（金融学专业论文）天气衍生产品及其定价—基础指数设计方法和实验研究.pdf

论文摘要 天气对很多行业都有重要影响。一般的天气风险是指除了飓风、洪灾等巨大灾害之外 由于温度、湿度、降雨、刮风等原因造成的相关企业收入不确定性的风险。传统的风险管理 策略不能很好地规避此类风险，而天气衍生品作为一种新型的风险管理工具，目前在国际市 场上被越来越广泛地应用于天气风险的管理。 天气衍生品按其基础指数的不同，可以分为气温指数、降雨指数、降雪指数等类型，其 价值就取决于这些基础指数的数值，可以采用天气期货、天气期权、天气互换等金融形式。 本文在借鉴国内外研究天气衍生品定价的文献基础上，主要参照均值回复模型，考虑气 温的季节变化和长期趋势，建立反映气温变化的随机模型，应用1 9 8 7 至2 0 0 6 年上海日平均 气温对模型参数进行估计，构建温度的行径模式并用蒙特卡罗模拟法模拟其未来可能的随机 过程。接着考虑为一家假设中的农产品生产企业设计g d d s 基础指数。利用模拟多次得出的 温度序列计算g d d s 互换衍生品的价格，由此为其建议天气风险套期保值策略，以规避企业 遇到的气温变化引起的财务风险。 天气衍生品在我国存在巨大的市场需求，天气风险市场所需的气象资料数据也逐渐可 得。通过本文的分析可以看出在这种背景下，适时推出天气衍生产品具有现实的可行性，也 有利于相关企业对冲天气风险，完善我国金融市场投资层次。 关键词：天气衍生产品，基础指数。定价模型，蒙特卡罗仿真 a b s t r a c t 1 1 1 ew e a t h e rh a sa l li m p o r t a n ti m p a c to nm a n yi n d u s t r i e s 。g e n e r a lw e a t h e rr i s ki st h a te x c e p t i n g h u r r i c a n e s , f l o o d sa n do t h e re n o r m o u sd i s a s t e r s 。t h er i s ko fu n c e r t a i n t yr e l a t e dt ob u s i n e s si n c o m e d u et ot h et e m p e r a t u r e , h u m i d i t y ，r a i n , w i n da n do t h e rc a u s e s 。t r a d i t i o n a lr i s km a n a g e m e n t s t r a t e g i e sc a nn o tb eg o o dt oa v o i ds u c hr i s k s a san e wr i s km a n a g e m e n tt o o l s ，w e a t h e r d e r i v a t i v e sc a nb eu s e dm o r e ：w i d e l yi nw e a t h e rr i s km a n a g e m e n to nt h ei n t e r n a t i o n a lm a r k e ta t p r e s e n t b a s e do nt h e i rd i f f e r e n tu n d e r l y i n gi n d e x , w e a t h e rd e r i v a t i v e sc a l lb ed i v i d e di n t ot e m p e r a t u r e i n d e x , t h ei n d e xo fr a i n f a l l ，s n o w f a l la n do t h e rt y p e so fi n d e x i t sv a l u ew i l ld e p e n do nt h e n u m e r i c a lv a l u eo ft h eu n d e r l y i n gi n d e xa n di tc a nt a k et h ef o r mo fw e a t h e rf u t u r e s ，w e a t h e r o p t i o n s ，s w a p sa n do t h e rf i n a n c i a ls t y l e o nt h eb a s i so ft h el i t e r a t u r ea b o u tw e a t h e rd e r i v a t i v e sp r i c i n ga th o m ea n da b r o a d ，t h i sp a p e r u s e dt h em e a n - r e v e r s i o nm o d e la sas o u r c eo fr e f e r e n c e c o n s i d e r e dt h es e a s o n a lc h a n g e sa n d l o n g t e r mt r e n do ft h et e m p e r a t u