Factor models, VARMA processes and parameter instability with applications in macroeconomics

Avec les avancements de la technologie de l'information, les données temporelles économiques et financières sont de plus en plus disponibles. Par contre, si les techniques standard de l'analyse des séries temporelles sont utilisées, une grande quantité d'information est accompagnée du problème de dimensionnalité. Puisque la majorité des séries d'intérêt sont hautement corrélées, leur dimension peut être réduite en utilisant l'analyse factorielle. Cette technique est de plus en plus populaire en sciences économiques depuis les années 90. Étant donnée la disponibilité des données et des avancements computationnels, plusieurs nouvelles questions se posent. Quels sont les effets et la transmission des chocs structurels dans un environnement riche en données? Est-ce que l'information contenue dans un grand ensemble d'indicateurs économiques peut aider à mieux identifier les chocs de politique monétaire, à l'égard des problèmes rencontrés dans les applications utilisant des modèles standards? Peut-on identifier les chocs financiers et mesurer leurs effets sur l'économie réelle? Peut-on améliorer la méthode factorielle existante et y incorporer une autre technique de réduction de dimension comme l'analyse VARMA? Est-ce que cela produit de meilleures prévisions des grands agrégats macroéconomiques et aide au niveau de l'analyse par fonctions de réponse impulsionnelles? Finalement, est-ce qu'on peut appliquer l'analyse factorielle au niveau des paramètres aléatoires? Par exemple, est-ce qu'il existe seulement un petit nombre de sources de l'instabilité temporelle des coefficients dans les modèles macroéconomiques empiriques? Ma thèse, en utilisant l'analyse factorielle structurelle et la modélisation VARMA, répond à ces questions à travers cinq articles. Les deux premiers chapitres étudient les effets des chocs monétaire et financier dans un environnement riche en données. Le troisième article propose une nouvelle méthode en combinant les modèles à facteurs et VARMA. Cette approche est appliquée dans le quatrième article pour mesurer les effets des chocs de crédit au Canada. La contribution du dernier chapitre est d'imposer la structure à facteurs sur les paramètres variant dans le temps et de montrer qu'il existe un petit nombre de sources de cette instabilité. Le premier article analyse la transmission de la politique monétaire au Canada en utilisant le modèle vectoriel autorégressif augmenté par facteurs (FAVAR). Les études antérieures basées sur les modèles VAR ont trouvé plusieurs anomalies empiriques suite à un choc de la politique monétaire. Nous estimons le modèle FAVAR en utilisant un grand nombre de séries macroéconomiques mensuelles et trimestrielles. Nous trouvons que l'information contenue dans les facteurs est importante pour bien identifier la transmission de la politique monétaire et elle aide à corriger les anomalies empiriques standards. Finalement, le cadre d'analyse FAVAR permet d'obtenir les fonctions de réponse impulsionnelles pour tous les indicateurs dans l'ensemble de données, produisant ainsi l'analyse la plus complète à ce jour des effets de la politique monétaire au Canada. Motivée par la dernière crise économique, la recherche sur le rôle du secteur financier a repris de l'importance. Dans le deuxième article nous examinons les effets et la propagation des chocs de crédit sur l'économie réelle en utilisant un grand ensemble d'indicateurs économiques et financiers dans le cadre d'un modèle à facteurs structurel. Nous trouvons qu'un choc de crédit augmente immédiatement les diffusions de crédit (credit spreads), diminue la valeur des bons de Trésor et cause une récession. Ces chocs ont un effet important sur des mesures d'activité réelle, indices de prix, indicateurs avancés et financiers. Contrairement aux autres études, notre procédure d'identification du choc structurel ne requiert pas de restrictions temporelles entre facteurs financiers et macroéconomiques. De plus, elle donne une interprétation des facteurs sans restreindre l'estimation de ceux-ci. Dans le troisième article nous étudions la relation entre les représentations VARMA et factorielle des processus vectoriels stochastiques, et proposons