Modeling Energy Futures Returns With Markov Regime Switching Model

Financial time series have a tendency of abruptly changing their behavior and maintain this behavior for several consecutive periods, and commodity futures returns are not an exception. This quality proposes that nonlinear models, as opposed to linear models, can more accurately describe returns and volatility. Markov regime switching models are able to match this behavior and have become a popular way to model financial time series. This study uses Markov regime switching model to describe the behavior of energy futures returns on a commodity level, because studies show that commodity futures are a heterogeneous asset class. The purpose of this thesis is twofold. First, determine how many regimes characterize individual energy commodities’ returns in different return frequencies. Second, study the characteristics of these regimes. We extent the previous studies on the subject in two ways: We allow for the possibility that the number of regimes may exceed two, as well as conduct the research on individual commodities rather than on commodity indices or subgroups of these indices. We use daily, weekly and monthly time series of Brent crude oil, WTI crude oil, natural gas, heating oil and gasoil futures returns over 1994–2014, where available, to carry out the study. We apply the likelihood ratio test to determine the sufficient number of regimes for each commodity and data frequency. Then the time series are modeled with Markov regime switching model to obtain the return distribution characteristics of each regime, as well as the transition probabilities of moving between regimes. The results for the number of regimes suggest that daily energy futures return series consist of three to six regimes, whereas weekly and monthly returns for all energy commodities display only two regimes. When the number of regimes exceeds two, there is a tendency for the time series of energy commodities to form groups of regimes. These groups are usually quite persistent as a whole because probability of a regime switch inside the group is high. However, individual regimes in these groups are not persistent and the process oscillates between these regimes frequently. Regimes that are not part of any group are generally persistent, but show low ergodic probability, i.e. rarely prevail in the market. This study also suggests that energy futures return series characterized with two regimes do not necessarily display persistent bull and bear regimes. In fact, for the majority of time series, bearish regime is considerably less persistent. Rahoituksen aikasarjoilla on taipumus arvaamattomasti muuttaa käyttäytymistään ja jatkaa tätä uutta käyttäytymistä useiden periodien ajan, eivätkä hyödykefutuurien tuotot tee tähän poikkeusta. Tämän ominaisuuden johdosta lineaaristen mallien sijasta epälineaariset mallit pystyvät tarkemmin kuvailemaan esimerkiksi tuottojen jakauman parametreja. Markov regiiminvaihtomallit pystyvät vangitsemaan tämän ominaisuuden ja siksi niistä on tullut suosittuja rahoituksen aikasarjojen mallintamisessa. Tämä tutkimus käyttää Markov regiiminvaihtomallia kuvaamaan yksittäisten energiafutuurien tuottojen käyttäytymistä, sillä tutkimukset osoittavat hyödykefutuurien olevan hyvin heterogeeninen omaisuusluokka. Tutkimuksen tarkoitus on selvittää, kuinka monta regiimiä tarvitaan kuvaamaan energiafutuurien tuottoja eri tuottofrekvensseillä ja mitkä ovat näiden regiimien ominaisuudet. Aiempaa tutkimusta aiheesta laajennetaan määrittämällä regiimien lukumäärä tilastotieteellisen testauksen menetelmin sekä tutkimalla energiafutuureja yksittäin; ei indeksi- tai alaindeksitasolla. Tutkimuksessa käytetään päivä-, viikko- ja kuukausiaikasarjoja Brent-raakaöljyn, WTI-raakaöljyn, maakaasun, lämmitysöljyn ja polttoöljyn tuotoista aikaväliltä 1994–2014, siltä osin kuin aineistoa on saatavilla. Likelihood ratio -testin avulla estimoidaan kaikille aikasarjoille regiimien määrä,jonka jälkeen Markov regiiminvaihtomallia hyödyntäen määritetään yksittäisten regiimientuottojakaumien ominaisuudet sekä regiimien välinen transitiomatriisi. Tulokset regiimien lukumäärän osalta osoittavat, että energiafutuurien päiväkohtaisten tuottojen aikasarjoissa regiimien lukumäärä vaihtelee kolmen ja kuuden välillä. Viikko- ja kuukausituottojen kohdalla kaikkien energiafutuurien prosesseissa regiimien lukumäärä on kaksi. Kun regiimejä on enemmän kuin kaksi, on prosessilla taipumus muodostaa regiimeistä koostuvia ryhmiä. Prosessi pysyy ryhmän sisällä yleensä pitkään, koska todennäköisyys siirtyä ryhmään kuuluvien regiimien välillä on suuri. Yksittäiset regiimit ryhmän sisällä eivät kuitenkaan ole kovin pysyviä. Näin ollen prosessi vaihtelee ryhmän sisäisten regiimien välillä tiuhaan. Regiimit, jotka eivät kuulu ryhmään, ovat yleensä pysyviä, mutta prosessi ajautuu niihin vain harvoin, sillä todennäköisyys siirtyä muista regiimeistä niihin on pieni. Tutkimuksen tulokset osoittavat myös, että prosesseissa, joita ohjaa kaksi regiimiä, nämä regiimit eivät välttämättä ole pysyvät bull- ja bear-markkinatilanteet. Tulokset osoittavat sen sijaan, että bear-markkinatilanne on energiafutuureissa selvästi vähemmän pysyvä.

