天气类衍生品是天气风险管理的有效工具

　　天气变化对农业、能源、交通运输、建筑、旅游等行业的经济活动具有重要影响，随着社会和经济的发展，这些行业对天气风险管理的需求越来越迫切。天气风险管理是针对天气风险而产生的一种全新的资本管理方式。在天气风险管理中，天气风险是指由于未来天气的不期变化引起某些商品的生产成本和市场需求发生波动，从而引起经济实体的现金流量和收益的不确定性变化的现象。目前，国外已建立了较为完善的天气风险管理体系，其中一种有效的风险管理工具就是天气期货和期权此类金融衍生产品。

　　天气衍生品交易最初由美国能源企业在1996年推出，以场外交易（OTC）的方式开展起来，逐渐吸引了保险业、零售业、农业、建筑业和管理基金的广泛参与。随着天气衍生品交易在OTC市场的日益发展和成熟，市场的参与主体越来越多，对标准化天气合约和流动性的要求也越来越高，为了适应市场需求，期货交易所开始引入天气指数的期货和期权交易。1999年9月，芝加哥商业交易所（CME）率先将天气衍生品引入场内进行交易，推出了4个美国城市的HDD（取暖日指数）和CDD（制冷日指数）期货和期权合约，交易双方通过交易经纪人进行交易。目前，合并后的CME交易所集团是全球最大的天气衍生品交易商。

　　CME天气衍生品主要是基于指数设计的产品，类似于股指期货、商品指数期货等其他指数期货。近年来，CME交易所集团持续开展天气指数产品创新，不断开发出新的天气风险管理工具，已有的天气指数产品细节也得到进一步完善。而目前国内的天气衍生品研究比较薄弱，亟待更新。

　　温度指数期货合约

　　芝加哥商业交易所于1999年首先上市温度指数期货，在开展温度指数期货交易初期，期货合约仅面向美国纽约、芝加哥等4个城市设置，经过不断的发展和完善，目前CME提供全球47个城市或地区的温度指数期货，主要分布在美国、欧洲、加拿大、日本、澳大利亚等5个国家和地区。根据不同国家及地区天气衍生品OTC市场交易温度指数产品的特点及其市场参与者的交易习惯，CME在合约设计上进行了相应考虑，目前提供19种温度指数期货合约类型。我们根据面向美国的5种温度指数期货合约细则，具体阐述温度指数期货合约的设计思路与市场参与者。

　　１．标的指数——温度指数的计算

　　日平均温度是计算各类温度指数的基础，定义为每天从凌晨到午夜日最高温度与最低温度的算术平均值。这些温度数据由地球卫星有限公司提供，这是一家全球性的开发遥感设备和提供地理信息的专业服务公司，可以提供每日和每小时的气温信息，该公司在为农业和能源市场提供气候信息方面居于世界领先地位。CME温度指数期货所选择的城市都配套一个自动气象站，每个城市的气温由气象站的自动数据收集设备即自动表面观测系统（ASOS）测定，这一系统测出每日的最高和最低气温直接传输给美国国家气候数据中心（NCDC），该中心是美国国家海洋大气管理局（NOAA）的一个下属部门。当ASOS系统出现故障或传输受阻时，地球卫星有限公司将及时进行质量控制，并提供替代数据。

　　制冷/制热日温度指数（CDD/HDD）反映了日平均温度与华氏65度（相当于摄氏18.3度）的偏离程度。其中，华氏65度是工业上启动熔炉的标准温度，这一温度通常出现在采暖通风和空气调节技术标准中。制冷/制热日温度指数采用华氏65度作为临界温度是基于这样的考虑：当温度低于华氏65度时，消费者会使用更多电力、天然气、取暖油来保持房间温度，当温度高于华氏65度时则会耗费更多电力运行空调降温。不过，华氏65度仅是气象学设立的一般产业标准，并非气温冷热的绝对分界点。

