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美欧气象数据开放政策对天气服务市场的影响分析

时间:2017-01-13

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李昌义 , 王喆 , 龚江丽

(1中国气象局发展研究中心,北京 100086;

2山东省气象科学研究所,济南 250031)

虽然美国和欧盟公共部门气象信息的特征和开放政策各有不同,但高度的开放性,均促进了商业天气服务市场的蓬勃发展。本文对比分析了美国和欧洲的气象信息特点、气象灾害损失情况、天气衍生品市场情况以及气象信息收费政策,客观深入地比较免费和收费两种开放模式对天气服务市场造成的影响,以期对我国相关政策的制定提供借鉴。

一、美国和欧盟气象信息的开放特点

1.美国

从美国国家海洋大气管理局(NOAA)官网中有关有信息开放政策的介绍以及数据服务网页内容来看,第一,NOAA气象环境信息开放严格遵守了美国《信息自由法》等政府信息开放相关的法律规定,实现了几乎所有可用业务数据和信息的开放;第二,边际成本收费(一般定义为免费)的政策规范、透明;第三,集约化、信息化的程度非常高,服务方式多样、有社会力量参与,获取数据非常便捷,满足了公众、科学研究以及商业天气服务用户快速获取数据的需求,达到了极高的共享效率。其显著特点可归结为“免费无限制、便捷高效率的全面开放”。

2.英国与欧盟

在英国,政府部门信息资源具有“王室版权”(属于政府资产),且气象数据属于《信息自由法案》中“需要根据具体情况分析才能决定是否公开”的环境信息,再利用需要得到授权许可。但另一方面,英国政府《信息公平交易方案》也要求实现“最大化”的开放,英国气象局作为“政府贸易基金部门”,也需要参与市场竞争弥补经费不足。这使得当前英国气象局的数据公开内容也具备了很高的开放度。与此同时,授权许可、公众服务以外的数据收费和国家气象机构广泛参与市场竞争是其显著的特点,可归纳为“公私分明收费、重效益的最大化开放”。

目前欧盟大部分国家的气象数据开放政策与英国类似。在世界气象组织(WMO)1995年6月通过旨在明确“免费和无限制”交换的“基本资料和产品”的40号决议后,为了统一数据开放政策,同年11月,25个欧洲国家在比利时组建了“欧洲经济区国家气象局经济利益集团(ECOMET)”,来协调各成员国为商业气象竞争提供公平一致的数据服务,建立价格协调机制和数据交换网络,方便用户在本国气象部门获取各成员国的气象信息,同时也形成了相关的产权保护机制。

二、欧洲与美国气象市场的差距

来自欧盟委员会对公共部门信息指令评论报告表明[3],2006年欧盟天气服务市场收入大约在5.3亿欧元,相对于1998年增加了60%,年均增长7.5%。Pettifer(2014)[4]的分析报告显示:不含大型航空服务市场(主要由国家气象机构占据但公布数据较少),其中的商业天气服务市场收入约为3.3亿欧元,较1996年的1.5亿欧元水平,年均增长了12%;欧洲私营气象机构的市场份额从1996年不足国家气象水文机构的一半,而在2007年-2010年期间已超过国家气象水文机构。这些结果说明欧盟各国公共部门信息再利用政策的改善,在促进私营天气服务公司发展方面取得了积极的成效。


图1 2006-2011年的欧洲气象服务市场产值

数据来源:R. E. W. Pettifer. The development of the commercial weather services market in Europe: 1970–2012. Meteorological Applications[J/OL].(2014-06-28)[2014-11-13].不含大型航空服务。


David B.Spiegler(2007)的分析报告显示:2006年美国气象服务市场营业额约在16.5-18.0亿美元之间(按汇率折算大约是2006年欧洲市场的2.5倍),约是1995年9.4亿美元水平的1.8倍,年均增长约8.4%。在天气衍生品市场方面[1],美国2004年、2005年和2006年合约额分别为20亿、80亿和400亿美元。而2006年度涉及欧洲的天气衍生品合约数仅占全球的约2-4%(图3)。


图2 全球天气衍生品合约总名义价值(2001.04-2007.03)

注:CME:代表芝加哥期货交易所;OTC:代表期货市场外的合约

数据来源:The Weather Risk Management Association.Celebrating 10 Years of Weather Risk Industry Growth.(2012-03-22)[2014-10-15].下同;其年度统计期限为当年4月到次年3月。


图3 全球天气衍生品合约数量地区分布[5](2001.04-2007.03)


三、欧美气象信息开放政策对气象服务市场的影响

从美国和欧洲气象服务市场规模的对比来看,无论天气服务市场还是天气衍生品市场,美国的规模都比欧洲大的多。下面将从气象灾害损失和天气衍生品市场产生的天气服务需求两个方面进行比较说明,分析导致这种差距的原因,并利用“斯科定理”进一步分析收费政策对市场的影响。

