天气衍生品定价及应用研究

天气衍生品定价及应用研究作者：杨宇来源：《管理观察》2020年第35期摘要：天气衍生品作为国外金融市场的创新产品之一，为天气风险的管理和转移提供了新的途径，以尽量减少与不利或意外天气条件相关的风险。

对天气衍生品定价是研究的关键问题之一。

本文分析了天气变化对敏感性行业的影响，结合天气衍生品定价方法研究，最后落点于天气衍生品的应用和发展，并指出我国衍生品市场的不足。

关键词：天气衍生品;金融创新;风险管理;定价中图分类号：P49;F832.5 文献标识码：A0 引言现代社会的一个显著特征，是理解和控制风险的能力。

经济发展减缓了转移或交易风险的过程，金融创新促进了风险管理。

天气衍生品（WDs）是一种金融工具，用来对冲天气变化的随机性，从而构成天气风险（由天气事件引起的现金流的不确定性）。

在1997年首个天气衍生品的场外交易两年后，芝加哥商业交易所（WDs）在1999年引入了天气指数的衍生品合约。

无论是交易所交易的还是场外交易的衍生品，现在都被记录在一系列天气指数上，包括温度、飓风、霜冻和降水。

天气衍生品不同于保险，首先是因为保险承保的概率很低，而天气衍生品涵盖的风险较低、概率高的事件，如比预期更冷的冬天。

其次，无论天气状况造成的损失如何，天气衍生品的买家都将在结算期收到货款。

对于保险来说，赔偿取决于损害的证明。

据估计，在过去十年中，每年平均的气候破坏造成的损失超过2万亿美元。

因此，由于天气风险造成的经济损失应该通过充足的天气相关保险和衍生品来弥补。

1 天气变化对各行业的影响过去20年，天气衍生品的交易量增长强劲。

这有几个原因。

许多行业对天气衍生品的强劲需求，这些行业的业务利润与天气变化直接相关。

例如，农业受到天气条件的影响，而恶劣的天气可能对农业产出产生不利影响。

1.1农业在气候变化的背景下，降雨和温度是影响作物产量的不确定性的主要决定因素。

农作物产量非常容易受到干旱、洪水和热浪等极端条件的影响。

温度和降雨过程是作物产量的关键驱动因素。

通常，温度决定了生长季节的持续时间，而降雨影响植物的生产（叶面积和光合效率），全球温度和降水的变化对农作物的影响约占作物产量变化的1/3。

1.2能源与电力业天气衍生品市场快速增长的主要驱动因素可能是能源和电力行业。

这个市场的参与者要承担不同类型的天气风险。

其中一个风险来自于温度的变化。

由于能源价格的放松管制，能源生产商和电力公司必须对冲这种风险，以缓和相关的经济后果。

1.3交通旅游业天气状况恶劣一方面会增加交通运输压力，交通事故率上升，另一方面也会减少人们的出行意愿，对旅游业造成较大的负面影响。

2010年1月4日，韩国中部地区包括首都地区和江源道的降雪量达到了25.8厘米，创下了自1937年以来的纪录。

这场大雪使大片地区的交通暂时瘫痪，并在结冰的道路上造成了许多事故，民众出行旅游量骤减。

许多农业设施，包括人参温室，也被堆积的雪压坏了。

这场降雪造成的财产损失估计达106亿韩元。

除了农业、能源与电力业、交通旅游业等，天气风险对许多经济部门都有重大影响，因为一些公司依赖天气。

然而，这两个变量之间的相互依赖性证明了很难准确地分析和模拟它们的联合行为。

降雨对湿度的影响反过来控制感热通量和潜热通量之间的分配。

2 天气衍生品的定价研究天气变量很难控制，尤其是对大多数发展中国家和欠发达国家的农业活动有很大影响的农民来说。

因此，需要一个有效和可靠的风险管理工具，天气衍生品，以对冲农民和利益相关者的天气不确定性风险。

通过将收益与相当可靠的天气指数（如温度、降雨、湿度、日照）联系起来，减少或消除了传统保险的不利影响。

它们通常是基于不同基础天气指标的掉期、期货和期权。

当天气事件是农业经济风险的来源时，天气衍生品可以成为农业生产者的套期保值工具。

