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杜安環保
世界經濟論壇(WEF)《2022年全球風險報告》指出未來十年最嚴重的三大風險為氣候行動失敗、極端天氣事件、生物多樣性喪失與生態系統崩潰。氣候風險已成為人類社會面臨的全球性、系統性風險，主要表現為高溫、強降雨等短期氣候事件和干旱、持續升溫等長期氣候變化，對人類生產生活和生態系統產生日漸深重的影響。天氣衍生品作為對沖天氣風險而開發出的以溫度、降雨等天氣指標為標的的金融衍生工具，是天氣風險管理體系的重要組成部分。本文將介紹國際天氣衍生品市場的發展進程及經驗借鑒，并對我國發展天氣衍生品市場提出政策建議。
一、天氣衍生品的起源與市場現狀
天氣衍生品因天氣風險管理需求增加而興起。1996年美國科赫能源和安然能源公司簽訂以美國威斯康星州東南部港密爾沃基市1997—1998年冬季氣溫為標的的天氣互換合約，成為全球范圍內首個交易的天氣衍生品。在市場發展初期，天氣衍生品主要以OTC形式交易，為天氣風險敏感企業提供套期保值的作用。隨著交易量和交易額的迅速擴大，市場參與者為降低交易成本、提高流動性等推動天氣衍生品向標準化合約方向發展。1999年9月，芝加哥商品期貨交易所(CME)率先推出4個美國城市的HDD(Heating Degree Day)取暖指數和CDD(Cooling Degree Day)制冷指數期貨和期貨期權合約，正式將天氣衍生品引入場內交易，隨后倫敦國際金融期貨期權交易所、芬蘭赫爾辛基股票交易所、美國亞特蘭大洲際交易所紛紛推出場內天氣衍生品合約，但由于未贏得市場關注、清算中心不完善導致違約率過高等原因，四家交易所的嘗試均以失敗告終。直至2003年9月，CME在洞察到有天氣風險管理需求的企業對天氣衍生品OTC交易商的信用有所懷疑，亟需尋找新的交易途徑，重新推出基于溫度指數的期貨和期貨期權合約，經過多年發展目前已成為全球最大的天氣衍生品交易所。
國際天氣衍生品蓬勃發展。近年來CME天氣衍生品的交易量呈現上升趨勢，2020年天氣期貨合約名義持倉金額已達7.5億美元，同比增長60%；天氣期權合約名義持倉金額已達4.8億美元，同比增長143%；截至2020年12月，未平倉合約(OI)超過29000份，同比增長175%。美國商品期貨交易委員會(CFTC)氣候相關市場風險咨詢委員會(MRAC)指出，這主要是利用天氣衍生品市場管理氣候變化直接導致的氣候相關風險的需求急劇上升所致。
我國天氣衍生品處于研發階段，目前尚未開展標準化的天氣衍生品交易。2002年我國開始組織人員到美國、日本考察天氣衍生品市場，開啟了對天氣衍生品的研究。同年，大連商品交易所(以下簡稱“大商所”)與國家氣象中心專業氣象臺簽署合作協議，綜合分析國內70個城市近30年溫度變化特征及降水、霜凍情況，并于2006年完成溫度指數期貨合約和相關規則的設計，但由于種種原因我國未推出天氣衍生品標準化合約。2021年天氣衍生品在我國再次引起關注：5月21日，大商所與國家氣象中心續簽戰略合作協議，聚焦積溫、降水等主要農作物產量預測指數編制和其他溫度指數及相關衍生品研發。6月10日，國家氣象信息中心與鄭州商品交易所(以下簡稱“鄭商所”)簽署戰略合作框架協議，聯合開展天氣指數期貨等天氣衍生品的可行性論證、品種設計、市場意見征求及上市等研究工作。
二、天氣衍生品發展的國際經驗
CME是全球最大、交易最活躍、最為成功的天氣衍生品交易所，其交易制度的設計和發展經驗值得我國借鑒。本節就CME天氣衍生品的制度設計、產品合約設計進行經驗總結。
(一)垂直清算模式提高效率和降低對手方信用風險
