Finite-Sample Simulation-Based Inference in VAR Models with Applications to Order Selection and Causality Testing

Statistical tests in vector autoregressive (VAR) models are typically based on large-sample approximations, involving the use of asymptotic distributions or bootstrap techniques. After documenting that such methods can be very misleading even with fairly large samples, especially when the number of lags or the number of equations is not small, we propose a general simulation-based technique that allows one to control completely the level of tests in parametric VAR models. In particular, we show that maximized Monte Carlo tests [Dufour (2002)] can provide provably exact tests for such models, whether they are stationary or integrated. Applications to order selection and causality testing are considered as special cases. The technique developed is applied to quarterly and monthly VAR models of the U.S. economy, comprising income, money, interest rates and prices, over the period 1965-1996.

Estimation of State Space Models and Stochastic Volatility

Ma thèse est composée de trois chapitres reliés à l'estimation des modèles espace-état et volatilité stochastique. Dans le première article, nous développons une procédure de lissage de l'état, avec efficacité computationnelle, dans un modèle espace-état linéaire et gaussien. Nous montrons comment exploiter la structure particulière des modèles espace-état pour tirer les états latents efficacement. Nous analysons l'efficacité computationnelle des méthodes basées sur le filtre de Kalman, l'algorithme facteur de Cholesky et notre nouvelle méthode utilisant le compte d'opérations et d'expériences de calcul. Nous montrons que pour de nombreux cas importants, notre méthode est plus efficace. Les gains sont particulièrement grands pour les cas où la dimension des variables observées est grande ou dans les cas où il faut faire des tirages répétés des états pour les mêmes valeurs de paramètres. Comme application, on considère un modèle multivarié de Poisson avec le temps des intensités variables, lequel est utilisé pour analyser le compte de données des transactions sur les marchés financières. Dans le deuxième chapitre, nous proposons une nouvelle technique pour analyser des modèles multivariés à volatilité stochastique. La méthode proposée est basée sur le tirage efficace de la volatilité de son densité conditionnelle sachant les paramètres et les données. Notre méthodologie s'applique aux modèles avec plusieurs types de dépendance dans la coupe transversale. Nous pouvons modeler des matrices de corrélation conditionnelles variant dans le temps en incorporant des facteurs dans l'équation de rendements, où les facteurs sont des processus de volatilité stochastique indépendants. Nous pouvons incorporer des copules pour permettre la dépendance conditionnelle des rendements sachant la volatilité, permettant avoir différent lois marginaux de Student avec des degrés de liberté spécifiques pour capturer l'hétérogénéité des rendements. On tire la volatilité comme un bloc dans la dimension du temps et un à la fois dans la dimension de la coupe transversale. Nous appliquons la méthode introduite par McCausland (2012) pour obtenir une bonne approximation de la distribution conditionnelle à posteriori de la volatilité d'un rendement sachant les volatilités d'autres rendements, les paramètres et les corrélations dynamiques. Le modèle est évalué en utilisant des données réelles pour dix taux de change. Nous rapportons des résultats pour des modèles univariés de volatilité stochastique et deux modèles multivariés. Dans le troisième chapitre, nous évaluons l'information contribuée par des variations de volatilite réalisée à l'évaluation et prévision de la volatilité quand des prix sont mesurés avec et sans erreur. Nous utilisons de modèles de volatilité stochastique. Nous considérons le point de vue d'un investisseur pour qui la volatilité est une variable latent inconnu et la volatilité réalisée est une quantité d'échantillon qui contient des informations sur lui. Nous employons des méthodes bayésiennes de Monte Carlo par chaîne de Markov pour estimer les modèles, qui permettent la formulation, non seulement des densités a posteriori de la volatilité, mais aussi les densités prédictives de la volatilité future. Nous comparons les prévisions de volatilité et les taux de succès des prévisions qui emploient et n'emploient pas l'information contenue dans la volatilité réalisée. Cette approche se distingue de celles existantes dans la littérature empirique en ce sens que ces dernières se limitent le plus souvent à documenter la capacité de la volatilité réalisée à se prévoir à elle-même. Nous présentons des applications empiriques en utilisant les rendements journaliers des indices et de taux de change. Les différents modèles concurrents sont appliqués à la seconde moitié de 2008, une période marquante dans la récente crise financière.