Höyryturbiinin ulosvirtauskanaviston kokeellinen tutkimus pienoismallilla

Diplomityössä tutkittiin höyryturbiinin ulosvirtauskanavistojen kokeellisia tutkimusmenetelmiä ja suoritettiin käytännön mittauksia Fortum Oyj:n Loviisan ydinvoimalaitoksen höyryturbiinien huuvan pienoismallilla. Kirjallisuusselvityksen perusteella todettiin, että pienoismallitutkimuksella on ollut keskeinen asema ulosvirtauskanavistojen suunnittelussa. Kokeellisten menetelmien perusongelmana on höyryturbiinin ulosvirtausolosuhteiden jäljitteleminen. Käytetyt mittausmenetelmät perustuvat pääosin tavanomaisiin paine- ja nopeusmittauksiin. Lisäainepartikkeleihin ja laser-valaisuun perustuva PIV (particle image velocimetry) todettiin lupaavaksi menetelmäksi ulosvirtauskanavistojen tutkimuksen saralla. Työn käytännön osuudessa tehtiin mittauksia mittasuhteessa 1:8 rakennetulle höyryturbiinin huuvan pienoismallille. Mittauksilla tutkittiin virtausta mallin sisääntulo- ja ulostulotasoissa. Lisäksi mitattiin staattisen paineen jakauma huuvan sisällä. Kokonaispainetta mittaava kiel-putki todettiin käytännölliseksi työkaluksi huuvan virtauskentän tutkimuksessa. Tuloksista käy hyvin ilmi huuvan ulostuloon syntyvien pyörteiden muodostuminen ja ulostulon epätasainen nopeusjakauma. Staattinen paine huuvan sisällä havaittiin epätasaisesti jakautuneeksi. Ulostulotason ja staattisen paineen mittauksilla saadut tulokset sopivat hyvin yhteen kirjallisuudesta löytyvien tutkimustulosten kanssa ja tukevat Loviisan ulosvirtauskanavistosta aiemmin tehtyjä CFD-simulointeja.