CME天氣衍生品通過CME清算所(CME Clearing)清算。CME Clearing由CME集團設立，采用垂直清算模式。CME Clearing實行會員制，只與其清算會員開展業務，而非個人會員、清算會員的客戶或交易所的公司會員；實施分層次的清算保證體系，分清算所—清算會員—客戶三個層次進行清算保證，即CME Clearing對全部清算會員的交易保證履約；清算會員對其執行并通過CME Clearing清算的所有交易承擔全部的財務和履約責任，對其持有的所有頭寸負責，無論該頭寸是歸屬于會員、會員公司、非會員客戶或其自營賬戶。同時CME Clearing負責監控清算會員風險，清算會員負責監控其客戶風險。
CME Clearing充當每筆已匹配交易的對手方，即CME Clearing對賣方而言為買方，對于買方而言為賣方，從而大大降低違約風險。實施保證金制度和逐日盯市制度，以實現對潛在損失每日最低限度的保護。
CME具有完善的天氣衍生品清算規則，包括每月氣溫衍生品清算規則和季度氣溫衍生品清算規則兩大類，根據合約地區的不同，又細分為相應地區或城市的清算程序。以下以月度溫度指數(HDD/CDD/CAT)期貨合約為例，說明CME確定每日結算價格的三種方法：
一是在CME Globex有交易。當日結算價格是美國中部時間(CT)15:00至15:15之間隨機選擇的最后一筆10手以上的交易價格。如果同時發生 Globex 交易和大宗交易，則以最近交易為基準價格。如果交易落在美國中部時間(CT)15:00至15:15之外，則需調整結算價格，以交易時間更靠近市場一側為依據調整其買價或賣價。若第三方公告發布更好的買價或賣價，結算價格可調整為該價格，已發布在 Globex 市場的第三方信息不會在該市場外調整。對于少于50 份合約(任何來源)的買價或賣價不能用于計算結算價格，直至出現能滿足該最小值要求的買價或賣價方可計入。
二是沒有交易信息的情況下，根據CME Globex 市場數據在美國中部時間(CT)15:00至15:15之間的中間市場價格確定為結算價格。
三是缺乏市場數據的情況下，以合約前一天的價格為結算價格。月度合約可能會進行調整，以反映其價格發現功能。期權交易可根據月度期貨合約結算。對于累積期內的合約，結算價格可根據合約在累積期內的頭寸進行調整。每份合約的累積期從合約月份的第一個日歷日開始，至合約月份的最后一個日歷日結束。
(二)合約覆蓋地域范圍廣，氣象數據具有公信力
美國本土CME天氣衍生品合約城市的分布較廣、差異較大，基本涵蓋了美國溫帶大陸性氣候等幾大氣候類型，可提供一籃子頭寸不同、發布時間不同的氣溫衍生品。CME天氣衍生品天氣指標包括溫度、颶風、霜凍、降雨、降雪等，但最活躍的為溫度指數，提供以下三個地區的溫度期貨和期權合約：一是基于美國芝加哥、紐約等9個城市的月度和季度HDD/CDD溫度指數合約。二是基于倫敦、阿姆斯特丹2個歐洲城市的月度和季度HDD/CAT溫度指數合約。三是基于東京1個亞洲城市環亞太地區溫度指數的月度和季度CAT溫度指數合約。
合約城市的氣象數據由Earth Satellite Corporation(EarthSat)提供，EarthSat是全球地球觀測數據商業使用的先鋒，通過自動地表觀測系統(ASOS)獲取原始數據，該系統每五分鐘自動收集天氣實時數據，并直接傳輸到國家氣候數據中心(NCDC)和國家海洋大氣管理局(NOAA)。EarthSat提供實時質量監控，一旦ASOS設備故障或NOAA在報告數據時出現通信問題，EarthSat將負責更新數據。同時，氣象監測站基本設在機場，主要是由于溫度指數天氣衍生品以城市為地點范圍，并且某些天氣指標對環境和場地空曠度要求很高。
三、我國發展天氣衍生品的意義
我國是一個自然災害和異常氣候頻發、生態環境脆弱的國家，除特大自然災害外，氣溫、降雨量、降雪量等諸多氣象指標偏離正常狀況現象亦非常突出。氣象災害造成我國直接經濟損失約占GDP的1%至3%，據預測，未來這一比重將上升至GDP的2%至8%，約為全球平均水平的8倍。可見，我國的天氣風險管理能力與國際仍存在較大差距，因此提高我國天氣風險管理水平顯得極為重要。
(一)增加天氣風險管理金融工具的供給
