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第三节
气象服务效益评估模型研究
一、国内外的评估模型概述
国内外历来重视气象为国民经济服务的效果，但以往评价经济效益都基于个别调查，因而常有很大的偶然性和人为影响，缺乏说服力。例如，只统计天气预报成功的个例，不统计失败的个例：只考虑用户机械地使用天气预报，不考虑用户本身的气象经济决策能力；只考用户受益后增加的产值，不考虑采取防御措施花费的人力、物力等。“气象科技经济研究”正是为了解决这些问题，它要求根据历史资料，针对不同的经济部门，运用数学方法（例如运筹学和数理统计方法），建立计算经济效益的数学模式，客观定量地计算出气象服务的经济效益，然后根据计算结果确定用户如何最佳地使用气象情报，获得最大的经济。
（一）国外研究
国外气象服务经济效益的研究始于20世纪50年代，最初只是零星的研究，至70年代，从事这方面研究的人逐渐增多，出现了一些专著。1994年9月WMO召开了90年代第二次气象水文服务效益评估的专门会议，会议认为气象服务效益评估是一项重要的和有价值的工作，也是一个难度较大的课题。美国、苏联、法国、日本、匈牙利、德国等国家的专家，从不同角度对气象服务效益进行过分析和评价，但迄今尚未形成一种国际公认的评价方法和评价模式。
国外研究有两个特点：一是偏重于理论探讨，联系实际不够紧密；二是研究工作个人分散地进行，因此研究内容缺乏系统性。国外气象科技经济效益评价和气象经济决策方法比较单一化，建立模式的基本思路都是将气象参数与经济参数结合起来，求得统计意义上的平均效益，再根据不同决策下的平均效益确定最优决策。所谓气象参数即天气预报准确率，通常用预报与实况的列联表（称共轭矩阵）或预报一实况的联合分布数表示，有时也用一些预报评分判据表示。所谓经济参数，是指在不同天气下生产单位采用不同决策所获得的平均效益或遭受的平均损失，通常用益损函数式大致可以分为两类、多分类、连续量和综合动态决策模式等数种，其中综合动态决策模式是当今研究的方向。国外从事气象科技经济效益研究的著名专家有墨菲、卡茨等。
（二）我国的研究
我国系统地研究气象科技经济效益于1983年，在这之前，仅有个别专家触及于这个问题，例如章基嘉在《中长期天气预报原理》一书中曾对天气预报经济效益作过专门论述；冯秀藻对农业气象经济效益的评价和经济决策问题作过探讨等。1983年，全国气象工作会议提出：“把着手研究评价气象服务经济效益的科学方法作为全国气象的重要任务”，同年8月24日，当时的国家气象局副局长章基嘉如集科教司、业务技术发展司，气象中心、气象科学研究院等单位的负责同志和科技人员开会，决定成立“气象科技经济效益研究”课题组，随后国家气象局下发“气象科技经济效益研究任务书”，正式将其列为局级科研课题，由彭光宜任课题组组长，史国宁任副组长。参加课题研究的单位有国家气象局气象科技情报研究所，9个省气象局的科研所、7个市（地区）气象局和7个县气象站，总共24个单位70多人，经过三年半研究，共完成70个分课题项目的任务。
国内的研究成果可分两大类：G 类是气象科技经济效益评价，一类是气象经济决策。在研究中，我国气象科技人员学习了国外已有成果，对国外模式进行简化修改，使之进一步合理化和实用化。例如，国外一般不考虑用户的独立决策能力，因此经济效益评价偏高，我们模式中充分考虑了用户的独立决策能力，计算结果更符合实情。又如，在综合动态决策模式的建立和应用方面，湖南益阳地区气象设计的“双季稻品种拱配的气象决策模式”，在思路、数学有达和参数设计方面均有所创新。可喜的是国内研究中引用了不少新的数学理论和方法。例如，将计量经济学引入农业气候服务经济效益评价中，将排队论用于气象服务规划和气象业务管理，将系统工程、运筹学、排队论、库面论、蒙特卡罗方法、多元分析、投入产出原理等新的理论和方法应用到效益评价和决策方面，这样就大大丰富和拓宽了研究领域。此外，国外都是单项研究，研究内容比较狭窄，国内研究内容广泛，涉及农业区划、种植业、养殖业、植物保护、多种经营、林业、畜牧业、工业、交通、水电、建筑、业务管理、科技人才和成果评定等各方面1988年5月4日到6日，“气象科技经济益益研究”课题组在北京召开结题会和成果鉴定会。章基嘉副局长在会上作了重要讲话，高度评价了课题组工作，他说：“这些研究不但在中国是具有开创性的，而且大大丰富和拓宽了近30年来国外的研究领域，比国外向前迈进了一步。”