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Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Inhaltsverzeichnis 1 2 3 4 5 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Absicherung durch Rückversicherung Modellierung von (Natur-)Katastrophen Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Anwendung im Versicherungswesen Cat-Bonds Portfolio Risk Management Kritische Würdigung Problematiken Zusammenfassung, Ausblick und Herausforderungen Literatur 2 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Inhaltsverzeichnis 1 2 3 4 5 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Absicherung durch Rückversicherung Modellierung von (Natur-)Katastrophen Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Anwendung im Versicherungswesen Cat-Bonds Portfolio Risk Management Kritische Würdigung Problematiken Zusammenfassung, Ausblick und Herausforderungen Literatur 2 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Inhaltsverzeichnis 1 2 3 4 5 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Absicherung durch Rückversicherung Modellierung von (Natur-)Katastrophen Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Anwendung im Versicherungswesen Cat-Bonds Portfolio Risk Management Kritische Würdigung Problematiken Zusammenfassung, Ausblick und Herausforderungen Literatur 2 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Inhaltsverzeichnis 1 2 3 4 5 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Absicherung durch Rückversicherung Modellierung von (Natur-)Katastrophen Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Anwendung im Versicherungswesen Cat-Bonds Portfolio Risk Management Kritische Würdigung Problematiken Zusammenfassung, Ausblick und Herausforderungen Literatur 2 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Inhaltsverzeichnis 1 2 3 4 5 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Absicherung durch Rückversicherung Modellierung von (Natur-)Katastrophen Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Anwendung im Versicherungswesen Cat-Bonds Portfolio Risk Management Kritische Würdigung Problematiken Zusammenfassung, Ausblick und Herausforderungen Literatur 2 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Absicherung durch Rückversicherung Die Natur schlägt zurück Erdbeben in Haiti, Januar 2010: mit einer Stärke von 7.0 Mw handelt es sich aufgrund der Opferzahlen, die auf ca. 270.000 geschätzt werden, zu den Verheerendsten des 21. Jahrhunderts. Abbildung: Erbeben in Haiti, Epizentrum bei Port-au-Prince Politiker und Klimaforscher weltweit sind der Meinung, dass die Bedrohung durch Naturkatastrophen in den nächsten Jahren weiterhin ansteigen wird und beschäftigen sich daher zunehmend mit der Modellierung und Prognose von Naturkatastrophen. 3 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Absicherung durch Rückversicherung Absicherung durch Rückversicherung Was: Absicherung gegen finanzielle Schäden und Risikomodellierung von Katastrophen ⇒ Risikobewältigung einzelner Versicherungsnehmer und der Minimierung des Ausfallrisikos durch Großschäden Wer: Versicherungs- und Rückversicherungsunternehmen: wie MunichRE oder SwissRe, eigens gegründete Firmen, wie die US-amerikanische Air Worldwide. In den letzten Jahren nahmen sowohl die Anzahl, als auch die Schäden, die durch Naturkatastrophen entstanden sind, drastisch zu 4 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Absicherung durch Rückversicherung NatCatSERVICE Große Naturkatastrophen 1950 – 2009 A Anzahl hl der d Ereignisse E i i mit it Trend T d 16 14 12 An nzahl 10 8 6 4 2 1950 1955 1960 1965 Geophysikalische Ereignisse (Erdbeben, Tsunami, Vulkanausbruch) 1970 1975 Meteorologische Ereignisse (Sturm) 1980 1985 1990 1995 Hydrologische Ereignisse (Überschwemmung, Massenbewegung) 2000 2005 Klimatologische Ereignisse (Temperaturextreme, Dürre, Waldbrand) © 2010 Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft, GeoRisikoForschung, NatCatSERVICE – Stand Januar 2010 Abbildung: Zunahme von Naturkatastrophen 5 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Absicherung durch Rückversicherung NatCatSERVICE Große Naturkatastrophen 1950 – 2009 G Gesamtschäden t häd und d versicherte i h t Schäden S häd mit it Trend T d 220 200 180 160 Mrd d. US$ 140 120 100 80 60 40 20 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 Gesamtschäden (in Werten von 2009) Versicherte Schäden (in Werten von 2009) Trendlinie Gesamtschäden Trendlinie versicherte Schäden 2005 © 2010 Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft, GeoRisikoForschung, NatCatSERVICE – Stand Januar 2010 Abbildung: Zunahme von Versicherungssumme und Gesamtschäden 6 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Modellierung von (Natur-)Katastrophen Ansätze: Berechnung des Erwartungswertes des Risikos, das durch den Eintritt einer Naturkatastrophe entsteht ⇒ Multiplikation der Konsequenz eines Umweltzustandes (z.B. Schäden durch Erdbeben, Hurrikans etc,) mit dessen Eintrittswahrscheinlichkeit und Summierung bzw. Integration über den gesamten beobachteten Zustandsraum ⇒ durchschnittliches Risikomaß ⇒ NICHT sinnvoll 7 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Abbildung: Ausgelegt für den Durchschnitt? Verlass auf durchschnittliche Risikoerwartung nicht ausreichend, da gerade Extremereignisse, Ereignisse mit hohem Ausmaß aber geringer Eintrittswahrscheinlichkeit, von Bedeutung sind 8 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Ziel der Risikomodellierung Beschreibung natürlicher Phänomene deren Ausmaß Wahrscheinlichkeit regionale Ausbreitung ⇒ Ableitung eines Risk Management Konzepts, sowie Prognose potentieller Schäden 9 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Extremwerttheorie ist die Grundlage für die Modellierung der Naturkatastrophen und deren Schäden Hintergrund: kleine Schwester“der klassischen Statistik entstand im ” Holland der 50er Jahre. Befassung mit Ausreißern“anstelle vom zentralen ” Datenbereich Zwei klassische Ansätze: Betrachtung von Maxima bzw. Minima oder von Überschreitungen bzw. Unterschreitungen. 10 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Der zentrale Grenzwertsatz der Extremwerttheorie“I ” Maxima unabhängiger und identisch verteilter Größen folgen einer der drei sog. Extremwertverteilungen: G0 (x) = exp(−exp(−(x − µ)/σ)) (Gumbel) α Gα (x) = exp(−((x − µ)/σ) ), α < 0 (Frechet) α Gα (x) = exp(((x − µ)/σ) ), α > 0 (Weibull), (1) (2) (3) µ ∈ R, σ > 0. 11 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Bewertung Contra: Daten- und Informationsverlust, da nur Maxima betrachtet werden Pro: Informationsgewinnung, da aus einer vorher unbekannten Verteilung eine der drei obengenannten Extremwertverteilungen geworden ist. Somit erhält man z.B. die Verteilung der maximalen jährlichen Fluthöhe an einem Deich in Holland. 12 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Der zentrale Grenzwertsatz der Extremwerttheorie“II ” Alternativ: Betrachtung unabhängig und identisch verteilter Daten unter der Bedingung, dass sie einen hohen Schwellenwert überschreiten ⇒ Überschreitungen folgen einer sog. verallgemeinerten ” Pareto-Verteilung“: W (x) = 1 + logG (x), (4) wobei G eine Extremwertverteilung ist (wichtigstes Beispiel: Exponentialverteilung). 13 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Bewertung Durch diesen moderneren Ansatz hat man i.A. mehr Daten als bei den Maxima, aber weiterhin Informationen über die Verteilung. Beispielsweise erhält man die Verteilung der Schadensfälle, die einen festen Betrag, z.B. 1.000.000 Euro überschreiten (Rückversicherung). 