Developing insurance solutions software for natural hazard loss estimation

Abstract

The population explosion in the second half of the twentieth century has caused exponential growth in economic losses associated with the natural and man-made disasters. Efforts to better understand economic consequences of catastrophic events have resulted in a number of computer programs that are best exemplified by the well known HAZUS software from the Federal Emergency Management Agency. HAZUS implements a multi-hazard loss estimation methodology that focuses on big picture solutions to regional problems. It has proven valuable when used within the framework specified by the program. This framework, however, is not ideally suited to predict loss-benefit ratios for individual structures of the types used by insurance industries. There are several commercial insurance programs, each suffering from their own model limitations and with closed source codes hindering industry wide contributions. The focus of this research is on the methodology by which basic insurance solution software may be developed and implemented to meet the societal and commercial needs for regulating and writing the policies issued to individual home owners. The insurance solution software developed as part of this investigation offers two types of analysis. An event based analysis assumes specific design scenarios while a maximum probable loss analysis considers the likely outcome over a user defined time span. The input data required by the computer program is structured in three levels, depending on the user expertise and the extent by which the input data may be generated. The investigation requirement ranges from a basic inquiry to an engineering review of the characteristics of the building. Using the city of Mayaguez in the western part of Puerto Rico as a test bed, building inventories are developed to analyze a real construction environment. Assimilating the outcome from the analysis tools, retrofitting measures, and uncertainty modeling, seismic and hurricane wind fragilities are quantified. Long term projections based on the maximum probable loss analysis are also reported. The changes in existing vulnerability functions are examined to reflect differences in the building types and construction practice.

La explosión de la población en la segunda mitad del siglo veinte ha causado un crecimiento exponencial de las pérdidas económicas asociadas a los desastres naturales y artificiales. Esfuerzos por mejorar la comprensión de las consecuencias económicas de los eventos catastróficos han resultado en varios programas de computadora los cuales son bien ejemplificados por el conocido software HAZUS de la Agencia Federal de Manejo de Emergencias. HAZUS implementa una metodología para la estimación de pérdidas por múltiples amenazas enfocada a la solución a gran escala de problemas regionales. Si bien, este programa ha demostrado ser valioso al utilizarse dentro del marco de aplicación para el cuál ha sido especificado, este marco no es ideal para predecir las relaciones de costobeneficio para estructuras individuales del tipo utilizadas por la industria aseguradora. También existen muchos programas comerciales destinados a la industria de las aseguradoras, los cuáles sufren de las propias limitaciones de sus modelos y sus códigos fuentes cerrados impiden grandes contribuciones de la industria. Esta investigación se enfoca en la metodología por la cual se pueda desarrollar e implementar un programa de estimación de pérdidas destinado a las compañías aseguradoras para satisfacer las necesidades sociales y comerciales de regular y escribir las pólizas de seguro emitidas a los dueños de edificios. La herramienta computacional desarrollada como parte de esta investigación ofrece dos tipos de análisis. Un análisis basado en eventos asume escenarios específicamente diseñados, mientras que un análisis de pérdida máxima probable considera el resultado probable en un lapso de tiempo definido por el usuario. Los datos de entrada requeridos por el programa se estructuran en tres niveles, dependiendo de las habilidades del usuario y de la extensión con que los datos pueden generarse. La investigación requerida varía desde preguntas básicas hasta una revisión ingenieril de las características del edificio. Utilizando la ciudad de Mayagüez en la parte oeste de Puerto Rico como entorno de pruebas, se desarrollaron inventarios de edificios para analizar un entorno constructivo real. Asimilando los resultados de la herramienta de análisis, medidas de retro adaptación, e incertidumbres en la modelación, se evalúan las curvas de fragilidad para terremotos y huracanes. Proyecciones a largo plazo basadas en análisis de pérdida máxima probable también son reportadas. Los cambios en funciones de vulnerabilidad existentes son examinados para reflejar las diferencias en los tipos de edificios y las practicas constructivas.