r e ，e s t a b l i s h e dt h es t o c h a s t i cm o d e ir e f l e c t e dt h et e m p e r a t u r e c h a n g e s ，a p p l i e dt h ea v e r a g et e m p e r a t u r eo fs h a n g h a if r o m19 8 7t o2 0 0 6f o re s t i m a t i n gt h em o d e l p a r a m e t e r s ，c o n s t r u c t e d t h ea c t so ft e m p e r a t u r ep a t t e r n sa n ds i m u l a t e di t s p o s s i b l ef u t u r e r a n d o mp r o c e s sw i t hm o n t ec a r l os i m u l a t i o n ，a n dt h e nc o n s i d e r e dd e s i g n i n gg d d sf o ra h y p o t h e t i c a la g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o ne n t e r p r i s e s ，c o m e dt ot h eu s eo fr e p e a t e d l ys i m u l a t e d t e m p e r a t u r es e q u e n c et oc a l c u l a t et h ed e r i v a t i v e sg d d ss w a pp r i c e s ，p r o p o s a l e dt h ew e a t h e rr i s k h e d g i n gs t r a t e g yt oc i r c u m v e n tt h ef i n a n c i a lr i s kb e c a u s eo ft h ec h a n g i n gt e m p e r a t u r ee n c o u n t e r e d b ye n t e r p r i s e s 强e r ei sah u g em a r k e td e m a n df o rw e a t h e rd e r i v a t i v e si n c h i n a , a n dm e t e o r o l o g i c a l i n f o r m a t i o na n dd a t ah a v eg r a d u a l l ya v a i l a b l ef o rw e a t h e rr i s km a r k e t t h r o u g ht h ea n a l y s i so f t h i sp a p e rc a nb es e e nt h a tl a u n c h i n gr h ew e a t h e rd e r i v a t i v ep r o d u c t st i m e l yh a sap r a c t i c a l f e a s i b i l i t y o nt h i sb a c k g r o u n d ，a n di ta l s ob e n e f i c i a l t oh e d g et h ew e a t h e rr i s k sf o rr e l a t e d b u s i n e s s e s ，t oi m p r o v et h el e v e io fi n v e s t m e n ti nc h i n a sf i n a n c i a lm a r k e t k e yw o r d ：w e a t h e rd e r i v a t i v e s , u n d e r l y i n gi n d e x , p r i c i n gm o d e l ，m o n t ec a r l o s i m u l a t i o n 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除文中已经注喷萼| 用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：望应越日期：丝窭 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文嚣电 子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 学位论文作者签名：多厨园 日期：丝壁：五。 撇幺伪锣冬 第一章导论 一、研究目的和意义 天气作为人类赖以生存的自然环境的一个重要组成部分，它的任何变化都会 对自然生态系统以及社会经济系统产生影响。