　　每天的制冷日温度指数CDD=max（0，日平均温度-华氏65度），每天的制热日温度指数HDD=max（0，华氏65度-日平均温度）。在得到每天的CDD/HDD指数之后，就可以得到温度指数期货合约所标的的月度CDD/HDD和季节CDD/HDD指数。

　　月度CDD指数是从合约月份中第一个自然日到最后一个自然日的CDD累积值；月度HDD指数是合约月份中每个自然日的HDD累积值。夏季CDD指数是指从所选取的季节性连续月的第一个月中第一个自然日开始到最后一个月的最后一个自然日之间的CDD累积值；冬季HDD指数也是该季节中每个自然日的HDD累积值。

　　此外，面向美国的温度指数期货还有一种周平均温度指数期货，该期货所标的的周平均温度指数等于每周周一至周五的日平均温度的算术平均值。

　　２．标的城市

　　在美国，居民冬季取暖、夏季制冷非常普遍，电力、天然气、取暖油等能源产品消费量很大，天气衍生品市场中能源企业是主要参与者。因此，温度指数期货合约标的城市的选取标准主要包括两方面：一是城市经济发展水平、人口数量及密度；二是城市的能源消耗水平。此外，合约标的城市数量要适当，若数量太少，企业规避风险时会缺乏足够选择，而若数量过多，又会分散市场流动性，需根据天气衍生品市场所处发展阶段等因素合理确定标的城市数量。当前美国温度指数期货的标的城市已基本覆盖全美范围，在东北部沿海发达城市分布偏多，在中部和南部分布较均匀，在西海岸也设置了若干大城市作为标的城市。

　　３．合约规格

　　在CME开展温度指数期货交易初期，合约规格为1指数点代表100美元（或英镑），按照该乘数，月度制热日（HDD）指数期货合约的价值约为75000美元/手。交易过程中，该合约规格对中小投资者来说偏大，不利于他们参与交易。为方便中小投资者参与温度指数期货市场，从2004年开始，CME陆续缩小了温度指数期货合约的规格。目前，CME温度指数期货合约中，针对美国、加拿大、欧洲、澳大利亚设置的合约规格基本为1指数点对应20美元（或加元、英镑、澳元），针对日本城市设置的合约中1指数点对应2500日元，只有针对美国城市设置的周平均温度指数期货合约规格为1指数点对应100美元。

　　４．合约类型

　　温度等天气条件对相关企业经营的影响程度与时间长短密切相关，根据这一特点，CME在合约月份上进行了创新，设计了季节性合约和周合约，以满足投资者不同时间跨度的天气风险管理需求。目前，温度指数期货合约主要有三种类型：一是周合约，只挂牌交易最近两周的合约，该合约是一种月内的短期合约，为投资者提供极短期的天气风险管理手段；二是单个月份的合约；三是季节性温度指数期货合约，比如夏季制冷日指数期货合约，合约月份为从4月份开始，10月份结束，最短包括2个月、最长包括7个月的连续月份组合。

　　５．市场参与者

　　初期，主要是能源企业或其他与能源相关的公司利用温度指数期货对冲天气风险，进行套期保值。随后，农业、餐饮业、旅游行业以及一些对冲基金也开始参与到温度指数期货的交易中。例如，爱荷华州的玉米(资讯,行情)种植户可以利用附近城市得梅因的CDD期货来套期保值。目前，主要市场参与者可以分为两大类：一是对冲风险者（套期保值者），包括电力公司与用电企业，天然气供应公司与天然气消费行业，取暖油供应公司与消费群体、农场主、天气敏感行业如餐饮业、旅游业、对冲基金等；二是投机者或风险偏好者。

　　霜冻指数期货合约

　　在温度指数期货获得成功之后，为给企业和投资者提供更多类型的天气风险管理工具，CME霜冻指数期货于2005年9月上市。目前，霜冻指数期货合约标的城市只有１个，即荷兰的阿姆斯特丹，合约类型包括月度和季节性两种。

