农业天气风险管理的金融创新路径研究

摘要

全球气候变暖、温室气体减排以及如何适应气候变化是当前的热点问题。气候变化以及越来越频繁的极端天气事件会引起农业生态环境、生产布局与结构的变化，对农业生产以及所需资源长期稳定的获得和利用有着严重威胁、对社会经济与农业生产有着严重影响。农业对于人类生存至关重要，而它又对气候条件高度敏感，中国大多数人口的生存严重倚赖农业，目前也面临着生态和经济方面的挑战，天气气候变化风险使得这一问题更为严峻。
　　 有效的天气风险管理能减少农业因天气风险遭受的损失，提升农业的风险管理水平和生产效率，减弱或消除农业所面临的天气风险，使农业未来获得稳定的收益，减少不确定性。虽然天气风险管理在农业中的应用非常广泛，但我国目前管理和转移农业天气风险的路径和措施存在着种种不足，不能够满足对于农业天气风险管理的迫切需求。天气风险管理方法包括风险自留、风险控制、风险转移等方法，本文将在对上述各种方法进行分析的基础上，指出金融创新产品这种风险转移的路径能有效管理农业天气风险，天气指数保险和天气衍生品作为农业天气风险管理的主要创新工具，能实现上述功能，是转移农业天气风险的有力工具。结合天气指数保险及天气衍生品在国际上先进、成熟的实践经验，本文针对我国目前的发展状况提出相应的发展对策，并分别基于面板数据模型和ARMA的时间序列模型开发设计出符合我国实际情况的天气指数保险合同和天气衍生品合约。
　　 本研究的主要内容和研究结论如下:
　　 第一，天气风险是农业生产面临的主要风险。通过对农业面临天气风险的分析，发现农业对于天气的敏感性很高，天气风险对农业造成的损失严重，尤其是干旱、洪涝、风雹和低温冻害等对我国农业造成的影响最大。使用1990-2009年湖北省78个县市与粮食相关的生产数据和气候数据，运用经济-气候模型（简称C-D-C模型）分析包括气候因子在内的各个因素对湖北省粮食产量的影响，研究结果表明，平均气温、降水和日照变化均存在对湖北省粮食产量影响的最大值，影响呈“倒U型”结构，说明粮食生长需要稳定的气温、降水和日照，气温过高、降水过少、日照强度大会引起干旱;而气温过低会产生冻害，降水过多则可能导致洪涝灾害的发生，这些都会对粮食生产产生负面的影响。在上述分析的基础上指出我国面临着比较严重的天气风险，天气风险对农业的影响也越来越大，对农业天气风险管理的需求也越来越强烈，但我国的天气风险管理体系与天气风险管理的有效路径都很缺失。
　　 第二，天气指数保险与天气衍生品是转移农业天气风险的重要工具。在对风险管理可行方法进行论述、分析传统农业保险存在的问题以及天气指数保险和传统农业保险对比分析的基础上，指出天气指数保险具有道德风险少、避免逆向选择、管理成本低、容易与其他金融产品绑定等优势，天气指数保险是对农业保险的创新，能有效转移农业天气风险;在对天气衍生品和其标的指数进行介绍的基础上，说明了农业生产者等主体能运用天气衍生品来实现天气风险管理。天气指数保险与天气衍生品本质上都是金融衍生产品，二者互为补充、互相促进，各有优势，均是转移天气风险的重要金融创新工具。
　　 第三，我国天气指数保险已处于实践阶段，天气衍生品市场处于探索阶段。总结了我国国内的天气指数保险发展现状:我国部分地区，包括上海、安徽、江西、浙江、陕西等，已开始了相关研发与试点。特别总结了上海西瓜梅雨指数保险合同主要内容和试点情况;江西蜜橘冻害指数保险开展情况;指出在世界粮食计划署、世界银行等机构的支持下，安徽水稻种植天气指数保险的开展和安徽小麦天气指数保险的首例赔付。在此基础上对上海西瓜梅雨指数保险、江西蜜橘冻害指数保险和安徽水稻与小麦天气指数保险实践效果进行了分析。我国的天气风险市场还没有建立起来，但我国已有一定的基础，具备了开发天气衍生品的基本条件。