章副局长建议，这项研究今后还要深入进行下去。1994年中国气象局组织了全国性的气象服务效益评估研究工作，运用经济学和统计学理论，在理论模型和实际抽样调查的基础上，定量分析评估公益气象服务的总体经济社会效益，得出我国公益气象服务成本效益比1：35～1：40。-从2007年，中国气象局把气象服务效益（公众、行业）评估工作纳入正常业务工作，列入业务考核和年度工作目标。各省、自治区、直辖市气象局，计划单列市气象局和中国气象局有关职能司、直属单位的80多位专家就气象服务效益评估的重点、热点、难点问题进行了有针对性的研讨。
二、常用的气象服务效益评估模型
从国个外的研究现状看，气象服务效益评估总体分为两种，即定性评估以及定量评估。定性评估的方法包括：层次分析法、神经网络法、灰色系统法、数据包络分析法（锥比率模型）、结构方程法等定量评估的方法包括：成本/效益分析法、蒙特卡罗等统计分析法、节省费用法、自愿付费法、影子价格法、损失矩阵法等。
从气象服务效益评做的研究目的来看，效益的定性评估方法不适用，因此，我们重点分析每个定量评估方法的可行性。
成本/效益分析法是一种常用的效益评估定量分析方法，但是，从评估的角度看，气象服务效益具有难以度量性、不确定性、多因素性和难以归属性，这些特性使得气象服务效益难以采用通常的成本/效益分析法进行评估。
统计分析法体系成熟、科学性强、合理性强、但是由于统计分析的数据资料难以获得，且无历史资料，降低了统计分析法的准确性，因此该计法也不完全适用。自愿付费法、节省费用法以及影子价格法是目前国内外比较公认的公众气象服务效益评估的方法。德尔斐法以及影子价格法是目前行业气象服务效益评估的常用方法，损失矩阵法适用于专用气象服务效益评估。下面我们首先分析这些方法的优缺点。
（一）公众气象服务效益评估 1.自愿付费法
(6-1)式中W为自愿付费值，P为矫正系数，Mi为本地区第i类的公众总人数，Ni为实际收回调查表中第i类的公众总人数，Cj为第j个付费等级的中数，Bij为第i类公众愿意支付第j等级标准的人数。
自愿付费是市场的定价，主观色彩较浓。支付意愿是设定的前提条件，不论设定的价格是多大，消费者都必须支付。另外，被调查者的家庭年收入、教育水平、家庭人口数和年龄，是对公众支付意愿有显著影响的社会经济因素，因此对于不同的被调查者会有不同的结果。所以，本方法实际的估算结果可能产生偏差，从而引起调查结果不准。2.节省费用法
节省费用主要是以家庭为单位调查统计服务的效益，因此效益计算公式为
（6-2）
式中变量同公式（6-1），唯一区别是自愿付费法里面用了付费，而这里使用了节省费用。除了自愿付费中提到的缺点外，节省费用法还有一个缺点就是普通大众不知道气象服务到底给他们节约了多少费用。3.影子价格法
根据对公众每天收听收看天气预报的次数，利用影子价格法计算出服务效益
（6-3）
式中P为矫正系数（电视等覆盖率）；C影子价格；T为时间，一年为365（天）；Mi为本地区第i类的公众总人数；Ni为实际收回调查表中第i类的公众总人数；Gi第i类的公众看天气预报总次数
影子价格如何确定：中国气象局参照北京市“12121”天气预报台电话每拨通一次付费0.13元的价格，除去电信部门的成本和效益——普通市电话的收费价格是每次0.1元，确定每人每次获取天气预报的影子价格为0.03元。由此可计算每年公众气服务效益。影子价格法中影子价格C的选择影响结果的准确性，不同的价格会产生差别较大的结果，但价格如何选择，没有准确方法。
（二）部门、行业气象服务效益评估
部门、行业气象服务效益是一种综合性的宏观效益，其效益评估的难度较大，目前，国内外比较公认的评估方法是德尔菲法 1.德尔菲法（专家小组法）
用德尔裴法评估公共气象服务在某一行业产生的效用，必须给参评专家一个气象服务效用占该行业总产值比值的数据作为参照，为了获取这个参照数据，同时也为了深入了解气象服务在具体生产经营单位中发挥作用和产生效用的情况，需要在已确定的行业中选取有代表性的生产经营单位（典型单位）对其进行气象服务作用及效用个例调查分析。为此，要求各省、自治区、直辖市与计划单列市气象局针对给定的重点评估行业，在每一个行业中至少选择一个有代表性的生产经营单位，对其进行深入量化的气象服务作用及效用个例调查评估。行业气象服务效用评估与分析步骤如下：