目前，我國應對天氣風險管理的工具較少，主要為天氣災害保險。雖然天氣災害保險在一定程度上能夠分散、緩解或轉移氣候風險，但主要針對如洪水、颶風等高風險、低概率的災難性氣象事件所導致的損失進行補償，而對于如暖冬、涼夏、干旱等低風險、高概率的非災難性事件則不適用于作為保險公司的承保范圍或承保對象，原因是保險合同執行過程中存在損失證明和保險費兩個基本要素，即企業投保天氣類保險，必定存在投保對象有潛在損失，且須證明該損失為特定天氣事件所致。因此，我國現行的保險制度在解決日常天氣風險上難以充分地發揮作用。另外，天氣災害保險屬于消極被動型天氣風險管理策略，天氣衍生品作為積極主動型天氣風險管理策略，可豐富我國金融衍生品市場的交易品種，增加投資渠道，推動金融市場的發展。
(二)增加社會福利
陳信華，孟一坤(2016)從宏觀、中觀和微觀三個層面對引入天氣衍生品后福利效應的變化進行深入探討，發現引入天氣衍生品能帶來正的福利效應，即福利損失較之前降低，福利水平改善明顯，肯定了天氣衍生品對天氣風險管理的有效性。對企業來說，Francisco和Yun(2013)證明了利用天氣衍生品對天氣敏感企業進行風險管理，能有效增加公司價值。對個人來說，特別是農民，可通過天氣衍生品來規避未達到災難程度的天氣反常事件造成的損失，有助于吸引社會資金參與分散農業自然風險，促進非農資金向農業轉移。
四、對我國發展天氣衍生品的建議
全面了解國際天氣衍生品的理論基礎和市場運行機制，有助于我國充分借鑒其在天氣風險管理中的作用，對我國天氣衍生品市場推出的可行性、市場體系建設與穩健發展、產品設計具有重要的理論與實踐指導作用。結合上文的分析，以下對我國推出天氣衍生品市場提出三點建議。
(一)完善天氣衍生品的交易制度和監管規則
完善的交易制度是天氣衍生品市場有效、平穩運行的基礎，也是天氣衍生品市場能發揮套期保值等作用的保障。完善的交易制度包括保證金制度、漲跌停板制度、持倉限額制度、交割制度和信息披露制度等等。在市場建設初期，需要注意以下幾點。
一是國際天氣衍生品在市場初期交易量往往較不活躍，做市商制度的引進有助于提高市場流動性和有效性。
二是完善的清算中心是CME天氣衍生品場內交易取得巨大成功的關鍵，這也是CME吸取亞特蘭大洲際交易所因清算中心不完善導致違約率過高最終走向失敗的經驗。目前我國期貨市場采用垂直清算模式，但在結算制度上與CME等世界主要交易所分級結算體系不同，鄭商所、大商所和上期所均采用全員結算制，交易會員同時亦為清算會員，無利益一體化的違約瀑布等。建議在我國期貨市場對外開放程度和投資者對清算體系要求不斷提高的背景下，研究探索從全員結算制向分級結算制轉變的可行性，通過分級結算制引入更有實力的清算會員，保持清算體系的穩定和安全，解決產業客戶擔心現有清算會員資金不足問題。
三是加強市場宣傳引導和投資者教育。宣傳引導可推動市場各方提高對氣候風險的認識，幫助市場參與者利用天氣衍生品應對天氣風險，引導資金進入天氣風險敏感程度較高的行業。投資者教育有助于投資者了解天氣衍生品市場的產品及交易規則，客觀、正確、理性參與交易，規范投資者的市場行為，促進天氣衍生品市場有效發揮作用和平穩有序運行。
在監管層面，需要建立完備的天氣衍生品市場監管規則，保證市場參與者免受操縱、濫用交易行為和欺詐，降低交易對手風險和操作風險等，提高天氣衍生品市場信息披露的透明度。
(二)加強氣象數據的監測，確保為天氣衍生品市場提供優質“原材料”
天氣衍生品沒有現貨市場，根據氣象數據編制標的指數，因此氣象數據的準確性、有效性、及時性和連貫性是天氣衍生品合約設計的基礎和結算的保障。另外，我國幅員遼闊，氣候類型種類多，包括熱帶季風氣候、亞熱帶季風氣候、溫帶季風氣候、溫帶大陸性氣候和高原山地氣候，各地氣候條件差異較大，對我國氣象技術水平提出較高的要求。雖然目前我國氣象綜合探測系統門類比較齊全、布局基本合理，氣象臺站的分布密度、觀測質量和時效已達到或超過世界氣象組織標準，但仍需提高氣象賦能能力，《全國氣象發展“十四五”規劃》明確指出，到2025年我國監測精密、預報精準、服務精細的能力進一步提升，氣象現代化建設邁上新臺階，可為天氣衍生品市場所需的氣象數據提供有效保障。另外，氣象數據由具有公信力的第三方機構的提供可提高市場參與者對氣象數據的可信度，這正是鄭商所和大商所均與國家氣象中心聯合開發天氣衍生品的原因所在。
