自然灾害:可预测性,季节性,周期性或者随机性?_英仕曼Man AHL_HIT52


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原文标题:Natural Catastrophes: Predictable, Seasonal,Cyclical or Random?

原文链接:https://www.man.com/maninstitute/natural-catastrophes

原文时间:2019年11月

原文作者:Andrea Rzym; Tarek Abou Zeid

翻译:雷闻


想象一下,10年以后,我们对自然灾害的了解已变得如此全面,以至于我们能够准确地预测何时、何地以及何种强度的地震和暴风雨。保险费将减少——明年的损失将是众所周知的,而这将与保险费相等。保险的收益,以及由此产生的风险溢价,将会消失。但是,我们多么接近于达成这样的预测能力呢?在这篇文章中,我们审视了自然灾害中可预测性和随机性的各个方面,并将其与保险市场的最透明部分——巨灾债券联系起来。

1. 概述

想象一下,10年后,我们对自然灾害的理解已经非常全面,我们能够完美地预测未来一年地震和风暴的时间、地点和强度。

保险将变得毫无意义——来年的损失将是众所周知的,这将等于保险价格。保险的好处,以及由此产生的风险溢价,将会消失。

现实是,我们离这个目标很远。这就需要再保险市场,为飓风和地震等严重和低概率的事件提供保护。

在本文中,我们将研究自然灾害中可预测性和随机性的各个方面,并将它们与保险市场中最透明的部分——巨灾债券联系起来。

虽然预测正在改善,但我们发现许多例子表明,大型科学机构的预测能力有限,这是被建模事件的混乱性质的结果。

因此,我们认为,参与这一市场最合理的方式是关注不相关风险的多样化,而不是所谓的“预测优势”。

2. 概率、预测和统计

概率是量化事件发生的可能性的度量。声称概率为1(或0)就是声称某个事件肯定会(或不会)发生,即它成为一个预测。只有当预测与一致性概率不同时,预测才有价值。例如,声称2020年美国将发生5.0级(或以上)地震,或不发生8.0级(或以上)地震,几乎没有价值,因为在过去的50年里,前者每年都会发生,后者甚至一次都没有。

相比之下,统计是指对过去事件的分析。

2.1. 自然灾害预测

多里安飓风将因2019年9月在巴哈马造成的死亡和破坏而被人们铭记。至少50人死亡,约7万人无家可归。其严重程度使“多里安”将不再被用作未来飓风的名称。

然而,在8月底,保险公司还关注佛罗里达州可能遭受直接打击的可能性,工业损失情形从100亿美元到250亿美元以上不等。

虽然不能直接看到行业损失担保(“ILW”)的交易,但可以通过TRACE系统看到针对佛罗里达飓风风险的巨灾债券的交易。推动这些交易的预测有多准确?

我们利用主导的美国天气预报研究所(NOAA/NHC)的预报,编制了多里安的实际位置和5天预报的历史。我们假设,后者构成了短期交易决策的基础——没有一个基金经理能够在年度预算或设施方面与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)相媲美,而且预测已经足够超前,有足够时间形成意见并进行交易。

图1显示了结果,问题很明显——预测飓风深入佛罗里达州,而飓风从未真正在那里登陆。它只在北卡罗莱纳州的哈特拉斯角登陆,这是一个非常弱的飓风。

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从跟踪数据中,我们可以看到两个有关的巨灾债券交易:

  • 8月29日,Armor Re II 2018-1A(其大部分风险敞口在佛罗里达风暴)交易价为85.50。这与前后的98.50的经纪人标记相比;
  • 8月30日,Bowline Re 2019-1A(其大部分风暴风险在佛罗里达州)交易价格为94.95。这与前后的99.00的经纪标记相比。

图1显示了飓风的实际位置和预测位置,如每一次交易前一晚所报告的。这些交易决策似乎是在最悲观预测的时间做出的,代表着价值的重大转移,分别约占本金的13%和4%。这种情况可能与发生的任何ILW交易相似。

就多里安而言,问题不在于预测的准确性不如往常,而在于轨道上相对较小的偏差会导致保险损失的大幅减少。换句话说,保险损失的预测是高度不确定的。由此看来,债券竞购报价可能很广。鉴于NOAA数据是公开的,因此几乎没有信息不对称,这种短期对冲或持仓在长期看来不太可能盈利。