Bootstrap for panel data models with an application to the evaluation of public policies

Le but de cette thèse est d étendre la théorie du bootstrap aux modèles de données de panel. Les données de panel s obtiennent en observant plusieurs unités statistiques sur plusieurs périodes de temps. Leur double dimension individuelle et temporelle permet de contrôler l 'hétérogénéité non observable entre individus et entre les périodes de temps et donc de faire des études plus riches que les séries chronologiques ou les données en coupe instantanée. L 'avantage du bootstrap est de permettre d obtenir une inférence plus précise que celle avec la théorie asymptotique classique ou une inférence impossible en cas de paramètre de nuisance. La méthode consiste à tirer des échantillons aléatoires qui ressemblent le plus possible à l échantillon d analyse. L 'objet statitstique d intérêt est estimé sur chacun de ses échantillons aléatoires et on utilise l ensemble des valeurs estimées pour faire de l inférence. Il existe dans la littérature certaines application du bootstrap aux données de panels sans justi cation théorique rigoureuse ou sous de fortes hypothèses. Cette thèse propose une méthode de bootstrap plus appropriée aux données de panels. Les trois chapitres analysent sa validité et son application. Le premier chapitre postule un modèle simple avec un seul paramètre et s 'attaque aux propriétés théoriques de l estimateur de la moyenne. Nous montrons que le double rééchantillonnage que nous proposons et qui tient compte à la fois de la dimension individuelle et la dimension temporelle est valide avec ces modèles. Le rééchantillonnage seulement dans la dimension individuelle n est pas valide en présence d hétérogénéité temporelle. Le ré-échantillonnage dans la dimension temporelle n est pas valide en présence d'hétérogénéité individuelle. Le deuxième chapitre étend le précédent au modèle panel de régression. linéaire. Trois types de régresseurs sont considérés : les caractéristiques individuelles, les caractéristiques temporelles et les régresseurs qui évoluent dans le temps et par individu. En utilisant un modèle à erreurs composées doubles, l'estimateur des moindres carrés ordinaires et la méthode de bootstrap des résidus, on montre que le rééchantillonnage dans la seule dimension individuelle est valide pour l'inférence sur les coe¢ cients associés aux régresseurs qui changent uniquement par individu. Le rééchantillonnage dans la dimen- sion temporelle est valide seulement pour le sous vecteur des paramètres associés aux régresseurs qui évoluent uniquement dans le temps. Le double rééchantillonnage est quand à lui est valide pour faire de l inférence pour tout le vecteur des paramètres. Le troisième chapitre re-examine l exercice de l estimateur de différence en di¤érence de Bertrand, Duflo et Mullainathan (2004). Cet estimateur est couramment utilisé dans la littérature pour évaluer l impact de certaines poli- tiques publiques. L exercice empirique utilise des données de panel provenant du Current Population Survey sur le salaire des femmes dans les 50 états des Etats-Unis d Amérique de 1979 à 1999. Des variables de pseudo-interventions publiques au niveau des états sont générées et on s attend à ce que les tests arrivent à la conclusion qu il n y a pas d e¤et de ces politiques placebos sur le salaire des femmes. Bertrand, Du o et Mullainathan (2004) montre que la non-prise en compte de l hétérogénéité et de la dépendance temporelle entraîne d importantes distorsions de niveau de test lorsqu'on évalue l'impact de politiques publiques en utilisant des données de panel. Une des solutions préconisées est d utiliser la méthode de bootstrap. La méthode de double ré-échantillonnage développée dans cette thèse permet de corriger le problème de niveau de test et donc d'évaluer correctement l'impact des politiques publiques.

An Analysis of the Effect of Gaussian Error in Object Recognition

Object recognition is complicated by clutter, occlusion, and sensor error. Since pose hypotheses are based on image feature locations, these effects can lead to false negatives and positives. In a typical recognition algorithm, pose hypotheses are tested against the image, and a score is assigned to each hypothesis. We use a statistical model to determine the score distribution associated with correct and incorrect pose hypotheses, and use binary hypothesis testing techniques to distinguish between them. Using this approach we can compare algorithms and noise models, and automatically choose values for internal system thresholds to minimize the probability of making a mistake.

Predicting random level and seasonality of hotel prices. A structural equation growth curve approach

This article examines the effect on price of different characteristics of holiday hotels in the sun-and-beach segment, under the hedonic function perspective. Monthly prices of the majority of hotels in the Spanish continental Mediterranean coast are gathered from May to October 1999 from the tour operator catalogues. Hedonic functions are specified as random-effect models and parametrized as structural equation models with two latent variables, a random peak season price and a random width of seasonal fluctuations. Characteristics of the hotel and the region where they are located are used as predictors of both latent variables. Besides hotel category, region, distance to the beach, availability of parking place and room equipment have an effect on peak price and also on seasonality. 3- star hotels have the highest seasonality and hotels located in the southern regions the lowest, which could be explained by a warmer climate in autumn