(三)設計與推出合理、有效的天氣衍生品合約
天氣衍生品合約的設計與推出應考慮我國金融市場發展程度、覆蓋全國范圍的程度等因素，根據合約城市氣象條件編制適當天氣指數，并通過合理的定價有效發揮天氣衍生品套期保值的功能，以下結合天氣衍生品區別于傳統衍生品的獨特之處就上述因素具體說明。
一是市場初期宜推出溫度指數期貨合約。首先是天氣指數的選取，雖然國際上有颶風、降雨量、降雪量、霜凍等類型的天氣衍生品合約，但從發展歷程來看，目前溫度指數是最為成熟、最為活躍的品種，市場超過82%的天氣衍生品為溫度指數衍生品。另外，天氣衍生品是人為地設計標的指數，標的指數的選取直接關系到相關行業的使用和風險對沖、轉移的效果。在各類天氣指標中，溫度指數是最符合標準化條件，也是對交易量、農作物產量影響較大的因素，因此應率先推出溫度指數天氣衍生品，再進一步開發其它天氣指標的衍生品合約。其次是合約城市編制指數的選取應視實際情況而定，例如廣州的標的指數應選取CDD指數，原因是廣州市一年中對取暖的需求可忽略不計，HDD指數則不適用。最后是品種選擇問題，期貨、期權和互換對市場完備程度和技術要求都不同，互換和期權相較于期貨要求更高一些。從國際衍生品市場發展經驗看，期貨往往是期權發展的基礎，在我國金融市場不十分發達的情況下，應率先推出期貨合約，再推出互換、期權合約。
二是合約城市的選取應考慮人口密度、經濟發達程度、農業產業等因素，并能覆蓋全國大部分區域。目前，大商所發布的溫度指數城市包括北京、上海、廣州、武漢、哈爾濱，基本涵蓋我國東部沿海城市，中部城市略少且缺乏西部城市。隨著我國中西部特別是如長沙、重慶等城市的崛起，下一步我國天氣衍生品的研發需特別關注中西部城市的氣象數據監測和氣象指數編制。
三是關注天氣衍生品的定價問題。定價問題的有效解決是天氣衍生品市場發揮套期保值等功能的關鍵。Black-Scholes-Merton模型作為最傳統的衍生品定價方法并不適用天氣衍生品定價，原因是天氣衍生品市場是一個不完全市場，與傳統的金融衍生品相比，其標的物如HDD/CDD指數是不可交易的指數，沒有流動性或者流動性差，因此無套利定價法不適用，其次是氣溫變化具有均值回復特性，不滿足B-S公式中標的資產幾何布朗運動的假設。
目前，國際上關于氣溫衍生品的定價方法包括均衡定價模型、無差異定價模型、時間序列定價模型、隨機過程定價模型。均衡定價模型以Cao & Wei (1999)為代表，在Lucas(1978)均衡資產模型基礎上將平均氣溫和總股利在商品市場與金融市場同時達到均衡的思想定價。無差異定價模型源于等效效用這一原理，根據投資者對由市場不完全性產生的不可消除風險偏好，使用預期效用參數定價。時間序列定價模型和隨機過程定價模型均是對標的天氣指標建模從而實現定價。時間序列定價模型以Campbell & Diebold(2005)為代表。隨機過程定價模型由Dornier & Queruel(2000)開創性提出，從Ornstern-Uhlenbeck過程(O-U過程)，到Benth & Šaltyt? Benth(2005)廣義雙曲分布Lévy過程驅動的O-U過程，再到Elias(2014)和Gyamerah(2018)馬可科夫體制轉換模型可看出學術界越發關注天氣衍生品標的天氣指標模型的構建。
因此，我國在對天氣衍生品定價時應注意到天氣衍生品與傳統衍生品標的資產的不同之處，以及由此帶來的定價模型是否適用問題，并關注國際上對天氣衍生品定價模型的發展，以采用更合理、有效的定價模型，為天氣衍生品能更好地發揮套期保值等功能夯實基礎。
原標題：IIGF觀點 | 天氣衍生品的國際經驗和政策建議
