作者 | 中信建投期货研究发展部 田亚雄
研究助理 刘昊
本报告完成时间 | 2024年6月25日
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前 言
在全球变暖的背景下，极端天气事件愈发频繁和严重，对世界各地造成了深远的影响。这些极端天气事件包括极端高温、洪水、飓风、干旱和大规模的森林火灾。它们给人类社会、经济和环境带来了多重挑战，也加强了市场对天气风险管理的需求。
作为国内首家围绕天气衍生品展开研究设计的交易所，早在2002年，大商所便以玉米、大豆等农作物产区天气变化为基础，开展天气衍生品研发工作。并在2005年完成与中央气象台战略合作协议的签订。2022年9月，大商所与中央气象台合作编制的日平均温度指数（DAT指数）、月度累积平均温度指数（CAT）和月度制热（HDD）/制冷指数（CDD）正式发布，天气衍生品的研发工作步入新阶段。
早在2020年，CFC农产品团队已对天气期货国外上市经验及中国上市可行性进行了分析。简单来说，天气衍生品可以帮助相关企业有效规避风险从而服务于国民经济发展。本文简要回顾天气期货在国外发展的经验、介绍大商所各类温度指数的编制方法并列举简单案例以说明天气期货在实际中的有效应用，以表达中信建投期货农产品研究团队对天气期货上市的期待。
天气期货概览
影响人类社会经济活动的因素纷繁复杂，其中一个极为显著的因素便是天气。即使在科技发展到如今的高度，我们仍然不能完全准确地预测天气的变化，这使得许多行业承担着巨大的风险和潜在的损失。在上个世纪90年代，为了有效对冲和规避由于天气波动带来的风险，天气期货和期权应运而生。这些金融工具的诞生，为各行各业提供了一种全新的方式来应对不可预测的天气影响。
天气期货作为天气衍生品的一种，与其他衍生品相似，是一种基于标的资产价值变动的合约。然而，天气期货的标的并不是传统的金融资产，而是天气本身，包括降水量、温度、风速等多种天气指标。这种新颖的衍生品为各行业提供了更为灵活的风险管理手段。
农业、旅游、能源等行业都深受天气因素的影响。例如在某个夏季，长江流域的温度异常凉爽，可能导致企业和居民的用电需求下降，从而影响电力企业的销售量。同样地，一个异常多雨的季节可能会对依赖阳光和良好天气的拉斯维加斯旅游业带来灾难性影响，使得该地区的经济受到沉重冲击。在这些情况下，天气期货为这些行业提供了更多多样化的选择，以对冲不稳定的天气风险。
天气期货的存在，使得企业和投资者可以更加主动地管理天气波动可能带来的不确定性。通过交易天气期货，企业可以在面临天气变化带来的风险时，采取预先计划的风险管理策略，减少潜在的损失。此外，天气期货还鼓励了天气预测技术的进一步发展，为更精准的天气预测提供了支持。
天气期货在国外的发展
1997年，世界上第一笔天气期货以场外交易（OTC）的形式在安然公司（Enron）和科氏工业集团（Koch Industry）之间开展，合约规定了在一定天气指数条件下作为能源生产商的科氏工业将会得到一定赔偿的条款。由于OTC市场潜在的信用问题以及流动性问题，1999年，CME正式开始交易史上第一个有标准化合约的气温衍生品—天气指数期货。2001年，彼时的伦敦国际金融期货期权交易所（LIFFE）也推出了天气期货合约。2003年到2005年，天气期货的规模不断扩张，日本的东京国际金融期货交易所（TIFFE）也开展了天气期货交易。到2007年，CME推出了飓风期货（Hurricane Future）和降雪期货（Snowfall Future）等其他品种的天气期货。天气期货交易量一直比较低，属于非主流的期货类型。目前也只有以CME为代表的少数几个交易所开展交易，但2021年之后，在气候变化日趋剧烈、能源价格不稳定的情况下，天气期货成交量节节攀升。
全球目前最活跃的天气期货是CME的天气指数期货，具体包括取暖度日（Heating Degree Days）HDD指数期货，制冷度日（Cooling Degree Days）CDD指数期货，取暖季节指数期货（SHDD）和制冷季节指数期货（SCDD），吸引了包括农业、能源、电力行业，管理基金，对冲基金等的参与。以取暖度日和制冷度日指数期货为例，其衡量的是欧美国家人口密度大、经济活动强的城市的日均温的异常程度。
资料来源：CME Group
资料来源：CME Group
分行业来看，不同企业对于温度期货（衍生品）有着不同的对冲需求。例如对于农业企业而言，高温天气可能导致农作物生长受损或需要额外的灌溉措施，从而增加生产成本。因此，农业企业可以利用温度期货对冲高温风险，确保在温度异常高的情况下获得赔付以覆盖额外的成本。另一方面，能源公司尤其是电力公司在夏季会因空调使用增加而面临电力需求飙升的情况。高温天气会推高电力需求，温度期货可以帮助这些公司锁定价格，平滑利润波动。旅游业和零售业也不例外，炎热的天气可能会影响消费者的出行和购物行为。通过温度期货，旅游公司可以对冲高温可能带来的游客减少的风险，而零售公司则可以减少因气候异常带来的客流量下降的营收冲击。
资料来源：《天气风险管理：市场、产品和应用》，中信建投期货整理
国内温度期货上市前瞻