14 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Idee: Modellierung anhand der Überschreitung bestimmter Schwellenwerte: Fokus auf bedingten Erwartungswert E[X |Y ∈ I ] gegeben, dass die Zufallsvariable Schadenshöhe X“in ein ” bestimmtes Intervall I in den Extrembereichen fällt Vorgehensweisen: Partitionierung an der Schadensachse“ ” Partitionierung an der Wahrscheinlichkeitsachse“ ” ⇒ Für jeweils gegebene Intervalle werden verschiedene Erwartungswertfunktionen generiert, Risiko-Funktionen“ ” 15 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Partitionierung an der Schadensachse Schritt 1: Generierung der probability of exceedance (POE): POE = 1 − Px (·) (5) Schritt 2: Wahl der Grenzen β auf der Schadensachse: [βi , βi+1 ] für i = 1, 2, . . . N Schritt 3: Berechnung der bedingten Erwartungswerte R βi+1 β E[X |βi 5 X 5 βi+1 ] = R βi i+1 βi xpx (x; sj )dx (6) px (x; sj )dx wobei sj für das Szenario steht. 16 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Partitionierung an der Wahrscheinlichkeitsachse Katastrophenereignis besitzt POE von 10−5 Faustregel: bei drei Intervallen für normalverteilte Schäden ” sind die Werte der einfachen (0.84) und vierfachen (0.99968) Standardabweichung eine effiziente Lösung.“ Interpretation: Das Intervall für geringe Schäden“enthält 84% der ” Schadensereignisse, für mittlere Schadensausmaße“weniger als 16% ” und für Katastrophenschäden“etwa 0.032%. ” 17 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Schritt 1: Generierung der probability of exceedance (POE): POE = 1 − Px (·) (7) Schritt 2: Festlegung der Partitionen der Wahrscheinlichkeitsachse: [1 − αi , 1 − αi+1 ] für i = 1, 2, . . . N Schritt 3: Abbilden der Wahrscheinlichkeitsachse auf die Schadensachse für jedes Szenario sj : [βi,j , βi+1,j ] für i = 1, 2, . . . N ∀ j, mit der Zuordnung: βi,j βi+1,j = Px−1 (1 − αi ) = Px−1 (1 − αi+1 ). 18 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Schritt 4: Berechnung der bedingten Erwartungswerte R βi+1,j β ,j E[X |βi,j 5 X 5 βi+1,j ] = R βi i+1,j βi ,j xpx (x; sj )dx (8) px (x; sj )dx Anmerkung zu Gleichung (8): Nenner ist für die verschieden Szenarien, also für alle j, konstant denn: Z β2,j px (x; sj )dx = (1 − α1 ) − (1 − α2 ) = α2 − α1 (9) β1,j 19 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Projektionen auf die Schadensachse sind nicht identisch für verschiedene Szenarien j, d.h. [β11 , β12 ] 6= [β21 , β22 ] bei Partitionierung auf der Schadensachse: für gleiche Schadensintervalle ergeben sich verschiedene Gewichtskoeffizienten im Nenner, da der Nenner in diesem Fall nicht konstant für verschiedene sj ist. Abbildung: Abbildung der Wahrscheinlichkeitsachse auf die Schadenshöhe 20 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Modellierung von finanziellem Verlust durch Naturkatastrophen anhand individueller Risikomodelle Annahme: n Versicherungspolicen in einer speziellen geographischen Lage Policen explizit für ein Katastrophenereignis (z.B. Erbeben, Tropenstürme etc.) Zeitraum (ein, drei, sechs oder zwölf Monate) es werden ausschließlich Events berücksichtigt die in den gewählten Zeitraum fallen 21 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Die Verluste über eine bestimmte Zeitspanne, verursacht durch Katastrophen, für den i-ten Vertrag: (P M0 k=1 Ci,k , wenn M0 > 0 (10) XiCAT = 0, wenn M0 = 0 Idee: M0 : Anzahl der Katastrophen in der spezifischen Region innerhalb des gewählten Zeitraums Ci,k der k-te Verlust durch eine Katastrophe, zu dem Vertrag bzw. der Police i für eine gegebene Police i sind Ci,1 , Ci,2 , . . . iid verteilt und unabhängig von M0 ⇒ X1CAT , . . . , XnCAT nicht unabhängig, da diese von M0 abhängen; ⇒ C1,k , C2,k , . . . , Cn,k für eine bestimmte Katastrophe k, nicht notwendigerweise unabhängig 22 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Weitere Modellannahmen und Notationen innerhalb eines