Climate change and increasing water demands prioritize the need to implement planning strategies for urban water security in the long and medium term. However, risk planning requires robust and timely financial support during and after the disaster. Therefore, risk transfer tools, such as insurance, have emerged as an effective strategy to ensure financial resilience and as an element that could encourage the implementation of hydrological risk reduction mechanisms. Among the main insurance design problems are the lack of information on the real drought impacts and climate uncertainty, which may incur adverse selection and/or moral hazards among the most common drawbacks in insurance practice. Currently, most of the income from water utility companies is based on water resources management, therefore during prolonged drought periods these economies can be strongly affected, despite having robust storage schemes as support. Thus, this thesis proposes an insurance plan for the water utility company of the State of Sao Paulo (SABESP) to deal with revenue reductions during long drought periods. The methodology is implemented on the MTRH-SHS model, developed under ex-ante damage cost calculation through the risk-based approach. The synthetic (\'what-if\') approach uses a \"set of change drivers\" to estimate the optimal premium through a multiyear insurance contract (MYI). The methodology integrates the hydrological simulation procedures under radiative climate forcing scenarios RCP 4.5 and 8.5, from the regional climate model outputs Eta-HadGEM and Eta-MIROC5, with time horizons of 2007-2040, 2041-2070, and 2071-2099, linked to the Water Evaluation and Planning system (WEAP) hydrologic model and under stationary and non-stationary water supply demand assumptions. The model framework is applied to the Cantareira Water Supply System for the Sao Paulo Metropolitan Region, Brazil, with severe vulnerability to droughts. As a result, the evaluated indexes showed that multi-year contracts with drought coverage higher than 240 days offer better financial performance than contracts with wider coverages. Moreover, this MYI adopted in the installed storage residual risk generates both a higher level of solvency for the insurance fund in the long term and annual average premiums closer to the expected revenue reductions by scenario. Finally, the approach can help the systematic evaluation of moral hazards and adverse selection. In the first case, the progressive evaluation must generate useful information to change or maintain the behavior of both the insured and insurers considering future risks related to climate change. In the second case, the multi-scenario valuation can help the insurer to set price thresholds, offering risk differential cover options in the premium value. / As mudanças climáticas e o incremento na demanda de água priorizam a necessidade de implementar estratégias de planejamento para a segurança hídrica urbana no longo e mediano prazo. No entanto, o planejamento dos riscos exige um suporte financeiro robusto e oportuno durante e após do desastre. Portanto, as ferramentas de transferência de risco, como os seguros, emergem como uma estratégia efetiva para garantir a resiliência financeira e como um elemento que poderia incentivar a implementação de mecanismos de redução do risco hidrológico. Entre os principais problemas no planejamento de seguros, estão a falta de informações sobre os impactos reais das secas e a incerteza climática, que podem levar a seleção adversa e/ou perigo moral como as problemáticas mais comuns na prática dos seguros. Atualmente, a maior parte da renda das empresas de serviços de água é baseada na gestão do recurso hídrico; portanto, durante períodos prolongados de seca, essas economias podem ser fortemente afetadas, apesar de ter sistemas de armazenamento robustos como suporte. Assim, esta tese propõe um plano de seguro para a empresa de serviços de água do Estado de São Paulo (SABESP), para enfrentar as reduções de receita durante longos períodos de seca. A metodologia é implementada no modelo MTRH-SHS, desenvolvido no cálculo \"ex-ante\" de custos de dano, através da abordagem baseada em risco. A abordagem sintética (\"what-if\"), usa um \"conjunto de drivers de mudança\" para estimar o prêmio ótimo através de um contrato de seguro plurianual (SPA). A metodologia integra os procedimentos de simulação hidrológica, sob cenários de forçamento climático radiativo RCP 4.5 e 8.5, do modelo de clima regional Eta-HadGEM e Eta-MIROC5, com horizontes temporais de 2007-2040, 2041-2070 e 2071-2099, vinculados ao modelo hidrológico do sistema de avaliação e planejamento da água (WEAP) e sob pressupostos de demanda como abastecimento de água estacionária e não estacionária. A estrutura do modelo é aplicada ao Sistema de Abastecimento de Água de Cantareira na Região Metropolitana de São Paulo, Brasil, região com alta vulnerabilidade às secas. Como resultado, os índices de rendimento do seguro avaliados mostraram que os contratos plurianuais com cobertura para secas superiores a 240 dias, oferecem melhor desempenho financeiro do que os contratos com coberturas mais amplas. Além, o SPA adotado para o risco residual do armazenamento instalado, gera um nível mais alto de solvência para o fundo de seguros no longo prazo com prêmios médios anuais mais próximos das reduções de receita esperadas por cenário. Finalmente, a abordagem pode ajudar na avaliação sistemática do risco moral e na seleção adversa. No primeiro caso, a avaliação progressiva deve gerar informações úteis para mudar ou manter o comportamento de segurados e seguradoras considerando riscos futuros relacionados à mudança climática. No segundo caso, a valoração de múltiplos cenários pode ajudar a estabelecer limiares de preços, oferecendo opções de cobertura diferencial de risco no valor prêmio de seguro.