　　 第四，国外农业天气风险管理金融创新产品实践及经验启示。分析总结出国外已经广泛运用天气指数保险和天气衍生品来转移天气风险:发达国家较早就对天气指数保险进行了设计，在世界银行、世界粮食计划署等机构的支持下，发展中国家也陆续开展了天气指数保险产品的研发和试点工作;国外的天气衍生品市场起步也比较早、发展成熟。结合国外经验，针对天气指数保险方面，提出我国需要加强气象技术的发展、发展银保模式等;天气衍生品开发方面，可以首先推出哈尔滨、北京、上海、广州、武汉和大连6个城市的气温指数，率先设计气温指数天气衍生品合约、首先发展场内交易等。
　　 第五，湖北省稻谷生长期降雨量指数保险合同设计。在阐述天气指数的选取标准、天气指数保险中主要的天气变量、天气指数保险赔付触发原理，以及天气指数农业保险基差风险问题的基础上，按照天气指数保险合同的定义设计了稻谷干旱指数保险合同与稻谷暴雨灾害指数保险合同，选定的期间为稻谷生长期（湖北地区为3月到10月），天气指标为累积降雨量。具体选取了孝感、随州、十堰、襄樊市及其辖内各个县市的面板数据设计了干旱指数保险合同;选取江汉平原区域和咸宁市及辖内的面板数据设计了暴雨灾害指数保险合同。模型结果显示，对于十堰、襄樊等干旱区域，累积降水量对稻谷单产有着正的、显著的边际影响，而对于江汉平原地区、咸宁市及其辖内县市这些暴雨集中区域，累积降水量在10％的水平下统计显著，有着显著的负向作用。
　　 第六，武汉市气温看涨期权合约开发。在阐述天气衍生品相关金融产品，特别地，在对看涨期权、看跌期权、套保期权、互换、撞入和撞出期权进行示例分析的基础上，选取武汉市1990年1月1日至2009年12月31日的每日气温数据，引入了ARMA的时间序列模型进行估计，发现基本上不再有序列相关性，各个系数非常显著，模型估计结果的验证也显示预测值与实际值拟合效果非常好。进一步地，在介绍气温期权定价模型的基础上，选取气温期权标的指数为GDDs，对ARMA模型的精确度进行了检验，发现偏差率与方差率的值都很小，协方差率的值则很大，能够说明模型具有很好的拟合效果。总体上，基于ARMA的时间序列模型分析了武汉市气温动态变化的过程，实证结果证实该模型有较好的拟合优度，能以此为基础对气温期权产品进行合理定价。
　　 本研究的主要创新之处在于:
　　 首先，基于风险管理视角的农业天气风险金融创新路径研究。本文从风险管理视角对农业天气风险管理的金融创新路径进行了研究，将金融创新产品这一转移天气风险的机制延伸并运用到农业天气风险管理中，为规避与转移农业天气风险提供了一条新的路径，完善了我国农业天气风险管理体系。
　　 其次，基于气象数据与生产数据农业天气风险管理必要性分析。本文运用湖北省20年78个县市的气象数据与相关生产数据，综合考虑了气候因素与社会经济因素、实证分析了天气风险对粮食生产的影响，解释了天气气候因素与农业生产之间的关系，说明了农业天气风险管理的迫切需求，也为地方政府相应决策提供了科学依据。
　　 最后，基于面板数据与FGLS估计的湖北省稻谷生长期降雨量指数保险合同设计;基于ARMA时间序列模型的武汉市气温看涨期权合约开发。本文采用1990-2009年湖北省78个县市的面板数据，基于累积降雨量，分别设计了湖北省稻谷干旱指数保险合同和稻谷暴雨灾害指数保险合同;利用1990-2009年武汉市共20年的每日气温数据（共7300项），基于ARMA的时间序列模型开发了武汉市气温看涨期权合约。这有别于国内目前大多是理论方面探讨的研究，本文的实证研究，对该领域的研究进行了完善和补充。
　　 本研究成果对于完善我国农业天气风险管理体系、为农业天气风险管理提供有效路径以满足我国农业天气风险管理需求，以及丰富我国金融市场产品、推进金融工程创新、完善我国金融市场的结构和功能具有一定的理论和现实意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与研究意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 基本概念的界定