Jahres in einer spezifischen Region tritt nur eine Katastrophe auf ⇒ Zufallsvariable Kosten“XiCAT , die mit dem Katastrophenschutz ” verbunden sind: ( CiCAT , wenn M0 = 1 XiCAT = (11) 0, wenn M0 = 0 mit M0 als Bernoulli-Variable, mit Erwartungswert q und CiCAT (finanzieller Verlust für den Fall, dass für den Vertrag i ein Katastrophen-Event eintritt) 23 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Für diesen Verlust wird weiterhin angenommen, dass dieser proportional zum Wert bi des Versicherungsgegenstandes ist, d.h. CiCAT = UiCAT × bi , mit UiCAT ∈ [0, 1] als Damage Ratio oder Verlustanteil“ ” ⇒ Variablenübersicht: XiCAT : Verlust für den Vertrag i (kummuliert) M0 : Anzahl der Katastrophen CiCAT : Verlust durch eine Katastrophe für Vertrag i UiCAT : Damage Ratio bi : Wert des Versicherungsgegenstandes 24 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Damage Ratios als zufällige Funktion von Katastrophenintensität Annahmen und Notation: Damage Ratio UiCAT als Zufallsgröße mit einer Verteilungsfunktion bedingt auf der Intensität I und den individuellen Eigenschaften des versicherten Risikos: P[UiCAT = u|I = x] = piux ⇒ abhängig vom individuellen Risiko i (z.B. Baujahr, Bautyp) 25 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Erwartungswert und Kovarianz Annahme: U1CAT , . . . , UnCAT bedingt auf I unabhängig E[UiCAT UjCAT ] = EI [E[UiCAT UjCAT |I ]] = EI [E[UiCAT |I ]E[UjCAT |I ]] Cov (UiCAT , UjCAT ) = bi bj E[M0 ]EI [E[UiCAT |I ]E[UjCAT |I ]] − bi bj E[M0 ]2 E[UiCAT ]E[UjCAT ] 26 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme AIR Worldwide Risikomodellierung und Beratung seit 1987 Entwicklung von Risikomodellen für über 50 Länder Zusammenarbeit mit div. Klimabehörden AIR Typhoon Model for China“: ” modelliert das Risiko eines Tropensturms und daran anschließende Überschwemmungsgefahr 27 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Tropenstürme in China Kein anderes Land auf der Welt, erfährt soviele Tropenstürme pro Jahr wie China, das durchschnittlich neun derartige Ereignisse pro Jahr verzeichnet. Abbildung: Bedrohung der chinesischen Küste durch Taifune ( Quelle: Prospekt für The Air Typhoon Model for ” China“, 2009 AIR WORLDWIDE) 28 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme AIR Typhoon Model for China verwendete Software: CATRADER oder CLASIC/2 beeinhaltet Provinz- und Staatenniveau CLASIC/2 auf Postleitzahlenebene oder exakter geographischer Längen- und Breitengrade zugrundeliegende Datenbank umfasst insgesamt 294 206 Fälle, darunter historische Ereignisse von Taifunen, wie z.B. Winnie“im Jahr 1997 oder Saomai“im Jahr 2006 ” ” Komponenten berücksichtigen das Risiko des Sturmes und der Flutwelle 29 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme meteorologische Faktoren: Küstengebirge, die die Niederschlagswahrscheinlichkeit erhöhen Abbildung: Modellierter akkumulierter Niederschlag des Super Typhoon Winnie“(1997) ( Quelle: Prospekt für The ” ” Air Typhoon Model for China“, 2009 AIR WORLDWIDE) jährliche South China ” Sea Monsoon“, der tropische Feuchtigkeit an Chinas Südost-Küste im Frühjahr und Herbst bringt 30 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Komponenten der Modellierung ⇒ separate Schadensfunktionen für: Windgeschwindigkeit Flutwellen ⇒ Erfassung der Beziehung der jeweils modellierten Variable und der Schadensanfälligkeit der betrachteten Objekte (z.B. Gebäude) ⇒ Berücksichtigung der speziellen Eigenheiten des vorherrschenden Baustils, der Materialien etc. und auch Versicherungsstrukturen 31 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Extremwerttheorie Die partitionierte multidimensionale Risiko-Methode (PMRM) Individuelles Risikomodell Beispiel für die Modellierung von Tropenstürme Beispiel Naturkatastrophen USA Abbildung: Häufigkeiten von Katastrophen, gemessen