1 9 9 8 年，美国前商务部秘书w i l l i a m d a l e y 在一篇对国会陈述中说，美国至少有1 万亿美元的经济活动与天气密切相 关，占其商业活动总额的7 0 。瑞士再保险公司( s w i s sr e ) 在2 0 0 7 年1 0 月举 行的天气风险管理协会( w e a t h e rr i s km a n a g e m e n ta s s o c i a t i o n ，w r m a ) 欧洲会 议1 上也指出，目前全球经济的2 0 - - 3 0 受天气相关事件的影响。如美国农业 中的玉米收成就受气温的影响显著，见图l 。 图1 ：气温与玉米收成关系 资料来源：n a t i o n a lw e a t h e rs e r v i c ea n dn a t i o n a la g r i c u l t u r a ls t a t i s t i c a ls e r v i c e 保险业中，针对重大灾害气候产生了天气保险，它主要是指财产损失保险合 同中同自然灾害事故( 比如：洪水、旱情、飓风、冰雹等) 相连的保险，体现纯 粹风险损失补偿和精算的理念和方法，即其涉及的是气候变化引发的自然灾害而 导致的财产直接损失，具有发生概率低，影响程度一般或巨大且可保的特点。近 些年来，人们发现，正常气象事件所引发的天气风险，如企业受诸如热、冷、降 雪、下雨、起风等天气事件侵袭，也会引起经济单位收益的不确定性变动。这种 侵袭本质上是非灾难性的，它影响的是企业的收益率而不是企业的财产。在日常 的经济生活中，这种天气风险的影响面更广，国民经济中的许多重要部门如农业、 能源、交通、建筑等都与非灾难性的天气变化密切相关。 虽然天气风险的影响如此巨大，但保险业却不能提供非灾难性保险。如上图 1 来自h t t p ：w w w w r m a o r g l 中的玉米收成受气温波动影响，从而影响农业部门的收益，对于这种风险，保险 业者就没有相应的险种保障，因此相关行业必须自己解决问题。天气衍生品 ( w e a t h e rd e r i v a t i v e s ) 正是在这种背景下应运而生，这是一种用来规避天气风 险的金融工具。 天气衍生品最早于1 9 9 7 年出现在美国的能源行业，是目前较为前沿的一种 衍生产品。上世纪9 0 年代，美国逐步解除了对能源和电力行业的管制，使这两 个行业在全球的经营活动日益暴露在天气变化的不确定性风险之中。为了规避非 预期天气变化的负面影响，安然公司( e n r o n ) 在1 9 9 7 年与科赫能源( k o c he n e r g y ) 签订了世界上第一笔天气衍生合同。两家公司以美国威斯康星州东南部港口城市 密尔沃基( m i l w a u k e e ) 1 9 9 7 - - 1 9 9 8 年冬季气温为参考，基于主要气温指数安排了 一个交易，由此天气衍生品市场正式启动。为了降低交易费用、便利交易，一对 一式的合约交易逐步演化成了具有固定格式的标准合约。1 9 9 9 年，美国芝加哥 商业交易所( c m e ) 正式挂牌交易天气衍生金融工具。正如一般套期保值者使 用传统的金融衍生品规避利率、股票、债券和外汇等系统性金融风险一样，面临 天气风险的各类主体也利用天气衍生品来规避天气风险。 天气衍生品自出现以来，在全球尤其是欧美证券市场上得到快速发展。天气 衍生品交易量迅速增长，根据w r m a 对行业的最新调查数据2 显示，从2 0 0 6 年 4 月至2 0 0 7 年3 月，在c m e 交易的天气衍生品金额已达1 9 2 亿美元，加上o t c 交易方式，合约数达到7 3 0 0 8 7 份。天气衍生品市场已是美国成长最快的衍生产 品市场，其交易品种迅速增长，除了以气温指数为基础的产品以外，还出现了以 降雨、降雪、风速等天气指数为基础的衍生品；交易的地理范围迅速扩大，所用 的天气指数覆盖了越来越多的地区；供应者来源增加，天气衍生品供应商除了大 型能源贸易商外，保险公司、再保险公司、投资银行、证券公司及对冲基金等金 融机构都开始发展这种新业务；购买者来源增加，除了电力企业外，又增加了天 然气、石油等其他能源生产者、经纪商和大型能源用户以及农业、建筑业、保险 业、旅游业、零售业等其他直接或间接受天气影响的行业。 天气衍生品市场是金融领域最具潜力的市场之一。目前，天气衍生品的全球 化趋势已初现端倪。天气衍生品市场首先在美国建立起来，随着市场的进一步发 2 来自h t t p ：t l w w w w r m a o r g 2 展，尽管美国的机构参与者仍占大多数，但是已有越来越多的来自欧洲和亚太地 区的发达国家参与者，如法国、瑞士、德国、英国、日本等，甚至第三世界国家 也正在考虑将天气衍生品作为一项金融创新，如埃塞俄比亚就热衷于天气衍生品 的应用研究。 天气衍生品是金融产品创新到高级阶段的产物，而我国金融市场的发展仍处 于初步阶段。从表面上看，发展我国的天气风险市场既无必要，也没有可行性， 但笔者认为，这种认识过于保守。事实上，面对开放的冲击，我国的金融领域需 要深入了解这一创新的整体脉络和趋势，借鉴其实践中的方法，为我国金融各业 发展提供新的契机。而根据我国经济和气候的特点，发展我国的天气风险市场具 有必要性，也具备一定的可行条件。 