（1）按行业确定评估专家。分行业组织评估，每个行业应选10～15位专家作为行业气象服务效益评估专家组成员。专家组专家应由管理专家（处级以上行政管理专家）和技术专家（具有高级职称的业务技术专家）组成。专家的确定应事先主动与本省（区、市）行业主管部门沟通、协商确定。
（2）组织召开专家座谈会。在召开专家座谈会之前，应事先就行业气象服务效益评估的目的、方法、要求与有关专家进行沟通，必要时将有关材料提前发给有关专家，使专家在会前做好相关准备工作。
（3）行业气象服务效用评估模型。根据上述评估思路和有关德尔斐法的基本原理和思路，结合专家咨询调查的实践，定义以下行业气象服务效益的专家评估法数学模型
（6-4）式中，BTV为行业气象服务总效用；j为气选行业数（j=1，2，3，„，m）；mj为第j行业的专家总人数；i为某行业气象服务增效比值等级，包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等级（i=1,2,3,„,5）;Nij第j行业评估i等级的专家人数；Wij为第j行业气象服务增效比值第i等级的组中值，Cj为第j行业的GDP。
（4）行业气象服务效用评估与分析。根据每位专家在气象行业年增效比参考值基础上做出的年增效比值判断，研究组用加权平均的方法分别定了17个高气象敏感行业的年气象服务增效比值，然后再用国家统计局发布的各行业GDP数据推算出各行业气象服务的年效用值。德尔菲法一种广泛适用的预测方法，它既可用于科技预测，也可用于社会、经济预测；既可用于短期预测，也可用于长期预测，且不受地区和人员的限制，费用较低，能引导思维，提供了一种预测的系统方法。德尔菲法本质上是一种反复匿名函询法，与专家个人判断法和专家会议法相比，它有三个明显的特点：匿名性、多次有控制的反馈以及预测结果的统计特性。正是由于这三个特点，德尔菲法集中了专家个人判断法与专家会议法的优点，同时克服了它们的缺点，在缺乏足够资料的领域中，有时只能使用德尔菲法等这类专家预测方法。尽管德尔菲法有许多优点，但是它也存在以下一些缺点：
（1）第一轮是一张白纸。这虽然能运用专家们的力量，避免外行性事件和片面性，但在完全无结构状态下，专家们会感到无从下手，不知道如何才能符合组织需要，专家可能会提出一些专业范围非常狭小的问题，从而使得多数专家成为门外汉。（2）德尔菲法预测周期长。一般要经过四轮，有时甚至是五轮。（3）从专家预测结果中不能看出专家对自己的自信程度。（4）给出上下四分点和中位数后，争论呆能会向中位数靠拢。2.影子价格法
行业投入产出比（Qi），即行业年社会总产值（Gi）与行业年总投入值（Si）的比值： Qi = Gi / Si
（6-5）
气象服务在行业中覆盖面（Mi）,即行业气象服务合同数（Fi）比上行业的单位数（Ti）Mi = Fi / Ti
（6-6）行业专业有偿气象服务效益（Ci）： Ci =Yi/ Qi
（6-7）
式中Yi为行业支付给气象部门的有偿服务费 行业应该产生的气象服务效益（Ei）
（Ei）= Ci / Mi
（6-8）
总效益（B）
B=(1-Ki)+ Ci]
（6-9）
式中Ki为行业与气象部门鉴定气象服务合同所产生的效益与为签订合同通过新闻媒介或其渠道获得气象服务信息所产生的效益之差的比例。影子价格法的缺为：模型中的行业投入产出比的值不好确定，虽然可以从统计年鉴中得到数据，但实际数值具有一定差异；Ki也很难确定。案例
①条件价值评估法概述
①更多的内容请参考文献：Schlapfer F.2009.Contingent valuation:confusions,problems,and solutions[J].Ecological Economics,68(6):1569-1571。条件价值评估法（contingent valuation nethod,CVM），也称为意愿调查法、假想评价法等。美国是CVM研究的起始国和主导国，在与环境相关的政府部门以及联邦法院的大力倡导和推动下，CVM成为环境经济价值评估的一种主要方法，被广泛应用于评估环境物品的利用价值和非利用价值，是目前世界上最流行的对环境、气象服务等具有无形效益的公共物品进行价值评估的方法。