an ihren Poisson Parametern, pro Quartal, Typ und Region, 1949-1994 ( Quelle: The Pricing of U.S. Catastrophe Reinsurance, Kenneth, A. Froot, 1997) 32 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur CAT-Bonds Portfolio Risk Management Anwendung im Versicherungswesen ⇒ Bewertung von Risiko ist ein bedeutender Mechanismus, um der Gesellschaft bestimmte vorhandene Risiken, sowie die Notwendigkeit die Risikovorsorge zuerhöhen, vor Augen zuführen. Beispiel:CAT-Bonds Eigenschaften: Hochzinsanleihen, die über ein SPV emittiert werden Möglichkeit für Versicherer oder Rückversicherer, sich gegen finanzielle Schäden, durch Naturkatastrophen, abzusichern bzw. den Verlust zu kompensieren Instrument um Risiken zu Verbriefen Zunahme der Emittenten um Industrieunternehmen (z.B. Vergnügungspark in Japan) vertragliche Gestaltung über das Eintreten oder Nichteintreten einer Katastrophe liegt in der Freiheit des Emittenten 33 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur CAT-Bonds Portfolio Risk Management Funktionweise der CAT-Bonds Zwei Szenarien sind nach Kauf eines Cat-Bonds denkbar: Szenario 1: Eintritt einer Naturkatastrophe Investor bekommt sein eingesetztes Kapital nicht zurück und sein Anspruch auf die ausstehenden Zinszahlungen erlischt Kompensation des finanziellen Verlust des Versicherers, der durch Versicherungsforderungen eingetreten ist Szenario 2: Nichteintritt einer Naturkatastrophe Emittent ist verpflichtet, Zinsen und eingesetztes Kapital bei Fälligkeit der Anleihe an Investoren auszuzahlen 34 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur CAT-Bonds Portfolio Risk Management Bewertung Vorteil für den Emittenten: Risiko an den Kapitalmarkt weiterzugeben Vorteil für den Investor: Diversifikation seines Portfolios ⇒ Hohe Verzinsung von derzeit bezahlten Renditen von 3-6% über LIBOR Aktuell: MunichRe und SwissRe schätzen, dass im Jahr 2010 Cat ” Bonds bis zu über 5 Milliarden Dollar ausgegeben werden. Das entspräche einem Anstieg von 43 Prozent gegenüber dem Vorjahr.“ 35 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur CAT-Bonds Portfolio Risk Management Portfolio Risk Management Auswirkung des Katastrophenrisikos auf das finanzielle Risiko Diversifikation unter unabhängigem Risiko oder unter Katastrophenrisiko Unabhängiges Risiko ⇒ Ausfallwahrscheinlichkeit ξn geht gegen Null (bekanntes Diversifikationsprinzip) wenn die Anzahl n der im Portfolio enthaltenen Assets stark ansteigt und zugleich die Risikoprämie den Erwartungswert übersteigt. 36 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur CAT-Bonds Portfolio Risk Management Portfolio Risk Management Auswirkung des Katastrophenrisikos auf das finanzielle Risiko Diversifikation unter unabhängigem Risiko oder unter Katastrophenrisiko Unabhängiges Risiko ⇒ Ausfallwahrscheinlichkeit ξn geht gegen Null (bekanntes Diversifikationsprinzip) wenn die Anzahl n der im Portfolio enthaltenen Assets stark ansteigt und zugleich die Risikoprämie den Erwartungswert übersteigt. 36 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur CAT-Bonds Portfolio Risk Management Katastrophenrisiko: Zufallsvariablen X1CAT , . . . , XnCAT als individueller Verlust pro Police, ist nicht unabhängig ⇒ (Rück-)Versicherungsunternehmen können nicht allein durch ” Prämienzahlung das finanzielle Risiko, das durch Katastrophen verursacht wird, diversifizieren, nicht einmal mit einem großen Portfolio.“ Annahmen: die ersten zwei Momente der ZV XiCAT sind endlich und positiv P ZV SnCAT sei der aggregierte finanzielle Verlust ni=1 XiCAT Ausfallwahrscheinlichkeit ! n X ξnCAT = P SnCAT > πiCAT i=1 πiCAT η)E[XiCAT ], mit Prämie = (1 + zur Absicherung der Katastrophe im i-ten Vertrag und η als Sicherheitsspanne 37 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur CAT-Bonds Portfolio Risk Management Beweis Für das CAT-Modell gilt: U1CAT , . . . , UnCAT sind positive Zufallsfunktionen Ψi der ZV Intensität I ⇒Ausfallwahrscheinlichkeit ξi geht gegen einen positiven Anteil der Eintrittswahrscheinlichkeit q einer Katastrophe, falls gilt, dass: 0<η< E[CiCAT ] 1 −1= −1 q E[XiCAT ] somit gibt es eine positive reelle Zahl c, 0 < c ≤ 1, sodass lim ξ CAT n→∞ i = q × c > 0. 