我国幅员辽阔，天气情况在不同地区间的差异较大，又由于近年来全球气候 变化，我国的气温和降水量等主要天气指标的年变化幅度比较大，变化的不确定 性比较高。2 0 0 7 年1 2 月在瑞士日内瓦举行的灾害保险及天气风险管理市场需求 会议上3 ，来自中国气象局的专家作了关于中国气候变化和天气灾害的演讲，其 中展示了近5 0 年来全国气温距平值( 平均值与总平均值的差值) 变动情况，如 图2 。可见，9 0 年代后期以来，温度的变化较以往更大。这些都使得一些对天气 条件依赖严重的产业，如农业、交通业、能源行业等，其经济规模面临较大的天 气风险，同时，由于这些产业是国民经济的基础部门，其产品或服务具有较小的 需求弹性系数，所以这些部门的风险传导到其他经济部门时就被放大。因此，天 气风险可以影响到宏观经济的平稳运行，成为我国宏观经济波动的重要外生源 泉。 图2 ：1 9 5 1 年至2 0 0 6 年全国气温距平值 3 来自h t t p ：w w w w r m a o r e , 3 二、研究现状与文献综述 通过查阅相关文献，笔者发现，目前天气衍生品在我国还是一片空白，有关 这方面的研究文献非常少，有的仅是作浅显地介绍，一般介绍发达国家如美国在 该领域的做法；国外对天气衍生产品定价模型的研究还处于初始阶段，且众多的 研究都以发达国家天气因子作为研究对象。因此，本研究正是旨在系统地介绍天 气衍生品相关知识的基础上，结合现实，尝试对我国天气衍生产品定价模型进行 试验研究，这对建立我国天气衍生产品交易市场具有基础性的意义。 ( 一) 国外研究现状 国外理论界对于天气衍生品的研究，主要是围绕天气衍生品市场操作中的各 种问题所进行的探讨。对于天气衍生品的定价问题和对冲风险的效果的问题，是 天气衍生品研究的两个主要焦点。 一些学者认为，传统的金融衍生品定价方法并不完全适用于天气衍生品。例 如，布莱克斯科尔斯模型( t h eb l a c k s c h o l e sm e t h o d ) 对大部分金融衍生产品而 言，是一个典型的定价公式，但一旦运用于天气衍生产品中就会产生一些问题。 d i s c h e l ( 19 9 8 ) 、g a r m a n ，b l a n c oa n de r i c k s o n ( 2 0 0 0 ) 、d i e b o l da n dc a m p b e l l ( 2 0 01 ) 、 d a v i s ( 2 0 0 1 ) 等学者提出一些b s 模型不适用于天气衍生产品的理由，有以下 三点： l 、衍生性商品的定价方法有很多种，而b s 定价公式是构建无风险的投资 组合，推导出描述该投资组合价值变化的随机方程式，并以衍生产品到期日的报 酬，即标的物到期日价格与履约价格的差额作为边界条件，且在无套利情况下解 出。然而，天气衍生品，如h d d c d d 衍生品，其采用的温度指数为合同存续期 间的累计值，报酬为累计值与履约价的差额，非一般标准化的边界条件，因此无 法解出公式解。 2 、期权定价模型一般假设标的资产的价格路径呈随机游走( r a n d o mw r a l k ) ， 符合b s 模型中的几何布朗运动( g e o m e t r i cb r o w n i a nm o t i o n ) 。但几何布朗运 动并不完全适用于天气衍生产品。实际上如温度的变化路径并非只是随机游走， 还有围绕在长期历史平均温度，类似于均值回复现象4 。 4 均值回复( m e 锄r e v e r s i o n ) 现象，即标的资产的行径虽然是随机变动，但是随着时间经过它会趋于一长期平 均水平。 4 3 、天气衍生产品最显著的特征是其价格变动与天气事件相关联，而传统的 金融衍生品的价格变动则是与作为其基础产品的证券或商品( 本身能被交易) 的 价格变动相关联。通常，作为天气衍生产品衍生基础的是天气指数，而天气指数 本身并不是商品，没有在市场上进行交易，这一点与其他衍生品的基础产品不同。 因此，b s 模型并不适用于天气衍生品的定价。 围绕着天气衍生品的定价问题，一些学者进行了大量的研究，并提出了各种 各样的定价模型。如d i s c h e l ( 1 9 9 8 ) 的均值回复模型、z e n g ( 2 0 0 0 ) 的预测基础上 的定价模型、c a oa n dw e i ( 2 0 0 0 ) 的均衡定价模型等，这些都将在下文中详细介绍。 有关天气衍生品研究的另一个焦点是关于天气衍生品对冲风险的效果问题。 目前，天气衍生品交易有两种方式，一种是场外交易( o t c ) ，另一种是交易所 交易。交易所标准化衍生产品交易的优点是价格更加透明化，并通过清算中心的 承诺消除违约风险，但保值者在使用这些产品对冲风险时，将会面对不容忽视的 基差风险( b a s i cr i s k ) ，即产品所实现的经济利益同个别标的的实际损失存在差 异的风险，比如基础指数所包含的地域与套期保值者的经营地可能不完全一致 等，这些将使天气风险管理的有效性受到影响。国外一些学者对天气衍生品套期 保值中的基差风险和信用风险进行了研究，分析了它们对天气风险管理有效性的 影响，并由此提出了一些产品设计方面的建议。 