作者：美尔雅期货 期权小组
“Are you OK?”刚经历过高温酷暑的大家是不是终于感受到秋天的一丝凉意？今年7-8月，全球出现罕见高温热浪，多个国家报告了超℃的极端高温天气。在欧洲，持续的热浪、肆虐的野火、历史性的干旱接连来袭，给人类生活、农业生产、工业经济都造成了极大的影响。我国是世界上气象灾害最严重的国家之一，每年因干旱、连阴雨、暴雨、洪涝、冻寒、寒害、暴雪等气象灾害造成的损失占整个自然灾害损失的70%以上，造成的直接经济损失占国民生产总值的3%-6%。我们是不是也想掌控天气，翻身做主? 在快速发展的天气衍生品市场的今天，企业开始逐渐意识到收入和利润不再是天气的恩赐，而是在一定程度上，可以控制的。那么如何在金融市场“呼风唤雨”控制天气？也许本文可以给出个小建议。
天气风险，是指由于天气、气候的变化或异常给人们的生命财产安全及生产经营活动带来的不确定性，天气风险根据发生的概率和造成的后果不同，可以分为灾害性天气风险、一般天气风险和气候变化风险。
这里需要指出天气衍生品和天气保险是存在差异的:
1、 标准的保险合同需要具备两个基本要素：损失证明和保险费；如果企业要投天气类保险，则一定是投保对象有潜在损失且必须证明损失是特定的天气事件造成的。天气衍生品无须上述条件。
2、天气保险主要用于灾害性天气风险的管理，而天气衍生品主要用于一般天气风险的管理，二者的应用范围存在差异。
一
天气衍生品的起源与现状（Origin and Development of Weather Derivatives）
1. 起源 (Origin)
2.发展 (Development)
二
天气衍生品的种类
1、天气期货（Weather Future）
标的物是基于天气指数的货币价值，而非天气指数本身，合约通过现金价格结算，期限一般为1个月。
目前，取暖指数（HDDs）和制冷指数（CDDs）等温度指数期货是主要的天气指数期货，其他的天气期货还包括降水量指数期货、降雪量指数期货和风速指数期货等。天气期货能够将购买者的收入稳定在特定水平，规避风险，但无法满足购买者的盈利需求。
2、天气期权（Weather Option）
天气期权是是一种期货期权，表示期权买方在未来某个日期有权买卖某一天气指数期货合同。天气期权分为看涨期权和看跌期权。目前市场上的天气期权一般是欧式期权，即在期权合约的日期，一旦官方发布天气记录，期权合约立即进行结算。买方在利用天气期权套期保值时，有获利的可能性。
天气期权是为了管理自然灾害风险，将这些预测难度大的风险引物转嫁到期权的卖方。以下是市场主要参与者。
天气期权通过对最大支付额有一定限制，不像传统的股票期权。通过规定以下参数（表格1）制定标准的天气期权合约：
3、天气互换（Weather Swap）
天气互换是具有逆相关性的天气风险的不同主体为了规避天气风险而签订的合约。当某天气指数高于合约规定的执行价格时，在现货市场上，合约的一方盈利，另一方亏损，按照合约的规定，后者的亏损部分可以由前者的盈利来赔付。反之亦然。天气互换可以有效地避免天气风险导致的亏损。但企业并不能通过天气互换合约获取额外的收益。
三
天气衍生品的指数
本质上，天气衍生品与传统金融衍生品并无不同。唯一存在的差异就是它的标的指数，它并非某种可交易的金融产品，而是一种或多种天气指数。天气指数是一种气象度量指标，但本身不具有价值，其变化将导致天气衍生品价值的变动。因此首先我们应该该先明确天气衍生品的标的指数。
目前，CME的天气指数有：HDD指数、CDD指数、平均气温指数、累计平均气温指数、飓风指数、霜冻指数、降雪量指数、降雨量指数，覆盖了美国、欧洲、日本和澳大利亚等四大洲地区。本文根据全球市场各天气指数的交易活跃成都，将主要介绍下面两大类指数。
气温指数
气温指数天气衍生品在天气衍生品市场交易上最为活跃。我们通常使用温度值作为天气指数的气温指数，并用它来测量日平均气温和预定基础温度之间的偏差。下面主要介绍四种气温指数，即HDD指数、CDD指数、GDDs指数和CAT指数。
1. 制热指数（Heating Degree Day, HDD）和制冷指数（Cooling Degree Day, CDD）