Sotaa vai taistelua terrorismia vastaan? Yhdysvaltojen, Euroopan unionin ja Pohjois-Atlantin liiton terrorismin vastaisen toiminnan diskurssien analyysi

1990-luvun alussa Neuvostoliitto hajosi ja kylmä sota päättyi. Länsimaissa alkoi prosessi, jossa käsitykset uhkamalleista ja -kuvista uudistuivat. Uhkamallit, joissa painopiste oli suurten massa-armeijoiden hyökkäykset ja niiden torjunta, alkoivat vaikuttaa vanhentuneilta. Perinteisen sodan uhan rinnalle nousi uusia, globaaleja uhkia, kuten ympäristökatastrofit, joukkotuhoaseiden leviäminen sekä terrorismi. Syyskuun 11. päivä 2001 terroristi-iskut lisäsivät länsimaiden panostusta terrorismin vastaiseen toimintaan merkittävästi. Yhdysvallat julistivat sodan terrorismia vastaan muiden länsimaiden ja yhteisöjen kuten EU:n ja Naton tuella. Merkittävää on, että Yhdysvaltojen sodanjulistus terrorismia vastaan on aiheuttanut historiallisessa kontekstissa ristiriitoja transatlanttisessa turvallisuusympäristössä. Erityisesti EU on suurimpien jäsenvaltioiden, kuten Ranskan ja Saksan, johdolla vastustanut Yhdysvaltojen toimenpiteitä, kuten Irakin sotaa. EU on nähnyt Yhdysvaltojen toimet kansainvälisten lakien ja erityisesti Yhdistyneiden kansakuntien periaatteiden vastaisina. Tätä näkemystä on osiltaan tukenut Nato, joka ei ole osallistunut hyökkäyksellisiin operaatioihin, vaan on muodostanut toimintamallin, jossa kriisinhallinnan ja terrorismin vastaisen toiminnan periaatteet sekoittuvat. Tutkimuksessa tuodaan esille Yhdysvalloissa, EU:ssa ja Natossa vallitsevat diskurssit, jotka ovat määrittämässä osapuolien toimintaa terrorismin vastaisessa toiminnassa. Diskurssien määrittämisen kautta on mahdollista arvioida, millä tavoin Yhdysvaltojen, EU:n ja Naton terrorismin vastainen politiikka on vaikuttanut transatlanttiseen turvallisuusajatteluun ja -käytäntöihin ja samalla Yhdysvaltojen, EU:n ja Naton välisiin suhteisiin. Samalla syntyy käsitys siitä, miten toimijat ovat rakentaneet käsityksensä terrorismista uhkana, vaarana tai riskinä ja miten toimijoiden terrorismin vastaisen toiminnan päädiskurssit ovat rakentaneet toimijoiden identiteettejä turvallisuustoimijoina. Näin syntyy käsitys osapuolien tavasta määritellä yksityisiä ja yhteisiä tulkintoja alueelliseen ja kansainväliseen turvallisuusympäristöön vaikuttavista uhista ja pyrkimyksistä vaikuttaa kansainvälisen ja erityisesti transatlanttisen turvallisuusympäristön sääntöihin. Työn tulokset lisäävät ymmärrystä Yhdysvaltojen, EU:n ja Naton turvallisuuspoliittisen tavoiteasettelun lähtökohdista sekä toimijoiden päätöksentekoa ohjaavista tekijöistä. Aineistona tutkimuksessa käytetään Yhdysvaltojen, EU:n ja Naton turvallisuuspoliittisia virallisdokumentteja. Yhdysvaltojen turvallisuusajattelussa painottuu näkemys Yhdysvaltojen erinomaisuudesta ja hegemonisesta asemasta globaalissa turvallisuusympäristössä. Tähän liittyy oleellisesti rakennettu identiteetti maailman johtavana valtiona sekä sotilaallisesti että taloudellisesti. Yhdysvaltojen ”sota terrorismia vastaan”- diskurssi pohjautuu näkemykselle, jonka mukaan Yhdysvallat kykenee ja voi käyttää sotilaallista voimaa omien intressiensä ja kansalaistensa suojaamiseksi maailmanlaajuisesti. Yhdysvallat on luokitellut terrorismin sodankäynniksi Yhdysvaltoja vastaan jolloin Yhdysvallat on legitimoinut ennaltaehkäisevän voimankäytön keinoksi torjua terrorismia minkä tahansa itsenäisen valtion alueella. Terrorismiin on läheisesti sidottu käsitteet joukkotuhoaseiden leviäminen ja käyttö sekä roistovaltioiden muodostama uhka. Näiden kautta Yhdysvallat ovat rakentaneet itselleen identiteetin yleismaailmallisten arvojen, kuten demokratian, vapauden ja oikeuden puolustajana. EU:n ajattelussa painottuu näkemys, jonka mukaan EU on ylikansallinen toimija, joka koordinoi ja mahdollistaa jäsenvaltioiden tehokkaan kokonaistoiminnan. EU ei ole hyväksynyt Yhdysvaltojen näkemystä terrorismista vaan on rakentanut käsitteen, jonka mukaan terrorismi on rikollisuutta. Tämä heijastaa EU:n rakentamaa identiteettiä sekä institutionaalista rakennetta, jonka mukaan sen päätehtävä eurooppalaisessa turvallisuusympäristössä on vapauden, oikeuden ja turvallisuuden mahdollistaminen. Oman ”taistelu terrorismia vastaan”- diskurssinsa kautta EU on pyrkinyt vahvistamaan omaa identiteettiään sekä alueellisena että kansainvälisenä toimijana. Terrorismin turvallisuudelle muodostaman uhan kautta EU on siis hakenut oikeutuksen omalle kasvaneelle roolilleen turvallisuustoimijana. Naton turvallisuusajattelussa painottuvat jäsenvaltioiden näkemyksistä nousevat elementit. Jäsenvaltioiden keskinäiset suhteet sekä poliittiset ja taloudelliset intressit ovat olleet ratkaisevassa roolissa Naton rakentaessa ”taistelu terrorismia vastaan”- diskurssiaan. Naton uhkakuvatulkintoihin terrorismista ovat vaikuttaneet sen suhde Euroopan unioniin. Nato on ollut ratkaisevassa roolissa transatlanttisten suhteiden säilyvyyden kannalta terrorismin vastaisen toiminnan aikakautena. Merkittävää on, että terrorismin muodostaman uhan kautta Nato on kyennyt rakentamaan itselleen identiteetin kriisinhallintajärjestelmänä, joka on voinut ottaa vastuuta YK:lta. Terrorismi ja sen vastainen toiminta on mahdollistanut Naton olemassaolon ja jatkuvuuden kylmän sodan jälkeisessä globaalissa turvallisuusympäristössä.