e d e r i n g t o n ( 1 9 7 9 ) 研究表明，当某人使用某种衍生工具规避风险时，其所 面临的基差风险的程度对这种衍生工具对冲风险的有效性具有实质性的影响。 h a u s h a l t e r ( 2 0 0 0 ) 的研究进一步表明，石油、天然气产品的生产者利用套期保 值对冲风险的有效性与这种衍生工具的基差风险相关。 场外交易不存在基差风险，但存在道德风险。道德风险是指由于交易中的 一方没有履行合同责任而给另一方带来经济损失的风险。一些学者通过建立模 型，研究了考虑道德风险情况下金融衍生产品的定价问题。在这些文献中，他们 分析了套期保值者面对违约风险或道德风险时的理想套期保值策略。从安然公司 破产以后，天气衍生品市场中的道德风险吸引了许多学者的注意，他们将分析逐 渐集中到能源公司的信用质量上来。 为考察用天气衍生品进行套期保值时基差风险和道德风险的最佳平衡， b r o c k e t t ，w a n ga n dy a n g ( 2 0 0 3 ) 分析了基础产品风险套期保值的风险分配效率。 5 他们综合运用一般天气衍生品和基础天气衍生品( b a s i sd e r i v a t i v e s ) 来管理天气 风险，同时考虑了无法用套期保值操作来规避的道德风险和可以套期保值规避的 基差风险。他们的研究允许套期保值者使用与需求的数量相关联的、基于标准化 天气指数的衍生合同。当标准化天气指数与套期保值者的需求数量的相关系数小 于1 时，就存在基差风险。套期保值者可以使用一个单独的天气衍生合同( 基础 天气衍生品) 来覆盖标准天气指数与他所在地区的天气指数之间的差异。 ( 二) 国内研究现状 天气衍生品这个概念引入我国的时间还较短，目前在国内并没有引起相关理 论和实务界的重视，关于这方面的文章和著作在数量上较少，而既有的一些研究 也主要以介绍性的居多。虽然有很多关于金融衍生品的专著涉及到了天气衍生 品，但都介绍的较为简略，更没有结合我国的国情进行深入的探讨。 齐绍洲，凌棱( 2 0 0 3 ) 介绍了几种以气温指数为基础产品的天气衍生品，并 具体到实际操作，分别介绍了这几种产品的价值模型，并作了应用举例。这篇文 章是较早将天气衍生品介绍到中国的研究之一。 陈靖( 2 0 0 4 ) 结合我国现实，以国际通行的期货品种开发理念、规范及原则 为指导，创新地分析了我国温度指数期货合约设计，分析了温度指数期货的价格 发现、套期保值及企业的具体运用。然而，该研究仅仅是进行了产品设计，没有 从更广的视角，系统化地提出我国开发天气衍生品的总体思路。 刘元元( 2 0 0 5 ) 从天气衍生品的出现和发展引出一些关于金融衍生产品的理 论思考。她认为，9 0 年代后期，衍生产品的发展已经逐步超出了过去以商品和 货币为对象的模式，经济金融活动始终伴随着风险，理论上说各类风险都可以形 成一类衍生产品。天气衍生产品的出现表明了这一趋势，并对金融衍生产品的发 展产生了重要影响，金融衍生交易的功能也正在从风险防范向风险管理与风险配 置转变。 余沪荣，姚从容( 2 0 0 5 ) 阐述了天气期货、天气期权、天气互换以及颈项合 约这几种主要天气衍生品的作用机理和特点，并将天气衍生产品作为规避农业风 险的一种手段与农业保险进行了比较，论述了天气衍生品在管理农业自然风险中 的优越性。他们还分析了制约我国天气衍生产品推出的主要因素，对其在我国的 应用前景进行了简要分析。 6 曹雪琴( 2 0 0 5 ) 认为天气衍生品是在金融一体化背景下证券化的保险产品。 它是利用资本市场资金力量和证券融资的方式，来提高保险经营能力的创新活 动，是以证券和衍生品为工具实现保险风险的融资和承保风险的证券化。类似的 产品还包括灾害期权和期货、灾害债券等。它们的出现，反映了国际保险产品创 新过程中的a r t ( a l t e m i t i v er i s kt r a n s a c t i o n ) 现象，即非传统特征的保险创新 替代传统保险，特别是传统的财产保险的活动、产品品种和过程，主要表现为基 于企业风险管理需求和技术的保险产品创新。 李黎，张羽( 2 0 0 6 ) 认为天气衍生品是农业保险创新的产物，它将金融工具 的理念用于自然灾害的风险管理，为农业生产者的风险转移提供了新途径。天气 衍生品的推出可以增强保险公司和再保险公司分散风险的能力，有助于提高农业 自然风险的管理水平。同时，他们在这篇文章中还介绍了全球天气衍生品发展的 产品和市场状况，并提出了相关的政策建议。 三、研究思路和框架 ( 一) 研究思路和方法 本文在对天气衍生产品的产生及其市场发展情况进行介绍的基础上，借鉴一 些国外研究此类产品定价的文献，试图以我国上海市近2 0 年来的日平均气温值 作为样本数据，建立该地区的气温变化模型，并结合实际企业规避财务风险需求， 对天气衍生品的基础指数进行设计并做实验研究，以此为我国今后开展天气衍生 品交易做理论和技术基础上的铺垫工作。 在研究方法上，本文拟采用以下研究方法： 1 、分类研究法 本研究的第二章主要是具体介绍各种天气衍生产品，以便于从外延上深入、 具体了解第一章中所提出的天气衍生产品。由于天气衍生品种类繁多，形态各异， 因此，笔者采用了一定的分类方法进行介绍，以利于把握各种天气衍生品的特点。 例如，按天气衍生品的基础产品分为气温指数、降雨指数、降雪指数等；按交易 类型分为天气期货、天气期权、天气互换等。 