在美国通常认为气温的基线为华氏65度（摄氏18.33度）。当气温低于这个基线时，人们开始考虑使用暖气，当气温高于这个基线时，人们开始考虑使用风扇、空调等制冷设备。当然，上述基准不是绝对的。
其中 表示第i天的温度，T(max)、T（min)分别表示第i天的最高和最低气温（以摄氏温度衡量）。
HDD指数和CDD指数通常选择一个自然月为测算区间计算累计HDDs、CDDs。表达式分别为：
2. 生长温度指数（GDDs）
农作物的生长必须要在一定的最适温度下进行，温度过高或过低都不利于农作物的生长，因此农作物的生长需要服从一个函数分布，该分布函数和温度相关，农业部门为了规避该风险，开发了一个温度指数，成为生长温度指数。
由于不同的农作物最适合生长的温度是不一样的,GDD必须要基于温度指数K 来定义，农作物生长速度的快慢可以通过计算GDD得到。公式为：
其中，K代表农作物生长的特定临界温度，是计算GDDs的基础温度；ADT表示每日平均气温。
考虑到农作物的生长不仅需要一个基础温度，还需要一个最高温度，所以金融市场上还有一个修正生长温度指数（MGDDs）。公式为：
其中，K1表示农作物生长必须要具备的最低温度，K2表示农作物生长的最高温度，高于此温度农作物将停止生长。
3. 积温指数（Cumulative Average Temperature, CAT）
CAT是合约期限内所选标的地点所有日平均气温的加总，表达式为：
其中，t为合约到期日。
最常见的CAT指数主要有两类：月度累计CAT指数和季度累计CAT指数。
由于美国和欧洲天气气候特征存在明显差异，所以CME选择交易的标的指数也不完全相同，美国地区天气衍生品主要选择HDD指数和CDD指数进行交易，欧洲地区则选择HDD指数和CAT指数为交易指数。
降水指数
降水指数是仅次于气温指数的第二大交易指数。根据形态不同，可将降水指数分为降雨量指数和降雪量指数，二者适用于对降雨和降雪敏感度高的行业。如果某一行业对于降水形态不是很敏感，可使用总降水指数（Aggregate Precipitation Index, API）。
1. 降雨量指数 （Rainfall Index）
降雨对作物生长非常重要。目前，CME可以交易的降雨量指数为月降雨量累计指数和季度降雨量累计指数。二者除了使用的标的区间不同，均为日降雨量的累计值，以英寸为单位。用于计算降雨量所用的数据为3月---9月的日降雨量数据。
2. 降雪量指数（Snowfall Index）
常用的降雪量指数是月累计降雪量指数和季度累计降雪量指数，其计算基础均为每日降雪量的累计值，单位使用英寸。用于降雪量所用的数据为12月至次年3月的日降雪量值。
3. 总降水指数（Total Rainfall Index）
总降水指数指不区分降水形态，统计计算所选标的区域内的降雨量和降雪量的总值。按标的时间分类，可分为月累计总降水量指数和季度累计总降水量指数。
四
国内天气期货合约的设计
我国是世界上的农业大国，幅员辽阔，气温、降水、风力等因素的时空分布严重不均，天气异常变化幅度大，导致气象灾害种类多、强度大、概率高，农业生产存在着较大的天气风险，所以天气衍生品的推出势在必行。据了解，2002年大商所启动天气指数编制研究以来，2004年起大连商品交易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深入的探索和合作，并于2009年共同发布日平均温度指数。下面是大商所展示的近年来武汉气温指数走势图：
武汉地区8月的月度累积平均温度达到了过去13年以来的历史最高值，今年8月的月度累计平均温度指数和制冷指数分别为1290.67和422.68，较2009年以来平均值分别高出9.25%和29.52%，可见今夏武汉地区的极端高温。
我国期货衍生品的推出势在必行，由于期权和互换对技术和市场完备程度的要求更高一些，比较好的选择是先发展天气期货合约。在温度、湿度、降水量等各种天气指标中，温度指数与各行各业的关联最大，所以气温指数是我国发展天气期货的首选指数，而气温指数中应用最广泛的就是HDDs和CDDs指数，可以选择这两个指数，指数单位的选择应更符合我国金融参与者的习惯，所以以摄氏度为单位计算，同时参考芝加哥商品交易所的天气期货合约的设计以及我国气温数据的来源选择具有代表性的地区温度。考虑到上述因素，粗略的天气期货合约内容如下：
