文所采用的方法将洪水灾害的全概率分布考虑在内，用于估算荷兰的洪水（再）保险费。将这些方法应用于当前的洪水风险，而本研究将此前的研究扩展到气候和社会经济变化下的未来风险情景。了解未来洪水保险费的潜在发展以及PP洪水保险系统中的风险分配，这对于建立财务可行的洪水保险安排非常重要，并且可以应对未来的风险变化。

2 方法

2.1研究区域

荷兰低洼地区分为53个堤坝区，每个区都有自己的保护系统和安全标准。本研究将详细讨论三个堤坝区域7,14和36的结果，因为假设这些区域大致代表剩余的堤坝区域。这53个堤坝中的每一个的洪水概率均基于安全标准，该标准在“水堤法案”中定义为1/10,000和1/1,250之间的水平，并且潜在的损害是相关的这些地区的经济价值。该研究对2040年洪水灾害的概率分布进行了预测，并估算了它们对所有53个堤坝区域的相关（再）保险费的影响。

2.2 整体方法框架概述

图1中的概念视图概述了本文所遵循的主要方法步骤。估算方法包括以下三个主要部分：第一部分，使用Paudel等人的方法估算当前情况下的洪水灾害概率分布（根据安全标准和暴露资产）;第二部分，Aerts等人使用有关社会经济发展和气候变化的未来信息。第三部分，估算洪水灾害保险费。

2.3 2015年洪水灾害估算

本文使用Paudel等人对洪水灾害的随机估计。（2013）作为创建2040年洪水灾害概率预测的起点。（Paudel等，2013）使用贝叶斯推理（BI）和蒙特卡罗技术估算53个堤坝区域中每个区域的洪水灾害概率分布。

通过模拟25万个返回期的洪水事件，其中在假设堤坝环之间没有洪水事件相关性的情况下发生洪水。Paudel等人使用的输入数据。（2013）是研究计划VNK 和AVV的洪水灾害估计。洪水灾害的当前概率分布乘以比例因子（d）以估计2040年的未来分布。每个堤环区域的比例因子（d）来自Aerts等人。（2008）和Aerts 和Botzen（2011）。

2.4 气候变化对洪水概率的影响

由于海平面上升（SLR）和来自莱茵河和默兹河的河水排放，未来的洪水概率可能会发生变化（Aerts等。2008).莱茵河和默兹河目前的最大排放量分别为4,150 和16,000立方米/秒（m3/ s），气候变化预计分别增加到4,600和18,000米）/ s（Aerts等，2006).单反为24或60厘米。24厘米SLR（CC24）的投影与低海平面 上升灵敏度有关，这与2050年全球温度上升1°C相对应.60 cm SLR（CC60）表示海平面上升灵敏度较高且对应于到2100年，全球平均温度上升2°C，并且随着24厘米单反情景（van den Hurk 等，2006).表在线资源（OR）1显示洪水超过概率在不同的气候变化情景下，由Aerts和Botzen推导出来 （2011)。

2.5 社会经济变化和洪水灾害估计

2040年和2100年的洪水灾害预测，与OR1中所示的超越概率社会经济发展，（Aerts等，2008；Aerts和Botzen，2011)相对应。社会经济情景代表荷兰2040年的空间土地利用变化和社会经济增长，并 被标记为区域社区（RC）和全球经济（GE）（Janssen 等，2006).通用电气是一个人口和经济增长强劲，建筑物增加，伴随着强大的国际经济一体化的情景。相比之下，RC是一个稳定的社会经济情景，经济和人口增长缓慢。

为了分析未来洪水灾害对气候变化的敏感性以及相应的洪水保险费，2040年开发了两个额外的预测，分别对应60厘米SLR以及GE和RC情景（Janssen等。2006)。与IPCC WGII AR5 2014报告（RPC2.6，RPC2.5，RPC6.0和RPC8.5）中提出的SLR的四种主要方案相比，本手稿中使用的2040年60厘米单反相机是一个更高端的情景。为了得出这些额外的预测，将指数回归应用于Aerts等人的现有数据。（2008）。每个堤坝区域的对应等式，j = 1，... 53，可以给出如下：

（1）

其中（因变量）代表Aerts等人对未来平均洪水破坏的预测。（2008）关于SLR变量qj（自变量），以及斜率mj和截距aj的未知系数。OR 4提供估计的斜坡 和截距，用于创建60 cm SLR的未来洪水灾害预测，以及每个堤坝区域相应的洪水损失估算。

2.6 随机洪水灾害的未来预测

本研究使用了Paudel等人对平均洪水损害的概率估计。（2013）对于目前的情况（见第一部分图1），与AVV平均损伤相比，约低49％。这种差异主要是由 Paudel等人使用洪水破坏的全概率密度引起的（2013）。其中还包括除极端堤防超越之外的事件造成的损害，用于获取AVV损伤估计值。