2 、规范研究和实证分析相结合 实证研究是描述经济中的事实和行为是什么，它本身不代表有价值判断，而 是客观地说明现实中的经济关系如何。规范研究涉及到伦理和价值判断，是回答 7 “应该怎样 类的问题。 3 、定性和定量分析相结合，突出定量分析。 ( 二) 本文框架结构 导论部分介绍了本文的研究目的和意义、匿蠹外研究现状与文献综述、研究 思路和框架以及创新之处等，然后文章分为五个章节： 第二章介绍了天气衍生品及其市场发展概况，主要论述了天气衍生品是如何 在天气风险管理中应运而生的，然后将这种新型金融衍生品与保险产品进行比较 研究，最恁介绍了天气衍生品在国外市场的发展概况。 第三章介绍天气衍生产品的结构和金融形式。按其基础指数，可以将天气衍 生黧分为气温指数、降雨指数、降雪指数等类型；按其金融形式，又可分为天气 期货、天气期权、天气互换，并举例子进行相应的运用介绍。 第四章对天气衍生产品定价理论进行了整理，论述了衍生晶定价理论的基本 思想以及气温衍生产品定价的一般方法和模型。 第五章是本论文的核心部分，以上海气温必例对天气衍生晶定价进行了实证 研究，建立气温变化模型，估计其中各参数，并用此模型对未来气温进行了模拟。 在此基础上，为一家假设中的农产晶生产企业设计基础指数并进行定价安验，建 议其套期保值策略，以此规避企业遇到的气温变化引起的财务风险。 第六章对全文进行了总结，介绍酲前国内在天气衍生品方面开展的相关工 作，并对天气衍生品在我国未来的发展提出了建议。 四、本文难点和创新之处 ( 一) 本文研究难点 在对天气衍生品进行定价的研究中，西方学者进行了较多探讨，而国内在这 一部分基前研究成果还很少。因面如何结合国外的研究方法和我国自己的实际情 况，正确而恰当的运用相关理论和研究成果是本文的一个难点。 另终，在实证研究中，文章所需数据时间跨度大，样本数量庞大，长达2 0 年7 2 7 4 个数据，对这些数据的搜集、整理和计算也是本文的一大难点。 ( 二) 本文的创新之处 本文的创新之处主要体现在以下几个方面： 8 l 、本文研究天气衍生品的定价问题，从选题上具有一定的新意。天气衍生 品如今在国际市场上尚属新型金融衍生产品，我国目前为止尚未开展这类交易， 因此国内相关参考书籍并不多见。 2 、文章对国内外关于天气衍生品定价的研究文献进行了归纳与分类总结， 分为定价理论的基本思想和气温类衍生品定价的一般方法和模型，基本上收录了 近几年在这个研究领域比较有代表性的文献资料。 3 、目前我国相关学者对天气衍生品定价研究者甚少，已有的一些研究也多 是定性分析，本文以我国某一具体城市的气温资料为基础，通过对数据的定量分 析，建立模型，并运用数理方法进行实验研究，并结合实际案例进行运用分析， 这是本文最大的创新之处。 9 第二章天气风险管理中的天气衍生品及其市场发展概况 一、天气风险及其管理策略 我们知道“风险 ，一般来说是指未来的不确定性，而最广泛的天气风险的 定义则是指因天气气候变化给人们生命财产安全和生产经营活动以及经济发展 带来的不确定性。根据天气风险发生的概率和造成的后果，可以把天气风险分 为天气灾害风险、一般天气风险、气候变化风险三类。 天气灾害风险，主要指暴雨山洪、热带风暴( 飓风) 、洪涝、干旱、冰雹、 冰冻等天气灾害事件的发生造成财产损失和威胁人们生命安全的可能性。比如暴 雨山洪、洪涝、台风等极端天气事件的发生导致企业的厂房、机器设备等受到毁 坏，人员伤亡。天气灾害风险是纯粹风险，这也是传统意义上人们对天气风险的 认识。 一般天气风险，是指一般天气事件( 也可以理解为非灾难性天气事件) 如 气温、湿度、雨、雪、风、雾等的发生导致企业未来收益和现金流的不确定性， 有时还会引发企业市场风险、财务风险等。 这种一般性天气变化不会对企业的 财产造成损失，是非灾难性的，但往往引起某些商品供给和需求的巨大波动，进 而影响到企业利润的稳定增长。天气变化将改变企业的用户需求，这是一个与企 业产出水平有关的概念，即产出风险。例如，凉爽的夏季将减少居民的用电量和 空调的使用，使电力和空调生产企业的生产设施闲置，提高了企业的平均成本。 企业还面临因天气变化产生的投入风险，比如，一家运动饮料制造商可能意愿将 天气对食糖的价格影响减到最少，毕竟食糖是它成本的主要部分。各个行业面临 的主要一般天气风险可见表1 。 表1 ：各行业所面临的主要天气风险 风险承担者 天气风险描述 农用化学品温度和降雨将影响化肥、农药使用效果 能源行业温暖冬季或凉爽夏季使销售剧烈变动，大风、冰冻影响能 源生产运输 能源消费者寒冷冬季或炎热夏季导致能源消费支出急剧上升 食品饮料凉爽夏季导致销售量下降 1 0 建筑企业因高温、降雨、降雪使得施工中断，影响建筑材料性能 市政扫雪成本，恶劣天气导致市政设施维护成本 户外娱乐业降雪减少导致滑雪场收入减少，雨雪导致高尔夫球场、主 题公园、展销会等客源减少、收入下降 第一产业农、林、牧等产量直接受天气影响，适应的气象条件下农 业虫病害严重，农用化工企业销售上升 制造业滑雪设备、伞、电风扇、空调、电热毯等制造商销售直接 面临天气风险 交通运输大雾、暴雨、大雪、道路结冰等恶劣天气使航班延误、高 速公路关闭 水电水库蓄水不足，水力发电减少 饭店餐饮业下雨、下雪等导致顾客减少 零售业天气变化导致顾客需求变化，影响零售业销售收入 金融保险向天气敏感的项目融资或提供天气衍生品的银行，提供天 气敏感的保险产品的保险公司等 一般天气风险具有两个明显的特点：其一是呈反向关系。