(一)结论一:美国气象服务市场的需求比欧洲强劲

从气象基础环境来看,欧洲很多发达经济区处在温带海洋气候和地中海气候区域,或与大陆性气候过渡的区域,天气的剧烈程度和温度的季节波动大大低于美国;同时欧洲这些气候区的畜牧业和工业化农业占比较大,受天气和气候影响的程度较美国大面积的粮食种植也低得多。

欧洲环境机构公布的信息显示[6]:1998年-2007年,欧洲气象灾害的年均整体损失约95亿欧元;而NOAA发布的美国气象灾害的损失统计显示[7],同期美国10亿美元以上的气象灾害损失年均达到520亿美元,是同期欧洲的4倍以上。1980年-2007年,欧洲气象灾害整体损失最大年份是1982年,达220亿欧元,而美国2005年超过10亿美元的损失累计高达近2000亿美元,另有1980年、1988年、1992年、2004年四年超过了500亿美元。

美国是能源消耗大国,相对于欧盟主要国家,1990年-2012年间人均能源消耗长期接近欧盟主要国家的2倍[8],这也是美国上世纪90年代诞生第一笔天气衍生品交易的基础。美国的能源类天气衍生类产品的交易在2005年度占到全球天气衍生类产品交易额的69%。

因此,无论天气服务市场还是天气衍生品市场,美国的需求都要比欧洲强劲的多。

(二)结论二:收费对天气衍生品市场基本没有影响

天气衍生品市场需要的资料可划分为三类,一是诸如粮食产量、能源消耗、收益损失等具体的历史经济数据;二是历史气象观测数据,很多是国际交换的免费数据。这前两类数据主要用于分析天气经济关系、设计天气指数。三是未来的天气和气候预测,作为用于交易的决策依据,全球都可从美国免费下载或向欧洲的官方机构购买数值模式预报等有关产品进行分析,这对于全球的经营者都是一致的。涂子沛的《大数据》(2013)一书引用有关报告指出,因为欧洲气象资料收费而造成了欧美天气衍生品市场的巨大差距,但在2006年两者之间已经基本上没有了关联性。因此,天气衍生品市场的发展与气象资料是否收费,基本上没有关联。

(三)结论三:天气衍生品市场有放大天气服务常规需求的效应

天气衍生品的交易者需要未来天气的预测信息作为交易的决策参考,这一需求给天气服务市场增长带来了巨大机遇。David B.Spiegler(2007)在分析美国天气服务市场快速发展的原因时即指出了这一因素。但这种需求不同于过去用户直接用于指导具体生产活动的常规需求,因为避险产品的发售者和投机性交易的目的不在于此。这就会对常规的天气服务需求起到放大作用,且会因投机性交易的不可估测性而成倍放大。如一家对温度敏感的能源供应商,需要常规的天气服务来合理安排调度供应和资金周转等经营活动,但因中长期的天气预测准确性不高又难免会产生损失,这也就产生了购买天气衍生品降低风险的需求;而避险产品的发售者和投机性交易则同样需要天气预测信息,这就放大了能源供应商最初的常规需求。

Pettifer(2008)的分析结果显示[9],美国1999-2006年间天气服务市场的增长率达到17%,大大高于1995-2006年美国天气服务市场8.4%的增长率统计,虽然两者的统计口径会有差异,但在时间上与天气衍生品1999年进入芝加哥期货市场后开始迅速发展高度吻合,显示出天气服务市场与天气衍生品市场的高度相关性。

2007年,欧洲天气服务市场在欧盟经济增长2.8%的情况下却下滑约了15%(0.5亿欧元,图1),这与同期天气衍生品市场的大幅下降高度相关。由图2-图3的走势变化,大致可以推断出2005/06年度(4月到次年3月,下同)欧洲天气衍生品交易达到峰值,2006/07年度大幅下降,从约18亿美元左右降至不足4亿美元。这些交易很大比例来自欧洲的场外交易(OTC),在芝加哥上市的欧洲产品对天气服务的需求也会传导到欧洲。2008/09年度世界天气衍生品市场大幅下降到150亿美元,欧洲能源避险产品场外交易也达到最低点、而后在2009/10年度开始有所回升,之后2011年全球总交易额降至98亿美元的新低点。2010/11年度欧洲的场外合约交易增长速度快于全球市场,达到了15亿美元[10],欧洲天气服务市场也出现了明显的复苏。同期欧洲天气服务市场的波动在时间和趋势上与这些都高度相关。