提前仅仅五天的损失预测就与现实相差甚远,这说明了更长期的预测的困难。

预测的困难不仅限于美国。1999年12月,飓风洛塔尔和马丁袭击西欧,造成超过14亿欧元的经济损失(其中约一半被保险)。包括其他因素,它们造成了发达国家(法国)有史以来最大的电力供应中断。一位气象学家后来声称,预报可以分为“差的和非常差的”。根据风险模型师RMS的预测,就在风暴来袭前两小时,巴黎法国气象局预测的风速为90-130公里/小时,而实际风速为125-175公里/小时。其他预测预计洛塔尔将通过英国。实际并没有。

巨灾债券所涵盖的第二大风险是地震。预测地震通常被认为是不可能的。美国地质调查局(USGS)明确表示:“美国地质调查局和其他任何科学家都没有预测过大地震。我们不知道如何做到,也不预期在可预见的未来任何时候知道如何做到”。英国地质调查局的观点类似:“……没有可靠的方法准确预测地震的时间、地点和震级”。

2.2. 自然灾害统计

虽然,正如我们所看到的,做预测是非常困难的,但做概率陈述要容易得多。然而,为了对飓风和地震事件的概率做出有意义的陈述,我们需要获得历史数据。

通过FDSN8(一个鼓励地震仪数据共享的国际机构)和美国地质勘探局(USGS),正在发生的和历史的地震数据是免费和容易获得的。一些数据可以追溯到1630年代,而最近的数据可以追溯到负震级(人类甚至感觉不到的小事件)。

同样,NOAA、日本气象厅和其他机构也可以随时获得飓风数据。这些数据包括历史轨迹(1851年的大西洋数据)和存档的预测。

为了将任何结果映射到巨灾债券的表现,我们需要债券发行材料,这是我们十多年来参与市场的积累。

虽然地震可以发生在任何地方,但全球地震的分布并不均匀——它们主要发生在地球板块边界。此外,边界的性质指导了事件的可能强度。发散边界(分离板块)与浅层和低震级地震(通常在海洋中发现)有关。相反,当一个板块在另一个板块下滑动(俯冲)时,会聚边界有引起更强烈和更深层次地震的趋势。

利用公开的地震数据,我们可以按深度和强度对地震进行分组,然后绘制出它们的位置。结果图像(图2)显示了不同的边界。例如,南美洲和非洲板块正通过大西洋分离(黄色或灰色的较浅地震);纳斯卡板块正与南美洲西海岸的南美洲板块会合(蓝色或红色的较深地震)。

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虽然地震没有自然季节性,但飓风却有。为了形成飓风,我们需要温水(至少26摄氏度)和低风切变(飓风底部和顶部风速之差)的组合。这两者都随季节而变化。

利用NOAA历史飓风资料,识别各飓风逐月的峰值风速,可以计算出各飓风逐月的相对频率。我们按盆地(大西洋和太平洋)来做这项工作,并进一步将数据限制在类别2及以上;类别3及以上等等。

图3和图4表明,无论我们是将强度较小、频率较高的第2类飓风包括在内,还是将分析局限于更小、频率较低的第4类及以上飓风,飓风发生的相对可能性大体相似。

该图标与5月15日至11月30日的太平洋和6月1日至11月30日的大西洋官方飓风季节一致,尽管风暴可能存在于这些日期之外。

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除了季节影响外,太平洋风和水温振荡(称为ENSO,以2-7年为一个周期出现)也通过或多或少的风切变影响飓风的形成。厄尔尼诺现象(赤道太平洋海温高于正常值)有利于太平洋飓风的形成,抑制大西洋飓风的形成,而拉尼娜现象(温度低于正常值)则相反。

巨灾债券市场非常清楚这些周期。除了价格随一般投资者风险偏好和特定债券的任何实际(或预期)减值而波动外,飓风债券还将定价一定程度的季节性。具体来说,他们全年支付的高于libor的利差部分被淡季月份的净价下降所抵消。因此,在飓风季节,投资者既可以赚取息差,也可以赚取价格升值。

3. 人为影响

3.1. 压裂和核试验

虽然地震没有表现出自然的季节性,但在某些情况下,地震的频率和强度与人类有一定的依赖关系。

图5显示了3级及3级以上的地震,覆盖了美国中部(我们从23°N到51°N和63°W到109°W取了一个盒子)。

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令人震惊的是,1973年至2008年间,3级及以上地震的数量平均每年约27次。从2009年到2018年,每年增加到350个。此外,后一个时期经历了每年仅1000多次地震的增长,然后再次下降。