为了开发用于农业的天气衍生品，天气变量必须是可测量的，历史记录必须是充分的和可获得的，所有参与交易的各方必须考虑这样的措施是客观和可靠的。

2.1传统衍生品定价法使用天气衍生品作为对冲风险的工具的关键是一个可靠的定价方法，来促进天气衍生品的发展。

这些方法包括精算方法、扩展风险中性估值方法和基于消费的资产定价模型。

天气衍生品定价与为传统衍生品定价不同，因为天气衍生品的收益不取决于股票、货币、利率、指数和大宗商品等现货市场工具的价格。

其中潜在的天气变量不是一种可交易的资产。

市场流动性不足，表明气象衍生品市场是不完整的市场。

不符合传统无套利定价模型如B-S等的基本假设。

由于不完全市场定价模型承认存在可对冲风险和不可对冲风险，它们被认为更适合为天气衍生品定价。

事实上，天气衍生品的收益通常與基于温度计算的天气指数有关。

由于基础指数是不交易的，因此不可能采用无套利的方法来为温度相关衍生品定价。

此外，温度服从平均回归过程，而不是随机游走过程。

然而，天气衍生品呈现一个新的市场，因此对市场可行性的分析和检查为投资者提供了重要的见解。

许多天气衍生品的估值技术已经克服了这个问题，在均衡代表框架下，在等价鞅方法下，使用边际效用方法或者更一般的等效效用原则。

天气衍生品的标准定价方法是基于历史天气数据，通过时间序列分析估计物理测度，然后校准市场风险价格（MPR），使交易的天气衍生品是风险中性测度下的鞅。

气象预报等前瞻性信息往往没有纳入通常的定价方法。

因此，重要的市场信息不被考虑在一个期货价格反映了所有公开的可用信息的有效市场。

2.2指数建模指数建模是为天气衍生品定价的另一种方法，其中可以直接建模天气指数。

如温度衍生品在这种方法中，必须分别构建HDDs、CDDs、CAT指数。

虽然这种方法简单、有效，而且与HBA相比，可以产生更好的定价结果，但使用这种方法建立模型需要提供丰富的历史温度数据，而这并不总是可能实现的。

天气衍生品的指数建模定价问题的重点将放在直接支撑衍生品合约价值的天气变量的预测上。

天气具有很大的不确定性，因而增加了预测的难度，并对利润很大程度上受到天气状况的影响的个人和企业来说一直是一个相当大的风险因素。

因此，天气数据越容易获取，成本越低，开发天气衍生品的机会就越大。

以基于降雨量的期权为例，每个期权合约是不同的，我们关注的是预测期权合同的公平价格。

换句话说，预计的降雨量是多少？这一水平的降雨量被用作指数本身，以便计算从实现事件的支出。

由于使用降雨量水平作为指数本身，尽可能准确地估计降雨量成为改进定价的必要。

这笔赔偿可以从农民的角度来考虑，即过多的降雨对他们的庄稼造成损害，从而造成收入损失。

他们将根据高于合同的指数点获得一笔奖金。

当然，如果降雨量低于指定的水平，他就有赔钱的风险。

2.3天气衍生品合约天气衍生品是一种用于对冲与天气波动相关风险的金融工具。

合同中明确地说明了双方如何根据合同期间的现有天气状况来解决付款问题。

金融天气合同定义为天气或有合同，其收益将由未来天气事件决定。

这些天气事件的设置值由一个天气指数决定，该天气指数表示为在给定的最低气压处测量的天气变量的值。

金融天气合同可以采取天气衍生品或天气保险合同的形式。

传统的保险合同是在对实际损失进行适当的损失调整后进行赔付，而不是简单地在具体的性质状态发生后进行赔付。

这是一个重要的差异，可以使其中一种工具比另一种更具吸引力。

此外，由于天气指数的价值不依赖于市场参与者的个人行为，传统保险中存在的道德风险和逆向选择问题也消失了。

3 天气衍生品的应用研究3.1天气衍生品的产生天气对于各行业的巨大影响引起了人们对应急计划的关注，例如建立应急基金，增加应对外部冲击的外汇储备，试行使用天气保险（Syroka和Nucifora，2010）。