Iatrogeeniset laryngeaalihermovauriot kilpirauhaskirurgiassa Tyksissä vuonna 2011 - insidenssi ja altistavat tekijät

Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää iatrogeenisten eli hoidon aiheuttamien laryngeaalihermovaurioiden insidenssi kilpirauhaskirurgisilla potilailla Tyksissä vuonna 2011 sekä mahdolliset hermovauriolle altistavat tekijät. Tutkimushypoteesina on, että tutkimusaineistosta on mahdollisesti osoitettavissa laryngeaalihermovaurioille altistava, preoperatiivinen tekijä. Yhtäältä tutkimus toimii laryngeaalihermovaurioiden insidenssiä kartoittavana instrumenttina kilpirauhaskirurgisilla potilailla Tyksissä. Toisaalta tutkimuksessa mahdolliset esille tulevat laryngeaalihermovaurion riskitekijät saattavat vaikuttaa hoitokäytäntöihin ja näin ollen vähentää iatrogeenisia laryngeaalihermovaurioita tulevaisuudessa. Tutkimuksen aineistona on Tyksissä vuonna 2011 kirurgisesti leikatut kilpirauhaspotilaat eli sekä kilpirauhas- että lisäkilpirauhaspotilaat. Tutkimuksessa suoritettiin sähköisen potilastietojärjestelmän tietokantahaku käyttäen kilpirauhaskirurgisia toimenpidekoodeja, jonka tuloksena oli vuonna 2011 Tyksissä leikatut kilpirauhaspotilaat. Jokaiselta potilaalta kirjattiin sähköisestä potilastietojärjestelmästä systemaattisesti mahdollinen laryngeaalihermovaurion aiheuttama äänihuulihalvaus sekä tämän tutkimuksen kannalta oleelliset muuttujat. Tilastollinen analyysi suoritettiin JMP Pro 12 -ohjelmalla. Vuonna 2011 Tyksissä leikattiin 221 kilpirauhaskirurgista potilasta. Laryngeaalihermovaurioiden insidenssi oli 7,4 prosenttia, josta pysyviä oli 4,6 ja ohimeneviä 2,8 prosenttia. Aikaviive leikkauksesta hermovauriodiagnoosin oli pitkä, keskimäärin 102 päivää ja mediaani 51 päivää. Uusintaleikkaus oli merkittävin tilastollisesti merkitsevä hermovaurion riskitekijä. Aineistossa huomiota kiinnitti leikkausten aikainen alhainen recurrens-hermon visualisaatioprosentti – recurrens-hermoista visualisoitiin 71 prosenttia niissä leikkauksissa, joissa kirjallisuudessa visualisaation katsotaan olevan erittäin tärkeää. Kirurgeilla, joiden leikkausten seurauksena aiheutui huomattavasti enemmän hermovaurioita, oli potilasaineiston suhteen hermovauriolle alttiimman iäkkäämmän potilasmateriaalin sekä laajempien leikkausten painottuminen.