Predicting overall service quality: a structural equation modelling approach

In this article, the results of a modified SERVQUAL questionnaire (Parasuraman et al., 1991) are reported. The modifications consisted in substituting questionnaire items particularly suited to a specific service (banking) and context (county of Girona, Spain) for the original rather general and abstract items. These modifications led to more interpretable factors which accounted for a higher percentage of item variance. The data were submitted to various structural equation models which made it possible to conclude that the questionnaire contains items with a high measurement quality with respect to five identified dimensions of service quality which differ from those specified by Parasuraman et al. And are specific to the banking service. The two dimensions relating to the behaviour of employees have the greatest predictive power on overall quality and satisfaction ratings, which enables managers to use a low-cost reduced version of the questionnaire to monitor quality on a regular basis. It was also found that satisfaction and overall quality were perfectly correlated thus showing that customers do not perceive these concepts as being distinct

Option pricing in market models driven by telegraph processes with jumps

Esta tesis está dividida en dos partes: en la primera parte se presentan y estudian los procesos telegráficos, los procesos de Poisson con compensador telegráfico y los procesos telegráficos con saltos. El estudio presentado en esta primera parte incluye el cálculo de las distribuciones de cada proceso, las medias y varianzas, así como las funciones generadoras de momentos entre otras propiedades. Utilizando estas propiedades en la segunda parte se estudian los modelos de valoración de opciones basados en procesos telegráficos con saltos. En esta parte se da una descripción de cómo calcular las medidas neutrales al riesgo, se encuentra la condición de no arbitraje en este tipo de modelos y por último se calcula el precio de las opciones Europeas de compra y venta.

Second-order Møller-Plesset perturbation theory without basis set superposition error : II : open-shell systems

The basis set superposition error-free second-order MØller-Plesset perturbation theory of intermolecular interactions was studied. The difficulties of the counterpoise (CP) correction in open-shell systems were also discussed. The calculations were performed by a program which was used for testing the new variants of the theory. It was shown that the CP correction for the diabatic surfaces should be preferred to the adiabatic ones

Front spreading in population dynamic models. Theory and application to the Neolithic transition

This thesis presents population dynamics models that can be applied to predict the rate of spread of the Neolithic transition (change from hunter-gathering to farming economics) across the European continent, which took place about 9000 to 5000 years ago. The first models in this thesis provide predictions at a continental scale. We develop population dynamics models with explicit kernels and apply realistic data. We also derive a new time-delayed reaction-diffusion equation which yields speeds about a 10% slower than previous models. We also deal with a regional variability: the slowdown of the Neolithic front when reaching the North of Europe. We develop simple reaction-diffusion models that can predict the measured speeds in terms of the non-homogeneous distribution of pre-Neolithic (Mesolithic) population in Europe, which were present in higher densities at the North of the continent. Such models can explain the observed speeds.

Pose and Structure Recovery using Active Models

A new formulation of a pose refinement technique using ``active'' models is described. An error term derived from the detection of image derivatives close to an initial object hypothesis is linearised and solved by least squares. The method is particularly well suited to problems involving external geometrical constraints (such as the ground-plane constraint). We show that the method is able to recover both the pose of a rigid model, and the structure of a deformable model. We report an initial assessment of the performance and cost of pose and structure recovery using the active model in comparison with our previously reported ``passive'' model-based techniques in the context of traffic surveillance. The new method is more stable, and requires fewer iterations, especially when the number of free parameters increases, but shows somewhat poorer convergence.

Benchmarking 2D hydraulic models for urban flooding

This paper describes benchmark testing of six two-dimensional (2D) hydraulic models (DIVAST, DIVASTTVD, TUFLOW, JFLOW, TRENT and LISFLOOD-FP) in terms of their ability to simulate surface flows in a densely urbanised area. The models are applied to a 1·0 km × 0·4 km urban catchment within the city of Glasgow, Scotland, UK, and are used to simulate a flood event that occurred at this site on 30 July 2002. An identical numerical grid describing the underlying topography is constructed for each model, using a combination of airborne laser altimetry (LiDAR) fused with digital map data, and used to run a benchmark simulation. Two numerical experiments were then conducted to test the response of each model to topographic error and uncertainty over friction parameterisation. While all the models tested produce plausible results, subtle differences between particular groups of codes give considerable insight into both the practice and science of urban hydraulic modelling. In particular, the results show that the terrain data available from modern LiDAR systems are sufficiently accurate and resolved for simulating urban flows, but such data need to be fused with digital map data of building topology and land use to gain maximum benefit from the information contained therein. When such terrain data are available, uncertainty in friction parameters becomes a more dominant factor than topographic error for typical problems. The simulations also show that flows in urban environments are characterised by numerous transitions to supercritical flow and numerical shocks. However, the effects of these are localised and they do not appear to affect overall wave propagation. In contrast, inertia terms are shown to be important in this particular case, but the specific characteristics of the test site may mean that this does not hold more generally.