　　为了计算霜冻指数，从每年11月的第一个星期一开始到次年3月的最后一个周五，除去周六、周日及其他法定假日，每天都需要在当地时间早晨7点和10点测量制定地点的气温。如果出现以下任何一种情况，或者多种情况同时发生，那么这一天就为霜冻日：当地时间早上7点的气温不超过零下3.5摄氏度；当地时间早上10点的气温不超过零下1.5摄氏度；当地时间早上7点的气温不超过零下0.5摄氏度，且当地时间早上10点的气温也不超过零下0.5摄氏度。

　　欧洲季节性霜冻指数期货合约

　　地球卫星有限公司根据各自国家气象局提供的霜冻日当天最终观测温度计算每日霜冻指数。月度霜冻指数是合约月份里所有霜冻日的霜冻指数之和，季节性霜冻指数是这５个月期间的所有霜冻日的霜冻指数之和。由于霜冻指数期货的标的城市有限，因此目前主要的市场参与者以欧洲投资者为主，包括部分套期保值者和投机者。

　　降雪指数期货合约

　　在温度指数及霜冻指数期货基础上，CME紧接着推出了面向美国的降雪指数期货，最初标的城市只有波士顿和纽约，2009年又新增了芝加哥奥黑尔国际机场、明尼阿波利斯国际机场、底特律国际机场、纽约拉瓜迪亚机场4个标的地区。目前，合约类型包括月度和季节性两种。

　　为了计算降雪指数，首先要得到每天的降雪量数据。日降雪量是指在标的地区每天从凌晨到午夜的总降雪量，该数据也由地球卫星有限公司的自动测量站提供，若当日只有微量降雪（微量的具体标准由地球卫星有限公司确定），则该日降雪量为0。月度降雪指数是合约月份里每个自然日降雪量的总和，季节性降雪指数是最短2个月、最长6个月的季节性连续月的所有自然日降雪量的总和。降雪指数期货在规避天气风险中应用较为广泛，主要的风险对冲者包括政府部门、滑雪场、岩盐开采公司、航空公司等，此外也有部分投机者参与到降雪指数期货的交易中。

　　飓风指数期货合约

　　2005年的卡特里娜飓风给美国带来了近790亿美元的损失，远远超过了保险业可以承受的避险能力，因此也激发了相关企业对更多天气风险管理工具的强烈需求。CME根据市场的需求，研发了3种类型的飓风指数期货，并于2007年3月正式推出该类产品。飓风指数期货是CME在天气产品研发中最具有创新性的成果。通常，天气指数期货需基于指数化标的设计，计算指数的前提是相应天气条件易于测度。非巨灾型天气风险如高温、低温、降雪等比较容易测度，相对适合开展衍生品交易，而巨灾型天气风险如干旱、洪水等大多不易精确测度，较难确定一个指数来开展交易。在各类巨灾型天气中，飓风强度可通过等级来反映，相对易于测度，若将飓风强度等级和其波及范围结合起来，则可以反映其破坏程度。CME集团基于CHI设计了飓风指数期货，将天气衍生品拓展到巨灾型天气风险领域，可以说是天气衍生品开发理念的一次创新。

　　１．标的指数：CME Hurricane Index（CHI）

　　CME飓风指数CHI是一种用来量化飓风造成的潜在威胁的指数，利用美国国家海洋大气管理局下属的国家飓风中心在网站上公布的数据计算得到。CHI的计算最初由Carvill公司提供，Carvill America, Inc.是一家大型的私人再保险公司，飓风业务是其再保险的主要业务。2009年4月9日，CME宣布已从Carvill公司收购了Carvill Hurricane Index，获得该指数的知识产权，同时将Carvill Hurricane Index更名为CME Hurricane Index，并委托EQECAT公司作为新的CHI指数计算代理服务商。

　　对单次飓风，其CHI指数的简化计算公式如下：

　　CHI=■■+■■■■

　　其中，R是飓风半径，V是飓风最大风速，参考值R0=60英里，V0=74英里/小时。当飓风半径和最大风速与参考值一样时，CHI=2.5；如果飓风最大风速小于74英里/小时，CHI的值取0。