une nouvelle classe de modèles VARMA augmentés par facteurs (FAVARMA). Notre point de départ est de constater qu'en général les séries multivariées et facteurs associés ne peuvent simultanément suivre un processus VAR d'ordre fini. Nous montrons que le processus dynamique des facteurs, extraits comme combinaison linéaire des variables observées, est en général un VARMA et non pas un VAR comme c'est supposé ailleurs dans la littérature. Deuxièmement, nous montrons que même si les facteurs suivent un VAR d'ordre fini, cela implique une représentation VARMA pour les séries observées. Alors, nous proposons le cadre d'analyse FAVARMA combinant ces deux méthodes de réduction du nombre de paramètres. Le modèle est appliqué dans deux exercices de prévision en utilisant des données américaines et canadiennes de Boivin, Giannoni et Stevanovic (2010, 2009) respectivement. Les résultats montrent que la partie VARMA aide à mieux prévoir les importants agrégats macroéconomiques relativement aux modèles standards. Finalement, nous estimons les effets de choc monétaire en utilisant les données et le schéma d'identification de Bernanke, Boivin et Eliasz (2005). Notre modèle FAVARMA(2,1) avec six facteurs donne les résultats cohérents et précis des effets et de la transmission monétaire aux États-Unis. Contrairement au modèle FAVAR employé dans l'étude ultérieure où 510 coefficients VAR devaient être estimés, nous produisons les résultats semblables avec seulement 84 paramètres du processus dynamique des facteurs. L'objectif du quatrième article est d'identifier et mesurer les effets des chocs de crédit au Canada dans un environnement riche en données et en utilisant le modèle FAVARMA structurel. Dans le cadre théorique de l'accélérateur financier développé par Bernanke, Gertler et Gilchrist (1999), nous approximons la prime de financement extérieur par les credit spreads. D'un côté, nous trouvons qu'une augmentation non-anticipée de la prime de financement extérieur aux États-Unis génère une récession significative et persistante au Canada, accompagnée d'une hausse immédiate des credit spreads et taux d'intérêt canadiens. La composante commune semble capturer les dimensions importantes des fluctuations cycliques de l'économie canadienne. L'analyse par décomposition de la variance révèle que ce choc de crédit a un effet important sur différents secteurs d'activité réelle, indices de prix, indicateurs avancés et credit spreads. De l'autre côté, une hausse inattendue de la prime canadienne de financement extérieur ne cause pas d'effet significatif au Canada. Nous montrons que les effets des chocs de crédit au Canada sont essentiellement causés par les conditions globales, approximées ici par le marché américain. Finalement, étant donnée la procédure d'identification des chocs structurels, nous trouvons des facteurs interprétables économiquement. Le comportement des agents et de l'environnement économiques peut varier à travers le temps (ex. changements de stratégies de la politique monétaire, volatilité de chocs) induisant de l'instabilité des paramètres dans les modèles en forme réduite. Les modèles à paramètres variant dans le temps (TVP) standards supposent traditionnellement les processus stochastiques indépendants pour tous les TVPs. Dans cet article nous montrons que le nombre de sources de variabilité temporelle des coefficients est probablement très petit, et nous produisons la première évidence empirique connue dans les modèles macroéconomiques empiriques. L'approche Factor-TVP, proposée dans Stevanovic (2010), est appliquée dans le cadre d'un modèle VAR standard avec coefficients aléatoires (TVP-VAR). Nous trouvons qu'un seul facteur explique la majorité de la variabilité des coefficients VAR, tandis que les paramètres de la volatilité des chocs varient d'une façon indépendante. Le facteur commun est positivement corrélé avec le taux de chômage. La même analyse est faite avec les données incluant la récente crise financière. La procédure suggère maintenant deux facteurs et le comportement des coefficients présente un changement important depuis 2007. Finalement, la méthode est appliquée à un modèle TVP-FAVAR. Nous trouvons que seulement 5 facteurs dynamiques gouvernent l'instabilité temporelle dans presque 700 coefficients.

