Research on climate change risk for the insurance industry

• Autores: Nan Zhou
• Directores de la Tesis: José Luis Vilar Zanón (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2025
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Investigación sobre el riesgo de cambio climático en la industria aseguradora
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Antonio Gil Fana (presid.), María del Mar Camacho Miñano (secret.), Eliseo Navarro Arribas (voc.), M. Mercè Claramunt Bielsa (voc.), Alejandro Balbás de la Corte (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Administración y Dirección de Empresas por la Universidad Complutense de Madrid
• Calificación: Sobresaliente Cum Laude
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    Frente al aumento de la frecuencia y severidad de los fenómenos meteorológicos extremos, el cambio climático se ha convertido en un riesgo crítico para la industria aseguradora por su impacto en las pérdidas indemnizadas y su amenaza a la sostenibilidad del negocio. Esta tesis, compuesta por tres estudios publicados y uno en revisión, redefine la evaluación del riesgo climático mediante un marco jerárquico de índices actuariales. Extendemos el Actuarial Climate Index (ACI) norteamericano al ámbito europeo mediante el Índice Actuarial Climático Ibérico (IACI) y sus derivados: el Índice Actuarial Climático Español (SACI) y el Índice Actuarial Climático Español Provincial (pSACI).

    Adaptando la metodología del ACI, el primer estudio ofrece una visión global y europea que muestra cómo los cambios persistentes en temperatura, nivel del mar y eventos extremos afectan a líneas de negocio como agricultura, propiedad, salud y vida, cuestionando los marcos tradicionales de gestión del riesgo. El segundo estudio presenta la construcción del IACI para la Península Ibérica, evidenciando tendencias aceleradas en variables clave y una marcada heterogeneidad regional.

    El tercer estudio se centra en el sector agrícola español y analiza, mediante el SACI, la relación entre las tormentas de pedrisco que afectan a la vid y las siniestralidades entre 1990 y 2022. Empleando modelos de regresión y regresión cuantílica, demostramos que incrementos del SACI se asocian con mayor frecuencia de siniestros y pérdidas más severas, sobre todo en la cola de la distribución.

    El cuarto estudio introduce el pSACI para capturar variaciones locales del riesgo de granizo en las provincias. Con modelos lineales mixtos generalizados y de cuantiles, se cuantifica la heterogeneidad espacial y se monetizan a nivel provincial los efectos del clima en primas y requisitos de capital (SCR).

    La integración del análisis de altos cuantiles (por ejemplo, percentil 99) en la evaluación de frecuencias y pérdidas aporta directrices para la tarificación personalizada, la estructuración de reaseguros y el cumplimiento de Solvencia II. En conjunto, los resultados respaldan un cambio de los modelos basados en medias hacia enfoques adaptativos sensibles al riesgo de cola, situando a los índices climáticos escalables como pilares de la gobernanza del riesgo climático del siglo XXI.

  • English

    In the face of increasingly frequent and severe extreme weather events, climate change has emerged as a critical risk factor for the insurance industry due to its impact on insured losses and its potential threat to insurance business sustainability. This thesis, comprising three interrelated published studies and one study currently under review, redefines climate risk assessment for the insurance industry by developing and applying a nested framework of actuarial climate indices.

    In the context of increasingly frequent extreme weather events driven by climate change, our work extends the conventional North American Actuarial Climate Index™(ACI) to the European domain through the Iberian Actuarial Climate Index (IACI) and its regional derivatives: the Spanish Actuarial Climate Index (SACI) at the national level and the Provincial Spanish Actuarial Climate Index (pSACI) at the provincial level.

    Building on the conventional North American Actuarial Climate Index™, our research adapts and refines the methodology to quantify climate risk in Spain and its surrounding regions. The first study provides a global and European perspective, illustrating how persistent shifts in temperature, sea levels, and extreme weather events affect diverse insurance lines including agriculture, property, health, and life, thus challenging traditional risk management frameworks. The second study details the construction of the IACI for the Iberian Peninsula, revealing accelerating trends in key weather variables and underscoring significant regional heterogeneity.

    Focusing on Spain’s agricultural sector, particularly hailstorm impacts on wine-grape crops, the third study uses the Spanish Actuarial Climate Index (SACI) to explore the correlation between climate change and insurance claim frequency and losses. Using comprehensive claim data from 1990 to 2022 and advanced statistical techniques such as regression and quantile regression models, we demonstrate that incremental increases in SACI are closely associated with both higher claim frequencies and more severe losses, especially in the tail of the loss distribution.

    The fourth study further refines the analysis by introducing the Provincial Spanish Actuarial Climate Index (pSACI) to capture hyperlocal variations in hailstorm risk across five selected spanish provinces. Employing generalised linear mixed models (GLMMs) and linear quantile mixed models (LQMMs), it quantifies the spatial heterogeneity of climate impacts, providing a province-level monetization of climate change effects on insurance premiums and solvency capital requirements (SCR).

    By integrating high-quantile analysis (e.g. 99th percentile) into the evaluation of claim frequency and loss distributions, this research offers actionable insights for personalised insurance premiums and regulatory compliance under Solvency II frameworks. In general, the findings advocate for a transition from conventional mean-based risk models toward adaptive, tail-risk-sensitive approaches, positioning scalable, climate indices as keystones of 21st century climate risk governance.