特别是，为了预测2040年四种情景下的洪水灾害，2015年Paudel等人的模拟洪水灾害。（2013）按因子d 缩放。该因子估计为两个不同高度SLR（24和85 cm）的2040年洪水灾害预测与Aerts 等人2015年的损失估计之间的比率。

为洪水的随机向量。从Paudel等人的250,000次洪水灾害模拟中获得的矢量。（2013）

用j=1，...，53来表示堤环区域j。未来随机损伤监测，其中i=1,2,3,4，表示为：

（2）

其中是5015年的随机洪水灾害向量，使用蒙特卡罗模拟，按照Paudel等人描述的方法获得(2013);是堤坝区域j的比例因子（气候变化对洪水概率的影响）和情景i，i =1,2,3,4。比例因子d估计为：

（3）

其中表示堤坝区域j和场景i遭受洪水破坏的平均损失，代表当前平均洪水破坏量（见OR5）。

2.7 洪水保险费用估算

依据“未来随机洪水破坏结果”更新的灾害损失预测限用于每种情况下来得出预期的洪水损失，并根据Paudel等详细描述的方法估算（再）保险金额（2014）。在这里，我们提供了这种方法的简短摘要。数字2描述了具有两个（仅保险和保险公司）或三层保险系统的累积分配函数F（x）的洪水损害x，其中被保险人，保险人和再保险人或政府参与。假设潜在的最大伤害量不能超过该数量。T.被保险人和保险人可以选择个人保留等级，分别等 于D（免赔额）和M（止损）。免赔额和止损是指在相应的保险公司和再保险公司支付任何损害之前必须由 保单持有人（被保险人）和保险公司支付的外包费用。除非另有说明，否则本文中的结果分别基于15％和84％的免赔额和止损金额。此外，估计两种保险系统的保费：即两层和三层系统。在双层保险系统中，不涉及再保险人，保险金额等于TVaR金额（v）的99.9％，这也称为所需的最大保险金额。OR 6中显示的保险范围（RMIC）.TVaR被定义为最差百分比的预期损害（见Paudel等人（2014)).在三层系统中，保险公司支付再保险保费，以换取相当于TVaR金额 99.9％的再保险金额，这也是所需的最大覆盖范围。通常，根据事件不同，只有部分地区可能会泛滥，这意味着保险会在一个地区的家庭中传播洪水风险。从理论上讲，洪水损失具有破坏 性影响也是可以想象的，其中总损害甚至可以超过保险公司资源的总量。在这种情况下，假设所有损失都是可保险的，这是不切实际的。

因此，假设上面的损坏异常值TVaR阈值的99.9％没有保险，因为这些通常太昂贵并且可能需要非常高的保费。

研究表明，根据风险厌恶（RA）或风险中性（RN）机构（伯纳德和田）是否提供（再）保险，要支付的洪水保险费可能会有很大差异。2009;Paudel等人。2014).一般而言，商业保险公司要求对保险费征收额 外附加费，作为弥补高度不确定的巨大潜在损失的补 偿。政府有不同的利益和责任，可能是灾难风险的最后手段。在这方面，通常假设政府是RN机构。RN机构的参与将导致保费降低，从保险角度看保险系统更加可行，并且财产所有者负担得起。本文估算了两类保险公司风险态度的洪水保险金额：（1）私营保险公司和再保险公司均为RA;（2）RN政府作为再保险人，私人保险公司也是风险中性（RN）。政府对所提供的再保险承保范围收取风险中性的再保险费。Paudel等人讨论了（再）保险费，免赔额（D）和止损金额（M）的数学函数和推导。（2014).每个房主的平均洪水保险 费是通过将家庭的洪水风险除以堤坝区域的房屋数量来计算的。RC和GE情景之间的未来建筑存量不同（OR 7）。

3 结果和讨论

3.1 洪水损失结果

这里提供了以下三个代表性的堤坝区域的详细结果：Noordoostpolder（7）、Zuid-Holland（14）和Land van Heusden / de Maask-ant（36）。这三个堤坝区域具有相似的地理特征和洪水概率。荷兰有三类主要的堤坝区域：潮间带，沿海地区和易受河流泛滥的地区。Dyke-ring Noordoostpolder可以代表大多数堤坝区域，其洪水概率为每年约1/4,000。Dyke-ring Zuid-Holland（以及Noord-Holland）是荷兰洪水概率最低的堤坝之一，每年约1/10,000。Dyke-ring6，Land van Heusden /DeMaaskant，这个堤坝位于人口密集的海岸线上，具有高度集中的房产价值,与大多数人有着相似的特征河堤环区，洪水概率大约为每年1/1,250（Bouwer等，2010).

数字3显示了三个堤坝区域洪水破坏的概率密度函数。它们表明了在特定气候变化和社会经济情景下以及当前形势下潜在的洪水灾害。在垂直轴上显示观 察以洪水发生为条件的特定损伤量的概率，而相应的概率水平轴上显示损坏（十亿欧元）。应该认识到，这

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