单从气候条件来看，我国身处世界上最大的大陆——亚欧大陆，邻近世界上最大的大洋——太平洋，海陆热力性质决定了我国是世界上季风气候最明显的国家之一，全国大部分地区都受季风影响，从南至北热带季风气候、亚热带季风气候、温带季风气候都有分布。从气候角度看，我国气象条件复杂多变，天气因素给经济活动带来的风险不小，开展天气期货有条件有需求。
从国外天气衍生品的发展经验来看，温度期货运用得最为广泛，其以气温（指数）为标的——通常是基于特定地点的气象数据，以特定的计算方法所得出。相比于传统期货，温度期货不具有真实的可用于交易的标的物，合约中标的指数定义的是对气温状况的衡量，其交割通常不涉及实际的气温交付，而是采用现金结算，根据约定的气温指数或温度数据来确定合同的结算价。
2002年，大商所针对农产品面临的天气风险，启动天气指数研究；从2004年起，大商所和国家气象中心便开始在天气指数及衍生品研究方面进行了有益的探索和合作，并于2022年9月正式发布中央气象台-大商所温度指数。该指数由中国气象中心与大连商品交易所共同编制，反映我国主要城市温度变化情况，为相关温度敏感行业提供直观、全面的信息。大商所温度指数包括三类：日平均温度指数（DAT指数）、月度累积平均温度指数（CAT）和月度制热（HDD）/制冷指数（CDD），其中日平均温度指数衡量特定自然日的日内平均温度，月度累积平均温度指数反映特定自然月的累积温度，月度制热/制冷指数反映特定自然月温度累计向上或向下偏离基准温度的波动程度。以下是中央气象台-大商所系列温度指数的编制方法：
与传统的商品期货不同，温度期货（衍生品）并不反应某种“实体”的价格，这是因为就供应而言，气温是一种自然现象，由大自然“提供”，人们可以发现不同地区气温的季节性规律并加以利用，但却无法对其施加作用，更不可能依据各自的需求来“获得更多或更少‘温度’”。从这一角度看，气温更多可以看作是人人都可以享受的“自然禀赋”。事实上，市场上的多空双方对气温指数的交易所体现的价格本质上反应的是交易主体对未来气温变化的预期，而非气温“供需”的预期。这种预期可能来自于人们对气温在某一时期内的变化规律的把握、依据气象学模型所做出的预测以及根据公开的气象预报做出的判断。
另一方面，尽管我们认为个体对于气温谈不上具体的需求，但期货本质是标准化的远期合约，对合约的需求是可以存在的。与其他期货一样，温度期货也具有管理风险的功能。在许多场景里，温度期货主要解决的是区域性的气候风险问题，而不像商品期货一样针对标的价格风险。
整体来看，天气衍生品在我国目前还处于发展初期，主要应用于农业领域，为了便于推广，其形式多为“天气衍生品+保险”的简易结构。这种创新性的金融工具结合了传统保险的保障功能和衍生品的对冲机制，为农户提供了更全面的风险管理方案。在农业生产过程中，天气变化无常，极端气候事件如干旱、暴雨、霜冻等可能严重影响农作物的产量和品质，进而影响农户的收入。“天气衍生品+保险”的结构让农户可以仅通过购买保险这一单一行为来规避复杂的天气风险，对冲特定气候条件下的收入损失。例如，当某段时间内的降雨量低于或高于预定标准时，购买了相关保险的农户将收到保险公司的赔付，帮助农户弥补因为天气异常导致的收入缺口。这种保障机制不仅增强了农业生产的稳定性，也提高了农户应对气候风险的能力，推动了农业金融市场的成熟和完善。此外，通过与保险公司的合作，天气衍生品的推广和应用也变得更加便捷和普及，为我国农业的可持续发展提供了有力支持。
资料来源：中信建投期货整理
展 望
我国目前除针对灾害的保险之外，基本没有能够合理应对天气风险的金融工具。但是，针对常见的气温过高、干旱、暖冬等高可能性、中低风险的非灾难性事件对产业造成的损失，保险公司却难以赔付。因此，发展天气衍生品有助于企业积极管理天气风险，提供更为丰富的风险管理策略，减少天气带来的潜在损失，也可帮助企业合理配置资源，把握合适的市场机遇。此外，天气衍生品可以规避保险自身的管理成本、逆向选择（Adverse selection）、道德风险（Moral Hazard）等问题。
2024年全球宏观气候背景将从厄尔尼诺逐步向拉尼娜转变，在ENSO冷周期期间，全球各地天气将变得更加难以预测，从微观个人到中观企业再到宏观产业，均面临着不同程度的天气风险敞口。天气期货是有助于我国期货市场发展的一个良好的选择，可以增加各方主体对天气风险的对冲工具，增强其风险管理能力，帮助各方主体有效规避风险从而服务于国民经济发展。天气金融衍生品是金融市场发展到一定阶段的产物，是在完善的金融体系下对另类风险的新探索，目前我国已具备了天气指数等相关基础。诚然现在发行天气期货条件还不完全成熟，但可借鉴已有的CME等天气衍生品合约的交易和结算制度，进一步完善天气期货的制度设计，顺应市场化手段进行风险管理的趋势，推动我国衍生品市场进一步发展。
参考文献
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[5]Július B，Caner A． Introduction to weather derivatives[J]．Wiley Interdisciplinary Reviews： Energy an Environment，2021，11（3）．
附录：全国主要地区气温走势图
资料来源：路孚特，中信建投期货整理
研究员：田亚雄
期货交易咨询从业信息：Z0012209
研究助理：刘昊
期货从业信息：F03103250