2012年《经济学人》(The Economist)报道指出,欧洲已成为天气衍生品能源避险产品的最大市场,这来自于欧洲新能源不断增长的需求[12]。图4显示出了欧洲太阳能发电市场份额以及发电量在2010年、2011年的快速增长,这对常规天气服务市场和天气衍生品市场都是一个强劲的带动。

图4 欧洲历年电力装机结构分布与可再生能源发电份额[13](MW,%)


如果把2007年欧洲天气服务市场下降0.5亿欧元全部归因于天气衍生品市场下降了15亿欧元(由图2-3推算),则美国天气衍生品市场合约额由2006年的400亿美元下降到2011年的不足100亿美元,有可能造成天气服务市场的规模下降到6-8亿美元,从而在总量上与欧洲天气服务市场的规模相当。因此,考虑到美国需求规模的因素,欧洲天气服务市场的发展并不比美国逊色,难以得出欧洲气象数据收费政策制约了市场发展的结论。

(四)结论四:印证了“科斯定理”产权明晰和降低交易成本的重要性

新制度经济学的鼻祖罗纳德•哈里•科斯(Ronald Harry Coase),因“科斯定理”的提出获得了1991诺贝尔经济学奖。该定理认为:如果商品价格之外的交易成本(为达成交易产生的成本)为零或者很小,无论产权如何安排,个体之间的自由协商都会导致有效率的结果。其重要的社会经济学意义在于明晰产权的同时,应努力不断降低交易成本,促进资源分配达到最佳状态。

欧洲以英国为代表,国有气象数据属于政府资产,虽然与美国政府信息属于全民资产的立法大为不同,但产权归属非常明晰。上世纪90年代后期以来,英国和欧盟其他国家推进了开放法规建设、简化授权程序、完善公平竞争制度等一系列促进公共部门信息再利用的政策措施,加之欧洲气象数据的网络化集约服务水平愈加提高,使得气象数据的交易成本不断降低,不断趋向科斯定理的限定条件。因此,虽然在欧洲国有气象信息需要付费,但是天气服务市场的发展与美国相比并没有导致剔除需求因素后的巨大差距,甚至欧洲在数值预报领域的技术水平超过了美国。

由此看来,虽然欧美的气象信息开放政策不同,但对市场的影响方面很大程度上印证了“科斯定理”。

四、英国气象信息开放政策和模式的效应分析

从纳税负担、数据质量、商业利用公共部门数据的公平性及经济学角度,重点分析英国气象信息开放再利用政策的优势。

1.纳税负担的减少

2006-2007财政年度英国气象局市场商业服务收入2687万英镑(占总经费的15.7%)[14],可为国民人均减少0.45英镑的纳税负担,私营公司按40%的市场占有率(图1)、15%的税率(估计值,下同)计算约可贡献国民人均0.03英镑的税收。2006年美国天气服务市场营业额,按照15%的税率也增加了国民人均约0.86美元的税收,两者大致相当。但如前分析,2006年美国的天气服务市场情况有天气衍生品市场爆发式增长带动的特殊性,一般年份要低很多;另外英国公众也能更直接地看到了税收负担的减少。

2.数据质量的准确性

在核心预报技术方面,英国气象局全球中期数值天气预报模式(UKM)的预报水平在2007年超过了美国GFS后稳居全球次席(数据至2013年)[15],其背后的驱动力也应包括参与市场竞争的激励。2012年,由于美国GFS对“桑迪”飓风的路径预报不如ECMWF准确和可用时效长,引发了美国关于天气预报能力落后于欧洲的讨论,美国众议院经过多场听证会后,在2014年4月通过了旨在恢复美国天气预报领域领导地位的《天气预报改进法案(2014)》[16]。

3.免费数据的公平性

公共资金投入产生的数据免费被企业用于盈利也的确存在一定的公平性问题,虽然可以通过税收方式进行补偿,但公众不一定普遍接受。2012年美国国家气象财政投入经费国民人均高达17.9美元,而英国仅为4.63美元[18]。美国竞争性企业研究所副主席Iain Murray 2011年就撰文质疑“大量政府气象信息被航空、海运等企业无偿应用成为了一种公司福利”[19]。

4.开放模式的帕累托最优

英国气象信息开放模式的经验总结,在很大程度上符合经济学中分析公共物品供给问题的“帕累托改进[2]”。一是国家气象机构参与公平竞争并没有使其他人的利益受到损害(公众利益和产业发展);同时在市场规模不足或波动较大时,对供给不能保障或质量不高进行补位(如气候预测产品需求受经济周期影响,私营公司不能稳定持久开展),从而更有效地配置了气象资源;二是对私营气象公司获取资料如果完全免费,对纳税人来讲有不公平的问题,并可能产生“搭便车问题[3]”(如抵触而不愿再增加投入);不超过成本收费,也没有违反经济规则使商用者的利益受到损害;三是收费能抑制“公地悲剧[4]”现象的出现,如信息的无效用过度供给和过度获取增加了公共投入成本,这也有“帕累托改进”的意义。