Elämä omin kuvin ja sanoin. Omaelämäkerrallisuus, identiteetti ja subjekti Ulli Lustin sarjakuvassa Heute ist der letzte Tag vom Rest deines Lebens

Ulli Lustin omaelämäkerrallinen Heute ist der letzte Tag vom Rest deines Lebens (2009) (suom. Tänään on loppuelämäsi viimeinen päivä, 2013) on 2000-luvun kansainvälisesti menestynein saksankielinen sarjakuva. 1980-luvulle sijoittuva teos kuvaa nuoren punkkari-Ullin vaiheikasta matkaa Wienistä Italiaan ja sen halki. Matkakertomus syvenee kasvukertomukseksi, sillä matkan tapahtumat saavat Ullin tarkastelemaan maailmaa ja itseään uusin silmin. Teos edustaa taidesarjakuvaa viime vuosikymmeninä hallinnutta elämäkerrallisen ja dokumentaarisen sarjakuvan kautta. Fiktion rajojen ylittäminen on nähty pyrkimyksenä laajentaa sarjakuvan ilmaisurepertuaaria ja vahvistaa sarjakuvan arvostusta kulttuurin kentällä. Ei-fiktiivisen sarjakuvan aalto on vaikuttanut myös sarjakuvatutkimukseen, jonka piirissä elämäkerrallisuus ja dokumentaarisuus ovat tämän hetken tutkituimpia ilmiöitä. Tutkielmani asettuu osaksi omaelämäkerrallisen sarjakuvan tutkimusta, mutta pyrin huomioimaan analyysissani myös modernin omaelämäkerran laajemman, aina modernin ajan alkuun ulottuvan kirjoittamisen ja tutkimisen perinteen. Tarkastelen erityisesti sitä, miten teos kertoo omaelämäkerrallisen tarinan ja miten se käsittelee omaelämäkertalajille keskeisiä identiteetin, itseymmärryksen ja autonomisen toimijuuden kysymyksiä. Yhdistän sarjakuvailmaisun analyysin tutkielmassani kulttuurihistorialliseen ja sosiologiseen otteeseen. Ymmärrän sarjakuvan omalakisena ilmaisumuotonaan, mutta hyödynnän analyysissani tarpeen mukaan myös kirjallisuuden ja elokuvan tutkimusta. Osoitan tutkielmassani, että teoksen monimuotoinen kerronta korostaa sekä omaelämäkerran kykyä käsitellä erityisiä ja henkilökohtaisia kokemuksia että sen kykyä kurottaa kohti kulttuurien jaettuja ymmärtämisen ja kokemisen tapoja. Ullin identiteetti kiinnittyy teoksessa 1980-luvun vastakulttuureihin, joita kuvataan dokumentaarisen tarkasti. Subjektiivista kokemusmaailmaa, joka kulkee kerronnassa historiallisen todellisuuden rinnalla, lähestytään puolestaan ekspressiivisin ilmaisukeinon. Teoksen lähtökohtana ovat tekijän henkilökohtaiset kokemukset, mutta kerronta punoo tarinan kulttuurimme yhteisiin kertomusmalleihin ja myytteihin. Omaelämäkerrallinen tarina tarjoaa keinon käsitellä tekijän minuuden lisäksi myös historiallis-sosiaalista todellisuutta ja maailmasta kertomisen tapoja. Tässä piilee omaelämäkerran poliittinen potentiaali, jota myös Lustin teos hyödyntää kommentoidessaan sukupuolten välistä epätasa-arvoa.