38 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Problematiken Zusammenfassung, Ausblick und Herausforderungen Problematik: Datenlage Eine große Problematik findet sich in der aktuellen Datenlage. Risikomodelle erfordern hochauflösende Datensätze die folgende Informationen beeinhalten: (GPS) Koordinaten geotechnische Informationen Eigenschaften von Gebäuden (Höhe, Bauart, Alter, Fassungsvermögen, Auslastung) 39 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Problematiken Zusammenfassung, Ausblick und Herausforderungen Unsicherheiten in der Modellierung Komponenten: genaue Erfassung des Ereignisses (Hurrikan, Erdbeben,. . . ) in Lage und Ausmaß (z.B. Betroffene Regionen). Bestimmung der Intensität des Events (z.B. Stärke des Erdbebens auf der Intensitätsskala) Berücksichtigung des lokalen Einflusses (z.B.Frequenz) Risikoinformation (Bauqualität, Standort) Schadensanfälligkeit (durchschnittliche Schäden, Schadensverteilung) entstehenden Verluste 40 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Problematiken Zusammenfassung, Ausblick und Herausforderungen Problematik: Limited Financing Situation: Zunahme finanzieller Ausfälle von Haushalten und Unternehmen ~ Versicherungen allein besitzen nicht genug Kapital ~ Rückversicherung (eher selten) ⇒ Warum limitiertes Risk-Sharing? zu hohe Preise für Rückversicherung, wegen: zu wenig Kapital vorhanden (z.B. $7,0 MRD für dte. Rückversicherer) hohe Kosten (Makler-, Transaktionskosten) Moral Hazard und Adverse Selection Problem auf Seiten der Versicherer 41 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Problematiken Zusammenfassung, Ausblick und Herausforderungen Zusammenfassung Anstieg der Versicherungssummen und somit der Schadenssummen bei Eintritt einer Naturkatastrophe Risikomodellierung zur Absicherung (Extremwerttheorie, PMRM, Individuelles Risikomodell) Verwendung von Cat-Bonds im Versicherungswesen (Rück-)Versicherungsunternehmen können nicht allein durch ” Prämienzahlung das finanzielle Risiko,das durch Katastrophen verursacht wird, diversifizieren, nicht einmal mit einem großen Portfolio“ Probleme bei Datenbeschaffung und Modellierung (Definition und Genauigkeit) 42 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Problematiken Zusammenfassung, Ausblick und Herausforderungen Ausblick und Herausforderungen Von der Stecknadel zur Computersimulation“ ” Limitieren von Risiko, Anfälligkeit und Ausmaß Konsequenzen für Baugewerbe, Versicherungen,. . . → Gesellschaft Zunahme der Weltbevölkerung → Besiedlung gefährdeter Regionen Besondere Herausforderungen: Terrorismus-Modelle, Modellierung von Pandemie-Risiken Verluste sammeln sich ggf. über längere Zeiträume langsamer an Wie sollen menschliches Verhalten und Entscheidungen in Modelle einfließen? Welche Korrelation haben Verluste im Zusammenhang mit Änderungen der Lebenshaltung und dem med. Fortschritt? 43 Notwendigkeit von Naturkatastrophenmodellen Modellierung von (Natur-)Katastrophen Anwendung im Versicherungswesen Kritische Würdigung Literatur Haimes, Yacov Y. (2004):Risk Modeling, Assessment, and Management.2.Auflage, Wiley-Interscience, New Jersey. Cossette, H., Duchesne, T. und Marceau, E. (2003). Modeling Catastrophes and their Impact on Insurance Portfolios, North American Actuarial Journal (NAAJ) 7(4), 1-22 D’Acry, S.und France, V. (1992). Catastrophe Futures: A better Hedge for Insurers. The Journal of Risk and Insurance 59 (4), pp. 575-600 44