Alliance Politics in Hybrid Regimes : Political Stability and Instability since World War II

Cette thèse étudie la stabilité et l’instabilité politique des régimes hybrides. Elle pose la question suivante : dans quelles conditions l’autorité des élites au pouvoir est-elle reconnue ou contestée? Notre réponse s’articule en lien avec le caractère inclusif ou exclusif de la coalition dirigeante : c’est-à-dire, l’alliance stratégique des élites dirigeantes avec les groupes sociaux dominants. L’inclusion de ces derniers favorise le consentement et la stabilité; leur exclusion entraîne l’affrontement et l’instabilité politique. Sa composition dépend (i) du degré de violence organisée extra-légale et (ii) du degré de pénétration de l’État sur le territoire et dans l’économie. La première variable permet d’identifier quel groupe social au sein de l’État (militaires) ou du régime (partis d’opposition) est dominant et influence les formes de communication politique avec les élites dirigeantes. La deuxième variable permet d’identifier quel groupe social au sein de l’État (fonctionnaires) ou de la société (chefs locaux) est dominant et oriente les rapports entre les régions et le pouvoir central. L’apport de la recherche est d’approfondir notre compréhension des institutions politiques dans les régimes hybrides en mettant l’accent sur l’identité des groupes sociaux dominants dans un contexte donné. La thèse propose un modèle simple, flexible et original permettant d’appréhender des relations causales autrement contre-intuitives. En ce sens, la stabilité politique est également possible dans un pays où l’État est faible et/ou aux prises avec des mouvements de rébellion; et l’instabilité dans un contexte inverse. Tout dépend de la composition de la coalition dirigeante. Afin d’illustrer les liens logiques formulés et d’exposer les nuances de notre théorie, nous employons une analyse historique comparative de la coalition dirigeante en Malaisie (1957-2010), en Indonésie (1945-1998), au Sénégal (1960-2010) et au Paraguay (1945-2008). La principale conclusion est que les deux variables sont incontournables. L’une sans l’autre offre nécessairement une explication incomplète des alliances politiques qui forgent les conditions de stabilité et d'instabilité dans les régimes hybrides.

Caractérisation fonctionnelle du suppresseur de tumeurs BAP1

La déubiquitinase BAP1 (« BRCA1-Associated Protein1 ») a initialement été isolée pour sa capacité de promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 est muté de manière homozygote dans plusieurs cancers (tel que le cancer du rein, de la peau, de l’oeil et du sein) suggérant fortement que cette déubiquitinase est un suppresseur de tumeurs. Effectivement, la surexpression de BAP1 réduit la prolifération cellulaire et la croissance tumorale dans des modèles de xénogreffe de souris. Toutefois, la fonction biologique et le mécanisme d’action de cette déubiquitinase restent encore marginalement connus. Ainsi, les objectifs de cette thèse sont de caractériser la fonction biologique de BAP1 et de révéler les bases moléculaires de sa fonction suppressive de tumeurs. Pour déterminer la fonction biologique de BAP1, nous avons immuno-purifié et identifié les protéines associées à BAP1, qui s’avèrent être principalement des facteurs et co-facteurs de transcription. Ensuite, nous avons démontré que BAP1 est un régulateur de la transcription. Parallèlement, un autre groupe a montré que BAP1 chez la drosophile, Calypso, régule l’ubiquitination de H2A et la transcription génique. D’autre part, nos résultats d’analyse d’expression génique globale suggèrent que BAP1 jouerait un rôle important dans la réponse aux dommages à l’ADN. Effectivement, des expériences de gain et de perte de fonction (méthode de l’ARNi, modèle de cellules KO en BAP1 et de cellules déficientes en BAP1 re-exprimant BAP1) ont révélé que cette déubiquitinase régule la réponse aux bris double brin d’ADN par la recombinaison homologue. Nos résultats suggèrent que BAP1 exerce sa fonction suppressive de tumeurs en contrôlant la réparation sans erreur de l’ADN via la recombinaison homologue. En cas d’inactivation de BAP1, les cellules deviendront plus dépendantes du mécanisme de réparation par jonction d'extrémités non-homologues, qui est potentiellement mutagénique causant ainsi l’instabilité génomique. D’autres études seront nécessaires afin de déterminer le rôle exact de BAP1 dans la transcription et de comprendre comment la dérégulation de l’ubiquitination de H2A contribue au développement du cancer. Définir les mécanismes de suppression tumorale est de grand intérêt, non seulement pour comprendre la carcinogénèse mais également pour le développement de nouvelles thérapies contre cette maladie.

Photoemission optogalvanic effect near the instability region of a hollow cathode discharge

The photoemission optogalvanic (POG) effect has been investigated in a neon-neodymium hollow cathode discharge using cw laser excitation. Both positive and negative effects were observed. It was found that the amplitude of the POG signal was unstable near the instability region of the discharge.