CVM是一种典型的陈述偏好评估法，是在假想的市场情况下，直接调查和询问，人们对某一环境效益改善或资源保护的措施的支付意愿（willingne to pay,WYP）或对环境或资源质量损失的接受赔偿意愿（willingne to accept,WTA）及以用WTP和WTA估计环境效益改善或环境质量损失的经济价值。这种方法可以克服公共物品无法进行市场交易的限制，使研究者可以透过各种不同假设情形，了解民众对公共物品的偏好，进而评估公共物品的价值。CVM的经济学原理：个人对各种市场商品和环境舒适性具有消费偏好，其对市场商品的消费用x表示（可以自由选择），环境物品用q表示（不受个人支配），个人的效用函数可以表示为u(x,q)。个人对市场商品的消费受其（可支配）收入y和商品价格p的限制。在一定的收入限制下，个人力图达到效用最大化的消费： Maxu(x,q),pixi≤y
（6-10）
式中，下标i为市场商品的种类，i=1,2,3,„,n。受限的最优化产生一组常规需求函数 Xi=hi(p,q,y)=u[h(p,q,y),q]
(6-11)定义间接效用函为：
V(p,q,y)=u[h(p,q,y),q]
(6-12)在这里，效用为市场商品的价格和收入的函数，在这种情况下，也是环境物品的函数。假定p,y不变，某种环境物品或服务q从q0到q1，相应的，个人的效用从u0=v(p,q0,y)u1=v(p,q1,y)。
假设变化是一种改进，即q1≥q0，则u1≥u0。这种效用变化可以用间接效用函数来测量： V(p,q1,y-C)=v(p,q0,y)
(6-13)式中C为补偿变化，即当q从q0变化到q1而效用在变化后与变化前保持不变时所要推导的个人所愿支付的金钱数量，即CVM调查试图引导的回答者个人的WTP（环境物品或服务的经济价值）。由于环境物品的公共物品特性，总的WTP（环境物品或服务的总经济价值）由个人的WTP加总获得。
CVM研究的基本步骤可以归纳为：
（1）创建假想市场。对相关情况进行必要说明，使被调查者能充分了解相关信息。
（2）获得个人的支付意愿或受偿意愿。运用各种调查方式，可以通过面对面访谈、电话访谈或邮件访问等进行，在问卷调查中，接受调查对象被要求就相关情况回复其支付意愿或接受补偿意愿。
（3）估计平均的WTP或WTA。用相关的经济及统计方法，推算所有被调查者的平均支付意愿。
（4）估计支付意愿/受偿意愿曲线。
对于条件主估研究的WTP的引导技术有很多，其中，封闭式二分式选择问题格式目前被认为是CVM研究中最先进的方法。由于封闭式问题格式的“是”或“不是”的回答结果为一种离散变量，因此需要适当的经济统计模型来定量这种问题。Probit模型和Logit模型是在离散反映的条件价值评估的数据分析中日益得到广泛应用的两种模型。
Hanemann指出，被调查者对某一给定的货币数量愿意支付的可性可以用Probit或Logit模型进行统计估计。基本的关系式如下： Prob(是)=1-{1+exp[B0-B1(x)]}
(6-14)式中，是采用Logit或Probit函数回归的系数，X是被调查者被要求支付的某一投标数量。其他的系数还可以包括对一些态度性问题或者回答者的统计信息（如年龄、受教育程度）、在环境组织中的成员身份等问题的回答。
当WTP≥0时，Hanemann从公式（6-14）给出了计算WTP期望值的公式： E（WTP）=（1/B1）×1n(1+expB0)
(6-15)式中B1是估计的最大金钱支付数量对回答“是”概率的影响系数。如果回归方程中没有其他独立变量的影响，则B0是估计方程中的常数项；如还有其他独立变量的影响，则B0是常数项与其他独立变量的回归估计系数与其平均值乘积的和。平均WTPR 置信区间的计算，可以采用方差-协方差矩阵和Park等提出的模拟方法。
CVM的优缺点。条件价值评估方法是引导个人对非市场环境物品或服务估价的一种相对直接的方法，易于应用，基本不需要任何的理论假设。由于条件价值法主要依赖的是个别调查者的观点，带有主观性和不确定性，又由于其理论前提相对简单，使得CVM得到的价值评估结果的正确性和可靠性常常受到人们的质疑。思考题
1.气象服务效益评估的难点主要有哪些？试一一列举。
2.气象服务效益评估的方法主要有哪些？各有什么优点和缺点？ 3.比较国外的气象服务效益评估的文献，各有何特点？
4.气象服务效益评估的常用的几种模型中，哪些参数的设置值得进一步探讨？ 参考文献
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