比如夏季高温， 公园游客明显减少，但空调公司的空调销售额却不断上升，电力公司用电的销 售量同样持续攀升；但夏季凉爽则恰恰相反。另外一个特点是呈明显的区域 性变化。比如上海阴雨绵绵的时候，在北京可能连续多日艳阳高照，不同区 域呈现不同的天气特征。反向特点和区域变化特点，为利用现代风险管理技术 管理天气风险提供了可能。 气候变化风险，则指因全球气候变化对生态、资源、环境等的负面效应日 益显现，导致水资源短缺、干旱化加剧、海平面上升、冰川退缩、荒漠化加重 等，引起国家战略、政策方面的变化，进而影响到企业经营发展以及战略目标 的制定、实施与实现。气候变化风险还表现在，随着全球气候变化，企业面临 的天气、气候风险加剧，受天气变动的影响加重。 应该说国民经济各行各业都可能有天气灾害风险、一般天气风险和气候变 化风险。比如以建筑行业为例： 首先，建筑行业面临着较为严重的天气灾害风险。比如每年的台风、暴雨 山洪、洪涝等气象灾害都可能造成建筑物损坏、房屋倒塌等灾害损失。 其次，建筑行业面临着严重的一般天气风险。一般天气风险对建筑施工企 业影响非常明显，因为建筑施工大部分在室外进行。 另外，建筑行业还面临着气候变化风险。一旦采取减排政策，建筑行业需 求的原材料部门如钢铁、水泥、其他建材等，这些部门生产的是能源强度高的 产品，将可能遭受经济损失，从而影响和波及到建筑行业。 降低风险损失的现代风险管理手段主要有两种，即风险控制、风险转移。 天气风险管理同样可以采用风险控制和风险转移两种方式来进行积极管理。 其传统的策略主要有以下两种。 天气风险控制：主要指利用气象科技信息提前识别所面临的天气风险，采 取有效的措施，降低经济损失。我国在天气风险控制特别在天气灾害风险的控 制上，应该说是做得比较成功的，每年的决策气象服务为预防和减轻气象灾害 造成的损失发挥了重要作用。据专家二十世纪9 0 年代的统计，目前我国气象 预报服务成本效益比约为1 ：3 5 - 4 0 。 保险转移：指通过向保险公司支付保险费，将天气风险转嫁给保险公司， 而保险公司则根据大数原理利用损失分摊的原则通过跨行业、跨地区的投保人 降低风险并获得收益，甚至利用再保险的分保方式来进一步分摊风险和扩大收 益。目前看来，保险是转移自然灾害风险损失的重要金融手段，在救灾抗灾中 发挥着重要作用。例如，我国的农业灾害保险正在发展并发挥巨大作用。 从以上分析看出，传统的天气风险管理策略主要是针对天气灾害风险的， 对一般的天气风险，之前没有更好的避险措施。1 9 9 7 年美国能源业开启了天气 衍生品交易的先例，从而开始了国际市场上对如何应用天气衍生品管理一般天 气风险的更多研究。具体说，天气衍生产品就是指以一定区域内的温度、雨量、 降雪量、风速、湿度等气象条件为基础数值的新兴衍生性商品。它与一般资本 市场中基于金融资产的衍生性商品类似，但其衍生标的物为天气因子，是一种 类似于保险政策的金融工具。 其实根据不同类型天气风险各自特点，可以采取与之相应的管理策略：利 用气象科技信息控制天气风险适用于各类天气风险；对于发生概率低、影响程 度大的天气气候灾害风险，采用保险方式积极转移；对于发生概率高、影响程 1 2 度小的一般天气风险，采用天气衍生晶方式进行有效转移。具体可见图3 。 生频率 图3 ：天气风险管理策略图 天气衍生品交易自启动以来，市场发展迅速，现在越来越多的企业通过交 易这种新型金融衍生合同，灵活约定合同中有关天气变量和支付条件，来分割 和重组其所面临的天气风险，达到转移天气风险的目的。 二、天气衍生品与保险的联系与区别 天气衍生品可看作是采用金融衍生品形式的保险创新的产物，它本质上是个 一体化静金融产品，这不仅表现在产晶的内涵和性能上，还表现在市场供应者的 多样化态势上。目前天气衍生品的供应商包括能源企业、保险人、银行家和所谓 的转换公司。其中早期较大的参与者包括：e l e m e n t 再保险公司、e n t e r g yk o c h 公司、h e s st r a d i n g 公司和s w i s s 再保险公司。此外，保险人中包括：r e n a i s s a n c e 再保险公司、a x a 金融集团、丘博傺险公司等；银行包括法国兴韭银符、高盛 和德意志银行等。更有甚者，国际金融领域还存在所谓的转换公司，它们作为保 险公司( 侧如法国再保险公司、x l 秀保险公司的子公司等) ，注辫在离岸金融中 心，为了监管和避税的目的，不停地将保险合同转换成衍生品合同，或将衍生品 合同转换戒傈险合同，谋取利益。在这种过程中，现代金融在组织、产晶和技术 的融合表现得淋漓尽致。尽管如此，由于它风险保障的属性，天气衍生品的提供 者中，保险公司是中坚力量。 以天气衍生品中最为常见的气温期权为例，它虽然采用的是衍生产品的形 式，但具有同传统保险单类似的功能，表现在： 其一，当看涨期权具备执行的正值时，风险企业可以通过卖出合约获取标准 的经营损失的补偿资金，这类似子保险赔偿。 其二，为了获得这种卖出会约的主动权，获 ! 