Induction of Mitotic Chromosomal Aberrations by Lasers in Comparison to Gamma Radiations

Laser irradiation at wavelength 514 nm was used to study the effect, of lasers in inducing chromosomal aberrations at mitosis. This study offers a new radiation system which could be used for the induction of mutations. Results are compared with those obtained from studies using y-rays as irradiation source.

Preliminary Observations on Program Instability

This white paper reports emerging findings at the end of Phase I of the Lean Aircraft Initiative in the Policy focus group area. Specifically, it provides details about research on program instability. Its objective is to discuss high-level findings detailing: 1) the relative contribution of different factors to a program’s overall instability; 2) the cost impact of program instability on acquisition programs; and 3) some strategies recommended by program managers for overcoming and/or mitigating the negative effects of program instability on their programs. Because this report comes as this research is underway, this is not meant to be a definitive document on the subject. Rather, is it anticipated that this research may potentially produce a number of reports on program instability-related topics. The government managers of military acquisition programs rated annual budget or production rate changes, changes in requirements, and technical difficulties as the three top contributors, respectively, to program instability. When asked to partition actual variance in their program’s planned cost and schedule to each of these factors, it was found that the combined effects of unplanned budget and requirement changes accounted for 5.2% annual cost growth and 20% total program schedule slip. At a rate of approximately 5% annual cost growth from these factors, it is easy to see that even conservative estimates of the cost benefits to be gained from acquisition reforms and process improvements can quickly be eclipsed by the added cost associated with program instability. Program management practices involving the integration of stakeholders from throughout the value chain into the decision making process were rated the most effective at avoiding program instability. The use of advanced information technologies was rated the most effective at mitigating the negative impact of program instability.

Preliminary Observations on Program Instability

This white paper reports emerging findings at the end of Phase I of the Lean Aircraft Initiative in the Policy focus group area. Specifically, it provides details about research on program instability. Its objective is to discuss high-level findings detailing: 1) the relative contribution of different factors to a program’s overall instability; 2) the cost impact of program instability on acquisition programs; and 3) some strategies recommended by program managers for overcoming and/or mitigating the negative effects of program instability on their programs. Because this report comes as this research is underway, this is not meant to be a definitive document on the subject. Rather, is it anticipated that this research may potentially produce a number of reports on program instability-related topics. The government managers of military acquisition programs rated annual budget or production rate changes, changes in requirements, and technical difficulties as the three top contributors, respectively, to program instability. When asked to partition actual variance in their program’s planned cost and schedule to each of these factors, it was found that the combined effects of unplanned budget and requirement changes accounted for 5.2% annual cost growth and 20% total program schedule slip. At a rate of approximately 5% annual cost growth from these factors, it is easy to see that even conservative estimates of the cost benefits to be gained from acquisition reforms and process improvements can quickly be eclipsed by the added cost associated with program instability. Program management practices involving the integration of stakeholders from throughout the value chain into the decision making process were rated the most effective at avoiding program instability. The use of advanced information technologies was rated the most effective at mitigating the negative impact of program instability.

Effects of 17β-estradiol and tamoxifen on the induction of chromosomal abnormalities and on the expression of her2 gene in breast cancer cell lines

This study covers an area of great importance in the research of breast cancer, related to the study of the effects of both estrogens (E2) and anti-estrogens (Tamoxifen) on chromosomes and of modulation of gene expression. Considering that breast cancer is a very heterogeneous disease and that patients respond differently to treatment, the identification of chromosomal abnormalities as well as genes responsive to 17β-estradiol (E2) and Tamoxifen (TAM) could provide the necessary framework to understand the complex effects of this hormone in target cells and could explain, at least in part, the development of cellular resistance to TAM treatment and the subsequent best therapeutic option. In this order of ideas, we determined the effects of E2 and TAM on the chromosomes and on the modulation of gene expression in four breast cancer cell lines, which represent three of the five subtypes of breast cancer known at present. The results are presented in six chapters - each one has a group of the results achieved around the cytogenetic characteristics and gene expression profiles of four cell lines and the effects of E2 and TAM incubation on those. The first chapter describes the main features of breast cancer, furthering the use and effects of E2 and TAM treatment.