Keskikokoisen maatilan biokaasu- ja aurinkosähköratkaisujen kannattavuus Etelä-Savossa

Tässä kandidaatintyössä perehdytään biokaasun syntyprosessiin ja sen hyödyntämismahdollisuuksiin, sekä vertaillaan biokaasun tuotannon määrää Suomessa ja Saksassa. Työssä tarkastellaan biokaasuvoimalan kannattavuutta keskikokoisen maatilan yhteydessä Etelä-Savossa ja käydään läpi biokaasuvoimalalle Suomessa myönnettäviä tukimuotoja. Tukimuotojen lisäksi käydään läpi erilaisia lupia ja hyväksyntöjä, joita maatilan yhteyteen rakennettava biokaasu-voimalaitos tarvitsee. Työn toisessa osassa käydään läpi aurinkoenergian hyödyntämismahdollisuuksia, aurinkosähköjärjestelmän komponentteja, sekä perehdytään aurinkopaneelin toimintaperiaatteeseen. Tarkastellaan biokaasuvoimalan lisäksi myös aurinkovoimalan kannattavuutta maatilan yhteydessä ja vertaillaan biokaasu- ja aurinkovoimalan ominaisuuksia keskenään. Lisäksi vertaillaan aurinkosähkön tuotantoa Suomessa ja Saksassa. Työn tavoitteena on selvittää biokaasu- ja aurinkosähkövoimalan kannattavuus esimerkkimaatilalla. Biokaasulaitoksen hinta-arvio saatiin vastauksena tarjouspyyntöön ja aurinkosähköjärjestelmän hinta arvioitiin kotimaisten toimittajien aurinkosähköpakettien hintojen avulla. Biokaasuvoimalan sähköntuottoennuste sekä huolto- ja käyttökustannukset perustuvat kirjallisuudesta saatuihin arvoihin. Aurinkovoimalan sähköntuottoennuste ja paneelien suuntauksen vaikutusta tuotantoon laskettiin PVGIS:n laskurilla sekä HOMER-ohjelmistolla. Kannattavuuslaskelmien perusteella kumpikaan voimalaitostyyppi ei tutkituilla voimalaitosten suuruuksilla ole kannattava 20 tai edes 30 vuoden pitoajalla esimerkkimaatilalla nykyisellä sähkönhinnalla ja tukitasolla. Aurinkosähköjärjestelmälle saadaan kuitenkin 20 vuoden takaisinmaksuaika, jos se hankitaan ilman lainarahaa. Tällöin voidaan ajatella, että laitos on kannattava. Biokaasulaitoksen kannattavuutta parantaisivat tukien ja sähkön hinnan nousun ohella kaasun ja lämmön myyntimahdollisuudet, joita esimerkkimaatilalla ei ole. Aurinkovoimalan kannattavuutta parantaisivat puolestaan tukien ja korkeamman sähkön hinnan lisäksi paremmin paneelien tuotantoa seuraava kulutus, jolloin pienempi osuus sähköstä päätyisi myyntiin.