这一增长可以用陆上石油产量来解释。虽然实际的压裂过程会诱发一些地震,但主要原因是压裂液和废水(作为采油的一部分)在深井中的处置。实际上,无论油井是否发生水力压裂,都会产生后者。石油生产的增加导致地震活动有所增加,尽管最近开采转向了水量较低的地区,导致地震活动减少。

这一地区5级及以上地震的数量仍然很低(两个时期平均每年不到一次,并且没有达到6.0级)。

虽然人类的活动,如水力压裂和核试验已经引起了地震,但这些对天然的巨灾债券没有太大的影响。以前者为背景, 2018年的一个巨灾债券地震交易对于总震级低于6的风险敞口仅占0.4%。就后者而言,地震保险风险通常不包括核爆炸。当然,一个与恐怖主义风险相关的债券预计会对核爆炸有敏感度。

3.2. 气候变化

当水上的扰动吸入温暖潮湿的空气,然后上升、冷却(冷凝形成云)、扩散和下降时,飓风就形成了。这一描述让人联想到环流看起来像一个甜甜圈,但现实生活中的比例是不同的——虽然飓风可能高达15公里,但其半径可能有几百公里。

虽然我们并不自称是气候变化影响方面的专家,但以下影响毫无争议:

1. 上个世纪平均海平面一直在上升,最近的趋势是每世纪大约30厘米。造成这种影响的因素包括水膨胀、冰盖融化和冰川融化。在所有其他影响相同的情况下,较高的基线可能会使风暴潮更加严重(其成本通常由飓风债券承担);

2.由于大气含水量增加,降雨率可能会增加,这对洪水暴露显然是不利的;

3. 虽然较暖的海面温度增加了飓风形成的可能性,但垂直风切变和较暖的高层大气却恰恰相反。因此,飓风形成增加的可能性成为这些影响的区域相互作用。美国国家海洋和大气管理局最近的一份报告得出结论,对大西洋盆地来说,温度升高、切变增加和对流层变暖将导致风暴数量减少(但降雨率更高);

4.飓风所带来的降雨与其降雨率成正比,与它的移动速度成反比。最近写给《自然》杂志的一封信指出,从1949年到2016年,平均飓风速度有所下降(影响因海域而异)。

对飓风形成的相冲突的效应意味着未来飓风数量的不确定性。当人们认为风损害是风速的非线性函数(风所携带的功率与风速的立方成正比)时,就可以得出峰值风速是风损害的驱动力。估计这些风速分布的“尾部”会在预测飓风的潜在危害时带来更大的不确定性。另外,海平面上升意味着涨潮带来的损失可能会增加。

4. 对投资者的影响

承保保险的商业理由是,我们正在为不确定性的损失获得赔偿。

正如我们所表明的,通过完美的远见消除这种不确定性是不可行的:

  • 地震无法预测,基于风暴预测的损失估计可能有重大错误,有时仅在事件发生前几天;
  • 尽管有局限性,但公开的预测可能是最先进的。这些预测者可以有非常可观的预算。例如,美国国家海洋和大气管理局的年度预算超过45亿美元,超级计算机在全球排名前30位。因此,在我们看来,基金经理不太可能改善它们;
  • 气候变化的各个方面可能对飓风的形成产生相反的影响,带来更多的不确定性。

因此,如果不确定性无法消除,信息不对称不是业绩的关键驱动因素,那么向投资者提供价值的剩余领域包括:

  • 在不确定时期提供流动性:随着风暴的临近,任何金融工具的盘口价差都可能比平时要大得多。一些市场参与者可能需要交易,其他人可能会选择这样做。然而,鉴于预测信息的公开可得性,作为流动性提供者(即赚取买卖价差)似乎更为合理,而不是通过支付出价来将某些感知到的信息优势货币化;
  • 有效的成本管理:如果与保险相关的工具是低波动性的产品,管理者几乎没有预测“优势”的余地,那么任何策略都必须易于扩展,并严格控制基金成本;
  • 稳健的投资组合建设:我们认为这是关键。一些灾害为每单位风险提供了更大的回报(例如美国风与欧洲风)。然而,通过分散灾害、地理位置、程度和其他因素,投资组合收益的尾部属性可以得到改善。前者鼓励集中投资组合,而后者则鼓励多元化分散化投资组合。因此,需要在这两个相互竞争的目标之间找到平衡。

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