Alteraciones en el material genético de pintores de carros expuestos a solventes orgánicos en una localidad de Bogotá

Los solventes orgánicos son sustancias químicas que por sus propiedades físico-químicas son fácilmente inhalados o absorbidos por la piel, pueden causar daños de diversa índole en la salud. En Colombia existen normas que contemplan las medidas de protección, sin embargo persiste la informalidad en el sector de pintores de autos, por lo cual los trabajadores expuestos, a largo plazo pueden ver afectada su salud. En este estudio se analizó la relación entre individuos expuestos laboralmente a los solventes orgánicos versus no expuestos con respecto a la longitud de sus telómeros y formación de fragilidades. Se emplearon muestras de sangre extraídas por venopunción, recolectada en dos tubos: uno con Heparina, destinado al cultivo de linfocitos, para obtener cromosomas metafásicos y evaluar en ellos la presencia de fragilidades; el otro tubo con EDTA, fue empleado para la extracción de ADN y se utilizó para obtener los valores de longitud telomérica mediante la técnica de PCR cuantitativa. Los análisis estadísticos se realizaron aplicando la prueba de rangos de Wilcoxon, en el caso de la presencia de fragilidades se analizó la razón No.Fragilidades/No.Metafases, aplicando el método de Wilcoxon se encontró que existe diferencia estadísticamente significativa entre expuestos y no expuestos (p = 0,036), en donde los expuestos presentan mayor frecuencia de fragilidades. Por otra parte el valor relativo de longitud telomérica del grupo de expuestos fue mayor que el observado en el grupo de no expuestos, esta diferencia fue estadísticamente significativa (Wilcoxon, p = 0.002).

The counter-propagating Rossby-wave perspective on baroclinic instability. I: Mathematical basis

It is shown that Bretherton's view of baroclinic instability as the interaction of two counter-propagating Rossby waves (CRWs) can be extended to a general zonal flow and to a general dynamical system based on material conservation of potential vorticity (PV). The two CRWs have zero tilt with both altitude and latitude and are constructed from a pair of growing and decaying normal modes. One CRW has generally large amplitude in regions of positive meridional PV gradient and propagates westwards relative to the flow in such regions. Conversely, the other CRW has large amplitude in regions of negative PV gradient and propagates eastward relative to the zonal flow there. Two methods of construction are described. In the first, more heuristic, method a ‘home-base’ is chosen for each CRW and the other CRW is defined to have zero PV there. Consideration of the PV equation at the two home-bases gives ‘CRW equations’ quantifying the evolution of the amplitudes and phases of both CRWs. They involve only three coefficients describing the mutual interaction of the waves and their self-propagation speeds. These coefficients relate to PV anomalies formed by meridional fluid displacements and the wind induced by these anomalies at the home-bases. In the second method, the CRWs are defined by orthogonality constraints with respect to wave activity and energy growth, avoiding the subjective choice of home-bases. Using these constraints, the same form of CRW equations are obtained from global integrals of the PV equation, but the three coefficients are global integrals that are not so readily described by ‘PV-thinking’ arguments. Each CRW could not continue to exist alone, but together they can describe the time development of any flow whose initial conditions can be described by the pair of growing and decaying normal modes, including the possibility of a super-modal growth rate for a short period. A phase-locking configuration (and normal-mode growth) is possible only if the PV gradient takes opposite signs and the mean zonal wind and the PV gradient are positively correlated in the two distinct regions where the wave activity of each CRW is concentrated. These are easily interpreted local versions of the integral conditions for instability given by Charney and Stern and by Fjørtoft.

The counter-propagating Rossby-wave perspective on baroclinic instability. II: Application to the Charney model

