Assurance Climatiques Paramtriques

Assurances Climatiques Paramtriques11Speedwell WeatherCre en 1999 Bureaux UK & USADonnes & Prvisions MtosLogiciel de gestion de portefeuille des assurances climatiques paramtriquesConseil

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5me anne conscutiveBest Global Weather Risk Management Advisory/Data Service1er pour la 1re anneWeather Data Management

2Michael MorenoMaitrise Maths, DEA Sciences Actuarielles et FinanciresDoctorat en Finance de MarchsCo-crit 2 livres et publis une dizaine darticlesMarch climatique depuis 1999Directeur Speedwell Responsable Equipe R&D

Travaille actuellement sur les prvisions mto et le march agricole

Particularit: 452me sur 26500 participants - marathon natation Angleterre 2012

3michael.moreno@SpeedwellWeather.com

Nhsitez pas me contacter sur LinkedIn3SommaireDfinitionEtat du MarchDonnes ClimatiquesEvaluation de contrat44DfinitionAssurance Climatique Paramtrique = Driv Climatique avec des rgles comptables et lgales diffrentes mais dont le nom fait moins peur au lgislateur et aux clients55Exemples dAssurances Climatiques ParamtriquesPluie - agricultureTemprature + Humidit relative Indice de misre demande lectricit USAVent production dlectricit - oliennePour chaque priode de 4 jours ou plus durant laquelle il pleut moins de 2mm, le paiement final est gal au nombre de jours sans pluie au cours de ces priodes multipli par X Euros.Pour chaque heure ou la temprature est suprieure 95 F et lhumidit relative suprieure 90%, le paiement final est de X USD.Si la production MW.H-1 moyenne la fin du mois est infrieure un certain seuil => paiement dune compensation.

Le contrat est li la courbe de production dlectricit du type dolienne installe.66Il sagit de contrats paramtriquesFonction de Paiement contractuelle: Il ny a pas dexpertise des dgtsRisque de proxy: Il nexiste pas de stations mtorologiques pour chaque champs agricolesRisque de Modlisation: Lassur peut trs bien ne pas avoir subit de prjudice et recevoir un paiement et linverse peut aussi se produirePaiement prvisible: Par exemple, on voit la scheresse se dvelopper chaque jour un peu plus + prvision mtoPaiement trs rapide: 5 jours ouvrs77Quelques contrats notablesPluie / Ptrole Amrique du Sud (~200M USD)Temprature / Gaz Europe (~200M EUR)200 stations multi annuels pluie / temprature AfriqueScheresse dun pays entier - Malawi Banque MondialePluie en Inde (grand rseau de coopratives de trs petites fermes agricoles)88tat du MarchWeather Risk Management Association www.WRMA.org99Etat du MarchCME Contrats Lists

Croissance annuelle substantielle jusquen 2008Activit de March lie au march nergtiqueGr Gr

Croissance saine et continueBonne diversification sectorielle: agriculture, nergie, construction, industrie et services

1010Quelques Acteurs du March ClimatiqueAllianzCelsius ProCity FinancialClimate CorpCoriolisEDF TradingEndurance ReEONJP Morgan

Guaranteed Weather (MSI)LibertyMorgan StanleyMunich ReNephilaRenaissance ReRWESwiss ReWillis11www.WRMA.org

11Donnes ClimatiquesSurprises, surprises1212Quest-ce quune donne climatique?Une mesure climatique est dfinie par:

Une station (lieu et instrumentation)Un lment climatique (temprature, pluie, vent, humidit, pression atmosphrique)Une date et heure denregistrementUne priode (donne instantane ou plage horaire)Type de donne et qualit La valeur mesureInformation additionelle (observateur ou instrumentation)131314Chaque pays et organisation a des conventions de lectures et de mesures diffrentes.

Les conventions ne sont pas constantes dans le tempsElles changent: lecture humaine -> automatises, de 6h 6h -> de 9h 9h, etc

Les conventions en Allemagne sont particulires, celles en France aussi, celles aux USA aussi, celles en Australie aussi, celles au Japon aussi

Il est impossible dvaluer un contrat ou de signer un contrat dassurance climatique sans comprendre ces conventionsLes conventions de mesurene sont pas uniformes14Exemple Royaume-Uni0000SYNOP TMINSYNOP TMAXCLIMATE TMINCLIMATE TMAX15061806180615Exemple France0000CLIMATE TMAX & PLUIE1606180618CLIMATE TMIN16Exemple Allemagne0000Climate Tmin, Tmax, Pluie17 partir de 2001 Seulement!17GSOD Une base de donnes climatiques gratuiteGSOD (Global Summary Of Day) est une base de donnes climatiques reconstruites gratuite.

En bleu: donnes officiellesEn rouge: donnes GSODVent Aroport de DublinCette base contient de nombreuses limitations

Pluie - ChineErreurs trs frquentes 2012 Erreur cumule = 22%1818Donnes Nettoyes19Speedwell traite + de 100 000 fichiers de donnes par jourEnviron 2% des donnes sont erronnesEnviron 3% de donnes manquantes

Donnes officielles sont difficilement utilisables pour les contrats dassurance climatique

Type derreur: pluie: -2992mm - donne climatique officielle QC2!