无论英国还是美国,国家气象财政的投入都大大超过市场规模,充分地说明了气象产品的公共物品属性。虽然细分之下,随着用户群的减少,有些可界定为准公共物品和私人用品由市场供给,但国家气象机构还是总体规模上的供应主体,参与市场活动也能及时补充供给不足的问题。英国一直坚持对具有“准公共物品”属性的专业性气象数据回收成本,较之美国,在有效分配资源方面更符合“帕累托改进”的经济学意义。

另外《大数据》(2013)一书中也介绍:英国的一些政治领袖、技术精英不认可公共数据的免费模式,认为数据的价值关键在于质量,而免费可能是低质量的代名词。对比欧美在数值预报领域的技术差距,此观点或许也可以得到部分印证。

五、欧洲气象数据开放和数据收费的政策趋势

进入21世纪,开源软件(Open Source)的倡导者们发起了数据开放(Open Data)运动,号召进一步不受著作权、专利权以及其他任何限制,开放包括社会组织和企业拥有的各类公共数据供自由查询和使用,得到了很多国家政府的积极响应。2009年,美国建立了政府数据门户网站data.gov,其后一波声势浩大的政府数据开放运动开始在全球范围内迅速兴起。英国作为在《信息自由法》立法过程中较为保守的国家,在政府数据开放运动中已经超过美国处在领跑位置,2010年以来英国政府围绕版权管理又发起了一轮新的改革。但这些并没有使英国和欧盟的公共部门气象信息开放和再利用政策发生显著的变化。虽然目前荷兰、芬兰、瑞典、挪威和冰岛等国家不再收取气象数据费用,但是西班牙曾经免费却因财政压力又恢复了收费,英国、法国、德国等其他一些较大的国家仍然在理念上坚持数据收费对于整体经济的意义。

六、主要结论

1.虽然英国(或欧盟)气象数据开放和再利用模式受到一些负面评价,也有2006年美国天气服务市场2.5倍于欧洲的比较差距,但在美国服务需求旺盛的背景下,不能得出英国模式相对于美国制约了天气服务市场发展的结论;却可以印证“科斯定理”关于产权明晰和交易成本降低更为重要的理论以及“数据免费可能是低质量”的观点,同时产生了英国公众乐于见到的纳税减少、全球模式水平高于美国,以及对商业利用回收成本直接显现公平性等正面效应。

2.取得这些效果得益于英国及其他欧盟国家上世纪90年代后期以来公共部门信息开放法规的逐步完善、产权制度的明晰、授权制度的不断简化和建立公平竞争制度等一系列改进,以及发挥重要作用的欧洲网络化集约服务。

3.美国和英国公共气象财政投入都大大超出市场规模,显示出国家气象机构仍是气象产品的提供主体;英国和其他欧盟国家一直坚持对专业性数据回收成本和参与市场服务,在有效分配资源方面符合“帕累托改进”的经济学意义。


参考文献

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[17] Jason Samenow . House passes “Weather Forecasting Improvement Act of 2014”[EB/OL] .(2014-4-2)[2014-10-11] http://www.washingtonpost.com/blogs/capital-weather-gang/wp/2014/04/02/house-passes-weather-forecasting-improvement-act-of-2014/

[18] 姜海如等. 2013.发达国家气象事权与支出预算情况比较分析[J]. 气象软科学. (3):79-83

[19] Iain Murray. Do We Really Need a National Weather Service? [EB/OL].(2011-08-27)[2014-05-08] http://www.foxnews.com/opinion/2011/08/27/do-really-need-national-weather-service/




[1] 天气衍生品市场上的交易物是天气指数合约,合约里包括了交易双方关于天气风险的转移所达成的协定,比如天气标的指数、指数参考地点、合约保护期(开始和结束日期)、交易日、指数的执行水平、赔付率、最高赔付额、权利金、交易的货币币种等。

[2] “帕累托改进”是指,假定固有的一群人和可分配的资源,从一种分配状态到另一种状态的变化中,在没有使任何人境况变坏的前提下,使得至少一个人变得更好,这就是“帕累托改进”。

[3] “搭便车问题”:是一种发生在公共财务上的问题,是指经济中某个体消费的资源超出他的公允份额,或承担的生产成本少于他应承担的公允份额。

[4] “公地悲剧”现象:公地作为一项资源或财产有许多拥有者,他们中的每一个都有使用权,但没有权利阻止其他人使用,而每一个人都倾向于过度使用,从而造成资源的枯竭。