The constant-density Charney model describes the simplest unstable basic state with a planetary-vorticity gradient, which is uniform and positive, and baroclinicity that is manifest as a negative contribution to the potential-vorticity (PV) gradient at the ground and positive vertical wind shear. Together, these ingredients satisfy the necessary conditions for baroclinic instability. In Part I it was shown how baroclinic growth on a general zonal basic state can be viewed as the interaction of pairs of ‘counter-propagating Rossby waves’ (CRWs) that can be constructed from a growing normal mode and its decaying complex conjugate. In this paper the normal-mode solutions for the Charney model are studied from the CRW perspective. Clear parallels can be drawn between the most unstable modes of the Charney model and the Eady model, in which the CRWs can be derived independently of the normal modes. However, the dispersion curves for the two models are very different; the Eady model has a short-wave cut-off, while the Charney model is unstable at short wavelengths. Beyond its maximum growth rate the Charney model has a neutral point at finite wavelength (r=1). Thereafter follows a succession of unstable branches, each with weaker growth than the last, separated by neutral points at integer r—the so-called ‘Green branches’. A separate branch of westward-propagating neutral modes also originates from each neutral point. By approximating the lower CRW as a Rossby edge wave and the upper CRW structure as a single PV peak with a spread proportional to the Rossby scale height, the main features of the ‘Charney branch’ (0

The counterpropagating Rossby wave perspective on Kelvin Helmholtz instability as a limiting case of a Rayleigh shear layer with zero width

The Kelvin Helmholtz (KH) problem, with zero stratification, is examined as a limiting case of the Rayleigh model of a single shear layer whose width tends to zero. The transition of the Rayleigh modal dispersion relation to the KH one, as well as the disappearance of the supermodal transient growth in the KH limit, are both rationalized from the counterpropagating Rossby wave perspective.

The counter-propagating Rossby-wave perspective on baroclinic instability. Part III: Primitive-equation disturbances on the sphere

Baroclinic instability of perturbations described by the linearized primitive quations, growing on steady zonal jets on the sphere, can be understood in terms of the interaction of pairs of counter-propagating Rossby waves (CRWs). The CRWs can be viewed as the basic components of the dynamical system where the Hamiltonian is the pseudoenergy and each CRW has a zonal coordinate and pseudomomentum. The theory holds for adiabatic frictionless flow to the extent that truncated forms of pseudomomentum and pseudoenergy are globally conserved. These forms focus attention on Rossby wave activity. Normal mode (NM) dispersion relations for realistic jets are explained in terms of the two CRWs associated with each unstable NM pair. Although derived from the NMs, CRWs have the conceptual advantage that their structure is zonally untilted, and can be anticipated given only the basic state. Moreover, their zonal propagation, phase-locking and mutual interaction can all be understood by ‘PV-thinking’ applied at only two ‘home-bases’—potential vorticity (PV) anomalies at one home-base induce circulation anomalies, both locally and at the other home-base, which in turn can advect the PV gradient and modify PV anomalies there. At short wavelengths the upper CRW is focused in the mid-troposphere just above the steering level of the NM, but at longer wavelengths the upper CRW has a second wave-activity maximum at the tropopause. In the absence of meridional shear, CRW behaviour is very similar to that of Charney modes, while shear results in a meridional slant with height of the air-parcel displacement-structures of CRWs in sympathy with basic-state zonal angular-velocity surfaces. A consequence of this slant is that baroclinically growing eddies (on jets broader than the Rossby radius) must tilt downshear in the horizontal, giving rise to up-gradient momentum fluxes that tend to accelerate the barotropic component of the jet.

The counter-propagating Rossby-wave perspective on baroclinic instability. Part IV: Nonlinear life cycles

Pairs of counter-propagating Rossby waves (CRWs) can be used to describe baroclinic instability in linearized primitive-equation dynamics, employing simple propagation and interaction mechanisms at only two locations in the meridional plane—the CRW ‘home-bases’. Here, it is shown how some CRW properties are remarkably robust as a growing baroclinic wave develops nonlinearly. For example, the phase difference between upper-level and lower-level waves in potential-vorticity contours, defined initially at the home-bases of the CRWs, remains almost constant throughout baroclinic wave life cycles, despite the occurrence of frontogenesis and Rossby-wave breaking. As the lower wave saturates nonlinearly the whole baroclinic wave changes phase speed from that of the normal mode to that of the self-induced phase speed of the upper CRW. On zonal jets without surface meridional shear, this must always act to slow the baroclinic wave. The direction of wave breaking when a basic state has surface meridional shear can be anticipated because the displacement structures of CRWs tend to be coherent along surfaces of constant basic-state angular velocity, U. This results in up-gradient horizontal momentum fluxes for baroclinically growing disturbances. The momentum flux acts to shift the jet meridionally in the direction of the increasing surface U, so that the upper CRW breaks in the same direction as occurred at low levels