但要证明一家企业受到了天气的不利影响，是相当困难的。

保险市场可以承保飓风等极端天气，但不能承保不利的波动，因为很难证明这些对商业的影响。

在20世纪，天气衍生品出现在金融市场，作为对冲能源部门和其他密切相关部门与天气相关的各种风险的工具。

气象衍生品在1999年正式引入主要金融市场，如芝加哥商品交易所（CME）。

近年来，除了能源和电力行业是第一个涉足天气衍生品业务的行业外，其他行业和部门也加入了这一业务，天气衍生品也越来越受欢迎。

这些行业包括农业、旅游、保险和再保险公司、经纪人以及零售业务，这些行业目前是天气衍生品市场的众多参与者之一。

从2011年开始，芝加哥商品交易所根据全球46个不同城市的日平均气温指数提供衍生品期货合约和期权。

如今，个人可以通过使用天气衍生品来获得经济上的保护来抵御天气因素。

出售给小规模农户的天气衍生品也可以在家庭层面上作为应对低产量的风险管理工具。

为了克服由于天气因素造成的作物产量损失，农民可以通过购买天气衍生品来探索对冲天气风险的可能性，这种天气衍生品可以保证在降雨或温度不稳定时获得收益。

为了使这种做法有效，更好地了解天气动态，特别是温度和降雨过程，以及可能的对冲机制，将提供一种新的方式，将天气和气候不确定性中的金融风险转移到存在风险管理战略的金融市场。

3.2天气衍生品的应用与发展天气衍生品是公司或个人用来对冲天气相关损失风险的金融工具。

天气衍生工具有一个基本指数，用以衡量某一特定的天气情况，例如某一特定时期内的累计降雨量、冷度日数等。

它们覆盖低风险、高概率事件，不像天气保险处理高风险、低概率事件。

在农业领域，农民可能会购买天气衍生品，以对冲雨量过多或过少、气温突变或破坏性风导致的歉收。

在天氣风险管理方面，考虑到能源、农业、旅游、保险和零售等行业的大型企业在全球气候条件日益不确定的情况下面临的风险，天气衍生品发挥了重要作用。

这是因为天气衍生品是经济的，灵活的，并且不需要损失证明。

天气衍生品是两方或多方之间持有的一种合同，其价值取决于潜在的天气变量。

存在各种不同的类型，通常根据温度、降雨和风力。

天气衍生品与其它衍生品的不同之处在于，市场还不完整。

这是由于不能实际持有、存储或交易天气变量。

没有有形资产，就不可能再创造一个无风险的对冲，因此可能存在套利的机会。

结果，这违反了支撑常用定价模型的假设。

这是一个主要问题，目前还没有普遍接受的定价框架来评估这些合同的价值。

这是一种相对较新的金融工具，2011年开始在芝加哥商品交易所交易。

降雨量衍生合约将防止雨量过多或过少，因为合约的支付取决于某一特定地点的雨量水平。

因此，农民可以签订合同，支付合理的价格来保护自己免受过多降雨的影响。

如果该事件发生，农民将获得一笔奖金，相当于降雨量乘以每个指数点的数量。

这样农民以及其他受天气变化较为敏感的企业可以有效利用天气衍生品提前锁定风险，避免遭受严重的损失。

但我国目前的天气衍生品市场还没有完全建立起来，可交易的金融工具数量较少。

我国是一个农业大国，也是农产品出口大国，因此具有很大的产量风险，对天气衍生品有很大的需求空间，因此未来中国要积极开拓国内衍生品交易市场，跟上国际金融的步伐。