　　该指数相比传统的萨菲尔—辛普森飓风衡量标度而言，具有两个明显的优点：一是指数具有连续性，CHI可以从0连续变化到无穷大，而SSHS只有1—5个离散的等级，无法精确测度飓风带来的潜在损失；二是考虑到了飓风的半径，更加科学地衡量了飓风的损失，有相关性实证研究表明，CHI可解释保险行业损失的72%，而SSHS仅能解释54%，可见CHI指数比SSHS标度可以更好地衡量一场飓风的潜在投保损失额度。

　　２．标的区域

　　目前，飓风指数期货面向6个区域设置：墨西哥湾、佛罗里达海岸、南大西洋(600558,股吧)海岸、北大西洋海岸、美国东海岸，以及由西经95度30分、西经87度30分、北纬27度30分及美国北部海岸线围成的区域。其中对于登陆或发生在最后一个区域内的飓风，其飓风指数又称为CHI-Cat-In-A-Box，它的值等于当飓风在“盒子”范围内时所报告的全部CHI值中的最大值。

　　３．合约类型

　　目前，CME提供３种飓风指数期货合约类型：针对单次飓风设置的，交易标的为此次飓风的飓风指数CHI或CHI-Cat-In-A-Box；季节性合约，交易标的为每年1月1日—12月31日期间历次飓风的飓风指数CHI或CHI-Cat-In-A-Box的总和；针对飓风季内最大台风设置的，交易标的为全年飓风季中最大飓风的飓风指数CHI或CHI-Cat-In-A-Box。

　　４．市场参与者

　　飓风指数期货市场的主要参与者同样可以分为两大类：一是对冲风险者（套期保值者），包括保险与再保险公司、能源企业、飓风多发地区的政府部门以及公共事业企业等，他们主要通过购买飓风指数期货以转移本身的风险，平滑或稳定经营业绩；二是投机者或资本市场中的风险爱好者，包括社保基金、套利基金、养老基金等，他们主要看重飓风指数衍生品的获利能力，以期从飓风巨灾事件的不确定性中获得较高收益。

　　天气类期货的应用示例

　　示例1：玉米的生长与温度关系密切，比如，高温对玉米的授粉和灌浆不利（在授粉和灌浆期，超过摄氏35度的天数每增加1天，每亩玉米就会减产6.35公斤。实际上，即使没有达到摄氏35度，超过摄氏32度的高温也会对玉米产量产生不利影响）。通过温度指数期货，农业企业可以有效规避玉米授粉及灌浆期的高温风险。比如，某农业企业种植玉米10万亩，为规避授粉及灌浆期的高温风险，在56.20的点位买入温度指数期货合约400手。当年在玉米授粉及灌浆期果然出现了高温天气，该企业种植的玉米每亩减产3.5公斤，玉米价格为1.3元/公斤，共损失455000元。在期货市场上，温度指数也有所上涨，该企业于57.30的点位将持有的多头期货合约平仓，共获利440000元（温度指数期货合约乘数为1000），基本上弥补了现货损失。

　　示例2：夏季电力消耗量与温度有密切的关系，若夏季温度低，居民及企业通过空调降温的需求就会明显下降，电力消耗量也会相应减少，电力企业可以通过温度指数期货规避凉夏带来的销售量降低风险。比如，某电力企业每年8月份平均电力销售量约为2000万千瓦时，由于今年夏季气温低于正常水平，其8月份电力销售量比平均水平降低了10%，按照0.25元/千瓦时的出厂价计算，约损失50万元。该电力企业提前在期货市场中以51.50的点位卖出温度指数期货合约500手，由于实际温度低于平均水平，因此温度指数期货也呈下跌走势，电力企业于50.40的点位平仓，共获利550000元（温度指数期货合约乘数为1000），完全弥补了现货市场的亏损并有所获利。