Selection-mutation balance models with epistatic selection

We present an application of birth-and-death processes on configuration spaces to a generalized mutation4 selection balance model. The model describes the aging of population as a process of accumulation of mu5 tations in a genotype. A rigorous treatment demands that mutations correspond to points in abstract spaces. 6 Our model describes an infinite-population, infinite-sites model in continuum. The dynamical equation which 7 describes the system, is of Kimura-Maruyama type. The problem can be posed in terms of evolution of states 8 (differential equation) or, equivalently, represented in terms of Feynman-Kac formula. The questions of interest 9 are the existence of a solution, its asymptotic behavior, and properties of the limiting state. In the non-epistatic 10 case the problem was posed and solved in [Steinsaltz D., Evans S.N., Wachter K.W., Adv. Appl. Math., 2005, 11 35(1)]. In our model we consider a topological space X as the space of positions of mutations and the influence of epistatic potentials

Examination of Relationships between Clear-Sky Longwave Radiation and Aspects of the Atmospheric Hydrological Cycle in Climate Models, Reanalyses, and Observations

Relationships between clear-sky longwave radiation and aspects of the atmospheric hydrological cycle are quantified in models, reanalyses, and observations over the period 1980-2000. The robust sensitivity of clear-sky surface net longwave radiation (SNLc) to column-integrated water vapor (CWV) of 1-1.5 Wm(-2) mm(-1) combined with the positive relationship between CWV and surface temperature (T-s) explains substantial increases in clear-sky longwave radiative cooling of the atmosphere (Q(LWc)) to the surface over the period. Clear-sky outgoing longwave radiation (OLRc) is highly sensitive to changes in aerosol and greenhouse gas concentrations in addition to temperature and humidity. Over tropical ocean regions of mean descent, Q(LWc) increases with T-s at similar to 3.5-5.5 W m(-2) K-1 for reanalyses, estimates derived from satellite data, and models without volcanic forcing included. Increased Q(LWc) with warming across the tropical oceans helps to explain model ensemble mean increases in precipitation of 0.1-0.15 mm day(-1) K-1, which are primarily determined by ascent regions where precipitation increases at the rate expected from the Clausius-Clapeyron equation. The implications for future projections in the atmospheric hydrological cycle are discussed

On the energetics of stratified turbulent mixing, irreversible thermodynamics, Boussinesq models and the ocean heat engine controversy

In this paper, the available potential energy (APE) framework of Winters et al. (J. Fluid Mech., vol. 289, 1995, p. 115) is extended to the fully compressible Navier– Stokes equations, with the aims of clarifying (i) the nature of the energy conversions taking place in turbulent thermally stratified fluids; and (ii) the role of surface buoyancy fluxes in the Munk & Wunsch (Deep-Sea Res., vol. 45, 1998, p. 1977) constraint on the mechanical energy sources of stirring required to maintain diapycnal mixing in the oceans. The new framework reveals that the observed turbulent rate of increase in the background gravitational potential energy GPEr , commonly thought to occur at the expense of the diffusively dissipated APE, actually occurs at the expense of internal energy, as in the laminar case. The APE dissipated by molecular diffusion, on the other hand, is found to be converted into internal energy (IE), similar to the viscously dissipated kinetic energy KE. Turbulent stirring, therefore, does not introduce a new APE/GPEr mechanical-to-mechanical energy conversion, but simply enhances the existing IE/GPEr conversion rate, in addition to enhancing the viscous dissipation and the entropy production rates. This, in turn, implies that molecular diffusion contributes to the dissipation of the available mechanical energy ME =APE +KE, along with viscous dissipation. This result has important implications for the interpretation of the concepts of mixing efficiency γmixing and flux Richardson number Rf , for which new physically based definitions are proposed and contrasted with previous definitions. The new framework allows for a more rigorous and general re-derivation from the first principles of Munk & Wunsch (1998, hereafter MW98)’s constraint, also valid for a non-Boussinesq ocean: G(KE) ≈ 1 − ξ Rf ξ Rf Wr, forcing = 1 + (1 − ξ )γmixing ξ γmixing Wr, forcing , where G(KE) is the work rate done by the mechanical forcing, Wr, forcing is the rate of loss of GPEr due to high-latitude cooling and ξ is a nonlinearity parameter such that ξ =1 for a linear equation of state (as considered by MW98), but ξ <1 otherwise. The most important result is that G(APE), the work rate done by the surface buoyancy fluxes, must be numerically as large as Wr, forcing and, therefore, as important as the mechanical forcing in stirring and driving the oceans. As a consequence, the overall mixing efficiency of the oceans is likely to be larger than the value γmixing =0.2 presently used, thereby possibly eliminating the apparent shortfall in mechanical stirring energy that results from using γmixing =0.2 in the above formula.