1．2．1 天气风险管理

1．2．2 天气指数保险

1．2．3 天气衍生品

1．3 研究目标与内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容与论文结构

1．4 数据来源、研究方法和技术路线

1．4．1 数据来源

1．4．2 研究方法

1．4．3 技术路线

1．5 本文的创新及不足之处

1．5．1 本文的创新点

1．5．2 本文的不足之处

2 文献综述

2．1 天气风险对农业生产影响研究

2．1．1 天气风险对农业生产的影响

2．1．2 天气风险对农作物产量影响实证模型

2．2 农业天气风险管理金融创新路径研究

2．2．1 农业天气风险管理适用路径

2．2．2 两种金融创新可行路径

2．3 天气指数农业保险研究

2．3．1 天气指数保险发展

2．3．2 天气指数保险的优劣

2．3．3 天气指数保险实践探索

2．3．4 天气指数保险合同设计

2．4 天气衍生品相关研究

2．4．1 天气衍生品市场发展

2．4．2 天气衍生品定价方法选择

2．4．3 气温衍生品定价

2．5 简要评述

3 农业天气风险管理需求分析

3．1 农业天气敏感性

3．2 气象条件与农业生产

3．2．1 气象条件与农作物生长

3．2．2 气象条件对农作物产量和品质的影响

3．2．3 对农业生产的其他影响

3．3 农业面临的主要天气风险

3．3．1 气候变化与极端天气事件

3．3．2 我国农业生产中的天气风险

3．4 天气风险对湖北省粮食产量的影响：基于面板数据的分析

3．4．1 模型设定与指标选取

3．4．2 模型估计

3．4．3 估计结果分析

3．5 农业天气风险管理现实需求与不足

3．5．1 需求的增加与需求主体

3．5．2 当前存在的问题

3．6 本章小结

4 农业天气风险管理金融创新可行路径分析

4．1 农业天气风险管理路径选择

4．1．1 风险管理流程与方法

4．1．2 天气风险管理适用方法

4．1．3 两种金融创新可行路径

4．2 天气指数保险

4．2．1 农业保险与天气指数保险

4．2．2 传统农业保险的局限

4．2．3 天气指数保险的优劣

4．3 天气衍生品

4．3．1 天气衍生品与天气指数保险的比较

4．3．2 天气衍生品标的指数

4．3．3 天气衍生品风险管理原理

4．4 本章小结

5 国内农业天气风险管理金融创新产品分析

5．1 我国天气指数保险实践与发展

5．1．1 上海西瓜梅雨指数保险

5．1．2 江西蜜橘冻害指数保险

5．1．3 安徽水稻与小麦天气指数保险

5．1．4 实践效果分析

5．1．5 开展天气指数保险环境分析

5．2 我国天气衍生品市场探索

5．2．1 市场探索进展

5．2．2 市场发展有利环境

5．2．3 市场发展不利环境

5．3 本章小结

6 国外农业天气风险管理金融创新产品经验与启示

6．1 天气指数保险实践与发展

6．1．1 发达国家天气指数保险实践与发展

6．1．2 发展中国家天气指数保险实践与发展

6．2 天气衍生品市场发展状况

6．2．1 天气衍生品市场产生

6．2．2 天气衍生品市场结构与成长

6．2．3 交易所挂牌交易合约

6．2．4 交易惯例

6．3 国外金融创新产品经验总结与启示

6．3．1 天气指数保险经验借鉴

6．3．2 天气衍生品开发经验借鉴

6．4 本章小结

7 湖北省稻谷生长期天气指数保险合同设计

7．1 合同设计中需考量问题

7．1．1 指数选取标准

7．1．2 可选天气变量

7．1．3 天气指数保险赔付触发原理

7．1．4 基差风险

7．2 湖北省稻谷生长期降雨量指数保险合同设计

7．2．1 湖北省农业天气风险状况

7．2．2 累积降雨量指数保险合同设计思路

7．2．3 模型建立

7．2．4 模型估计与结果分析

7．2．5 稻谷干旱指数保险合同设计

7．2．6 稻谷暴雨灾害指数保险合同设计

7．3 本章小结

8 武汉市气温衍生品合约开发：基于ARMA模型

8．1 天气衍生品类型

8．2 天气期权管理农业天气风险应用实例

8．2．1 看涨期权的应用

8．2．2 看跌期权的应用

8．2．3 套保期权的应用

8．2．4 互换的应用

8．3 武汉市气温看涨期权合约开发

8．3．1 数据选取与模型设定

8．3．2 ARMA模型估计与结果验证

8．3．3 气温期权定价模型

8．3．4 ARMA模型精确度检验与气温期权定价

8．4 本章小结

9 研究结论、对策建议与展望

9．1 研究结论

9．2 对策建议

9．2．1 培育主体采用金融创新产品管理天气风险的意识

9．2．2 加强对农业天气风险管理金融创新路径的探索

9．2．3 提供良好的环境以促进金融创新产品路径的发展

9．3 研究展望

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表论文及参与课题情况

致谢