Climate change and increasing water demands prioritize the need to implement planning strategies for urban water security in the long and medium term. However, risk planning requires robust and timely financial support during and after the disaster. Therefore, risk transfer tools, such as insurance, have emerged as an effective strategy to ensure financial resilience and as an element that could encourage the implementation of hydrological risk reduction mechanisms. Among the main insurance design problems are the lack of information on the real drought impacts and climate uncertainty, which may incur adverse selection and/or moral hazards among the most common drawbacks in insurance practice. Currently, most of the income from water utility companies is based on water resources management, therefore during prolonged drought periods these economies can be strongly affected, despite having robust storage schemes as support. Thus, this thesis proposes an insurance plan for the water utility company of the State of Sao Paulo (SABESP) to deal with revenue reductions during long drought periods. The methodology is implemented on the MTRH-SHS model, developed under ex-ante damage cost calculation through the risk-based approach. The synthetic (\'what-if\') approach uses a \"set of change drivers\" to estimate the optimal premium through a multiyear insurance contract (MYI). The methodology integrates the hydrological simulation procedures under radiative climate forcing scenarios RCP 4.5 and 8.5, from the regional climate model outputs Eta-HadGEM and Eta-MIROC5, with time horizons of 2007-2040, 2041-2070, and 2071-2099, linked to the Water Evaluation and Planning system (WEAP) hydrologic model and under stationary and non-stationary water supply demand assumptions. The model framework is applied to the Cantareira Water Supply System for the Sao Paulo Metropolitan Region, Brazil, with severe vulnerability to droughts. As a result, the evaluated indexes showed that multi-year contracts with drought coverage higher than 240 days offer better financial performance than contracts with wider coverages. Moreover, this MYI adopted in the installed storage residual risk generates both a higher level of solvency for the insurance fund in the long term and annual average premiums closer to the expected revenue reductions by scenario. Finally, the approach can help the systematic evaluation of moral hazards and adverse selection. In the first case, the progressive evaluation must generate useful information to change or maintain the behavior of both the insured and insurers considering future risks related to climate change. In the second case, the multi-scenario valuation can help the insurer to set price thresholds, offering risk differential cover options in the premium value. / As mudanças climáticas e o incremento na demanda de água priorizam a necessidade de implementar estratégias de planejamento para a segurança hídrica urbana no longo e mediano prazo. No entanto, o planejamento dos riscos exige um suporte financeiro robusto e oportuno durante e após do desastre. Portanto, as ferramentas de transferência de risco, como os seguros, emergem como uma estratégia efetiva para garantir a resiliência financeira e como um elemento que poderia incentivar a implementação de mecanismos de redução do risco hidrológico. Entre os principais problemas no planejamento de seguros, estão a falta de informações sobre os impactos reais das secas e a incerteza climática, que podem levar a seleção adversa e/ou perigo moral como as problemáticas mais comuns na prática dos seguros. Atualmente, a maior parte da renda das empresas de serviços de água é baseada na gestão do recurso hídrico; portanto, durante períodos prolongados de seca, essas economias podem ser fortemente afetadas, apesar de ter sistemas de armazenamento robustos como suporte. Assim, esta tese propõe um plano de seguro para a empresa de serviços de água do Estado de São Paulo (SABESP), para enfrentar as reduções de receita durante longos períodos de seca. A metodologia é implementada no modelo MTRH-SHS, desenvolvido no cálculo \"ex-ante\" de custos de dano, através da abordagem baseada em risco. A abordagem sintética (\"what-if\"), usa um \"conjunto de drivers de mudança\" para estimar o prêmio ótimo através de um contrato de seguro plurianual (SPA). A metodologia integra os procedimentos de simulação hidrológica, sob cenários de forçamento climático radiativo RCP 4.5 e 8.5, do modelo de clima regional Eta-HadGEM e Eta-MIROC5, com horizontes temporais de 2007-2040, 2041-2070 e 2071-2099, vinculados ao modelo hidrológico do sistema de avaliação e planejamento da água (WEAP) e sob pressupostos de demanda como abastecimento de água estacionária e não estacionária. A estrutura do modelo é aplicada ao Sistema de Abastecimento de Água de Cantareira na Região Metropolitana de São Paulo, Brasil, região com alta vulnerabilidade às secas. Como resultado, os índices de rendimento do seguro avaliados mostraram que os contratos plurianuais com cobertura para secas superiores a 240 dias, oferecem melhor desempenho financeiro do que os contratos com coberturas mais amplas. Além, o SPA adotado para o risco residual do armazenamento instalado, gera um nível mais alto de solvência para o fundo de seguros no longo prazo com prêmios médios anuais mais próximos das reduções de receita esperadas por cenário. Finalmente, a abordagem pode ajudar na avaliação sistemática do risco moral e na seleção adversa. No primeiro caso, a avaliação progressiva deve gerar informações úteis para mudar ou manter o comportamento de segurados e seguradoras considerando riscos futuros relacionados à mudança climática. No segundo caso, a valoração de múltiplos cenários pode ajudar a estabelecer limiares de preços, oferecendo opções de cobertura diferencial de risco no valor prêmio de seguro.

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