导合约隐含的价值，需要支付期 权费用，这类似于要获得保险赔偿承诺必须事先交纳的保险费。 其三，合约的执行价值和利益是或然的，完全取决于偶然、意外的气象事件 和波动程度。 其四，在早期天气衍生品合约的条款设计中，基础指数值的确定、期权费的 确定以及单位指数折算货币额等主要内容，都是运用保险精算原理，结合金融资 产定价模型加以确定。 但是和传统保险单相比，气温期权的特征在于： 其一，进入了经营风险领域，而传统的保险理论认为这一领域属于不可保的 范畴。 其二，采取了金融产品的标准化形式，单份合约和指数点货币额都按照指数 期权的标准模式来设计。 其三，合约双方的权益按照金融期权的规定操作，同传统的保险单完全不同。 例如，不贯彻传统保险的补偿原则，保险人对单份合约支付的货币额不具有争议 性，按照合约来确定，即使持有人实际上并没有承受大量的损失，也必须支付。 其四，豳于上述特点，天气衍生品所发挥的主要是企业经营损失的财务保障 功能。 三、天气衍生品在国外市场的发展概况 全球天气衍生品市场发展中，嚣前以美酲市场成长最为迅速，其他国家如 英国、澳大利亚、法国、德国、挪威、瑞典、墨西哥以及日本等国家，也在逐步 发展中。髓着世界各国对能源管制的解除，天气衍生产品在全球衍生品市场中所 占的比例将持续增加，特别是在能源产业的大量需求与投入。下面是w r m a 对 2 0 0 0 年1 月至2 0 0 7 年3 月闻天气风险合约的调查数据5 ，调查期闻分别为2 0 0 0 年1 月1 0 0 1 年2 月、2 0 0 1 年3 月1 0 0 2 年3 月、2 0 0 2 年4 月_ 2 0 0 3 年4 月、 2 0 0 3 年5 月1 0 0 4 年5 月、2 0 0 4 年6 月- 2 0 i ) 5 年6 月、2 0 0 5 年7 月q 0 0 6 年 5 来自h t t p ：1 w w w w r m a o r g 1 4 3 男、2 0 0 6 年4 胃1 0 7 年3 月。我们对此进行简单分析，可以看出天气风险 市场在国外的发展势头。 。 ( 一) 交易增长迅速 根据统计数据，在o t c 及c m e 市场中交荔的天气衍生品的账蘧价值除了 在2 0 0 3 年和2 0 0 7 年出现下降波动外，其他年份都保持了持续增长，2 0 0 6 年更 是达到了天气衍生品市场发展以来交易合约数和交易额的双峰值，为1 0 0 万份合 约，总价值商达4 5 2 亿美元。虽然2 0 0 6 到2 0 0 7 的数据盟示，交易合约数为7 3 万份，合约金额为1 9 2 亿美元，比上一年膏所减少，但较前凡年仍是有较大的增 长。据w r m a 的估计，全球市场对于天气风险管理工具仍将保持一个强劲需求 的势头，焉且早期迹象显示，2 0 0 7 到2 0 0 8 年份的调查数据将不会少于2 0 0 5 至 2 0 0 6 年的峰值。天气衍生品合约交易额的增长趋势见图4 。 ( 麓5 0 0( 单位：亿美w u 元) 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 o 图4 ；全球天气衍生品市场交易额 ( = ) 交易市场地理范围迅速扩大 天气风险市场从美藩诞生，经历了快速增长，1 9 9 9 年6 月w r m a 促进 天气风险教育和认知的行业协会成立，同年9 月c m e 推出了爨湿度 ( d e g r e e d a y s ) 6 期货。随着市场的进步发展，全球化的趋势初现端倪。1 9 9 9 年1 2 月伦敦国际金融期货期权交易所( l i f f e ) 开发的王w ex 麟络的天气衍生 产品正式上线；2 0 0 1 年7 月l i f f e 开始迸行三种以温度为基础 ( t e m p e r a t u r e b a s e d ) 的欧洲天气指数( e u r o p e a nw e a t h e ri n d i c e s ) 的开发。匿 前看来天气衍生品在欧洲市场的发展，虽然其交易量次予美国市场，但尚属于一 个年轻而规模小具备足够潜力成长的市场。在亚渊地区，酲本当属天气衍生燕市 场的积极参与者，其第一笔天气衍生产品推出于1 9 9 9 年，但是早先日本的天气 6 d e g r e e - d a y s 又称蠹日度，户辨每日警逡淫度的单镶。 l s 衍生产品市场发展规模小于美国及欧洲市场较多，其主要原因是政府对于能源产 业未能完全解除管制，而到2 0 0 3 年3 月以后，日本才逐步解除对能源产业的管 制以及其他产业参与者投入市场，这使得日本天气衍生品市场逐渐发展起来。此 外澳大利亚以及我国的台湾地区都开始天气衍生品交易市场的发展。圈5 是 w r m a 与普华永道( p w e ) 公布的2 0 0 0 1 - - 2 0 0 5 6 ，除在c m e 中的交易外其 他天气衍生品合约在地区上的分布，其中n a 指n o r t h a m e r i c a 。据w 砌d a 2 0 0 7 年5 月公布的数据，全球天气衍生品市场出现一个有机性的增长，在有些地区增 长迅速，而一些地区则出现调整，如美国和欧洲交易的合约数就有所下降，而亚 太的日本和印度则仍增长迅速。 图5 ：2 0 0 0 1 2 0 0 5 6 天气衍生品合约在地区上的分布 ( 不包括c