19Inventaire Donnes Speedwell100 000 stations - 10 000 nettoyes / jour20

20Discontinuits et donnes recalibresChangements parfois enregistrs dans les Mtadonnes

Les stations sont dplaces (assez frquent dans les aroports!)Les instruments sont remplacsChangements jamais enregistrs dans les Mtadonnes

Herbe au sol remplace par macadamChangement dutilisation humaine proximit (example: aire de parking davions dplace 3m des instruments)Peinture blanche sur le toit remplace par de la peinture noireNouveau btiment construit assez proche2121Aroport = Mini VilleExample Kansas City 1990 -> 2012

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22Oh la belle discontinuit!23

23La liste est longue24

24Donnes recalibres = recalibres aux conditions actuelles de la station25

25Plus belle discontinuit ?26Station COOP USA 10 F !

Cause: Arbre coup !26EvaluationRgle dor: Ne jamais valuer un contrat sans comprendre les donnes au pralable2727Fair Value28283 Mthodes29BurnActuarielleest suppose connue (best fit Maximum de Vraisemblance, etc)est rsolue numriquementSimulation journalire / horaire de llment29Tendance des donnes30

Tendance MensuelleRgression Locale Poids Variables (LOWESS)30Quelle Distribution?31

31Simulation de la temprature32

3233

La saisonnalit nest pas une sinusoide

Mmoire longue

Forte saisonnalit de la distribution des rsidus33Les rsidus sont normalement distribus et non corrlsTout est parfaitCela Marche Merveille34

34En fait les rsidusne sont pas normalement distribus !35

35Simulation dans SWS ?36Bootstrapping de srie temporelle !36Simulation de la PluieLes donnes journalires de pluie sont tronques et censures37t-1tt+1Ces 4 cas (et bien dautres!) sont indiscernables

La troncature et la censure des donnes crent une forte autocorrlation des donnes et de la probabilit quil pleuve37Probabilit quil pleuve38

pt = Prob(Xt = 1 | Xt-1, Xt-2, Xt-3,, Xt-k), k IN*.ProblmatiqueSimuler lvnement il pleut (Xt=1) / il ne pleut pas (Xt = 0)Ensuite il faut estimer la Magnitude en fonction de sil a plu la veille et sil va pleuvoir le lendemain

38Quel Lag (k) ?39

k=1394 Probabilits (x365) et 4 Densits estimer (x 12!)40

40Quelques problmes41A certains endroits, il pleut plus souvent en fin de semaine

Il existe une station o il ne pleut pas le samedi et le dimanche

41Simuler cest bien maisUne station, 1 lment journalier: OKMulti stations multi lments = problme physique pas mathmatique simulations ne marchent pasLa mthode actuarielle est en revanche toujours valide et il est possible de:tester la robustesse de lvaluation laide de scnarios climatiques (El Nino, La Nina, AO, etc)Dintgrer les donnes de March => Approche Financire courbes et distributions implicitesPrvision Mto42

42Prvisions Mtorologiques43

Downscaling: (WikiPedia) downscaling methods are used to obtain local-scale surface weather from regional-scale atmospheric variables

En language statistique simplificateur: Correction de biaisPrvisions Probabilistiques44

Prvision densemble

ECMWF: 00Z + 12ZECMWF Ensemble: 51 Membres

GFS: 00Z + 06Z + 12Z + 18ZGFS Ensemble : 21 Membres44Les prvisions Downscaled sont en fait excellentes45

1 Jour

Erreur Moyenne0.06Contre1.45

Erreur ABS

0.74Contre3.2745Mme 5 jours46

5 Jours

Erreur Moyenne-0.12Contre1.83

Erreur ABS1.31Contre3.2246Mme 1 mois!47Principal Avantage: Physiquement, gographiquement et mtorologiquementcohrent pour tous les lments

Moyen terme (0 15 jours) -> Prvision mtorologiqueLong terme (mois / saison) -> Prvision climatologique

10-15 joursMto

Mensuelle -> Climatologie(plus chaud ou plus froid que la normale)47Incorporation des Prvisions dans lvaluation48Les payoffs des contrats tant souvent non linaires la moyenne des prix pour chaque membre nest pas gale au prix estim partir de la prvision moyenne

Scnario: froid / chaudNombre de joursPoidsStDevetcVrifications de PrvisionsLes prvisions sont uniformes. Par exemple de minuit minuit heure locale standardes ou bien prvisions synoptiques.Les conventions de mesures de donnes et les prvisions ne correspondent pas en gnral.Vrifier les prvisions densemble (i.e. probabilistiques) avec les donnes mesures nest vraiment pas un problme simple.

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Exemple dune prvision avec erreur de timingParis Orly 1/1/2013 00Z50Erreur de TimingErreur de Prvision?Bon niveau de confiance

PrvisionmtorologiquePrvision climatiqueplus froid que la moyenneConclusionDfinitionEtat du MarchDonnes ClimatiquesEvaluation de contrat51

51Questions ?www.SpeedwellWeather.com

michael.moreno@SpeedwellWeather.com

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