Modelling and testing volatility spillovers in oil and financial markets for USA, UK and China

The primary purpose of the paper is to analyze the conditional correlations, conditional covariances, and co-volatility spillovers between international crude oil and associated financial markets. The paper investigates co-volatility spillovers (namely, the delayed effect of a returns shock in one physical or financial asset on the subsequent volatility or co-volatility in another physical or financial asset) between the oil and financial markets. The oil industry has four major regions, namely North Sea, USA, Middle East, and South-East Asia. Associated with these regions are two major financial centers, namely UK and USA. For these reasons, the data to be used are the returns on alternative crude oil markets, returns on crude oil derivatives, specifically futures, and stock index returns in UK and USA. The paper will also analyze the Chinese financial markets, where the data are more recent. The empirical analysis will be based on the diagonal BEKK model, from which the conditional covariances will be used for testing co-volatility spillovers, and policy recommendations. Based on these results, dynamic hedging strategies will be suggested to analyze market fluctuations in crude oil prices and associated financial markets.

Testing co-volatility spillovers for natural gas spot, futures and ETF spot using dynamic conditional covariances

There is substantial empirical evidence that energy and financial markets are closely connected. As one of the most widely-used energy resources worldwide, natural gas has a large daily trading volume. In order to hedge the risk of natural gas spot markets, a large number of hedging strategies can be used, especially with the rapid development of natural gas derivatives markets. These hedging instruments include natural gas futures and options, as well as Exchange Traded Fund (ETF) prices that are related to natural gas stock prices. The volatility spillover effect is the delayed effect of a returns shock in one physical, biological or financial asset on the subsequent volatility or co-volatility of another physical, biological or financial asset. Investigating volatility spillovers within and across energy and financial markets is a crucial aspect of constructing optimal dynamic hedging strategies. The paper tests and calculates spillover effects among natural gas spot, futures and ETF markets using the multivariate conditional volatility diagonal BEKK model. The data used include natural gas spot and futures returns data from two major international natural gas derivatives markets, namely NYMEX (USA) and ICE (UK), as well as ETF data of natural gas companies from the stock markets in the USA and UK. The empirical results show that there are significant spillover effects in natural gas spot, futures and ETF markets for both USA and UK. Such a result suggests that both natural gas futures and ETF products within and beyond the country might be considered when constructing optimal dynamic hedging strategies for natural gas spot prices.

Volatility spillovers for spot, futures, and ETF prices in energy and agriculture

The agricultural and energy industries are closely related, both biologically and financially. The paper discusses the relationship and the interactions on price and volatility, with special focus on the covolatility spillover effects for these two industries. The interaction and covolatility spillovers or the delayed effect of a returns shock in one asset on the subsequent volatility or covolatility in another asset, between the energy and agricultural industries is the primary emphasis of the paper. Although there has already been significant research on biofuel and biofuel-related crops, much of the previous research has sought to find a relationship among commodity prices. Only a few published papers have been concerned with volatility spillovers. However, it must be emphasized that there have been numerous technical errors in the theoretical and empirical research, which needs to be corrected. The paper not only considers futures prices as a widely-used hedging instrument, but also takes an interesting new hedging instrument, ETF, into account. ETF is regarded as index futures when investors manage their portfolios, so it is possible to calculate an optimal dynamic hedging ratio. This is a very useful and interesting application for the estimation and testing of volatility spillovers. In the empirical analysis, multivariate conditional volatility diagonal BEKK models are estimated for comparing patterns of covolatility spillovers. The paper provides a new way of analyzing and describing the patterns of covolatility spillovers, which should be useful for the future empirical analysis of estimating and testing covolatility spillover effects.

An econometric analysis of ETF and ETF futures in financial and energy markets using generated regressors

It is well known that that there is an intrinsic link between the financial and energy sectors, which can be analyzed through their spillover effects, which are measures of how the shocks to returns in different assets affect each other’s subsequent volatility in both spot and futures markets. Financial derivatives, which are not only highly representative of the underlying indices but can also be traded on both the spot and futures markets, include Exchange Traded Funds (ETFs), which is a tradable spot index whose aim is to replicate the return of an underlying benchmark index. When ETF futures are not available to examine spillover effects, “generated regressors” may be used to construct both Financial ETF futures and Energy ETF futures. The purpose of the paper is to investigate the covolatility spillovers within and across the US energy and financial sectors in both spot and futures markets, by using “generated regressors” and a multivariate conditional volatility model, namely Diagonal BEKK. The daily data used are from 1998/12/23 to 2016/4/22. The data set is analyzed in its entirety, and also subdivided into three subset time periods. The empirical results show there is a significant relationship between the Financial ETF and Energy ETF in the spot and futures markets. Therefore, financial and energy ETFs are suitable for constructing a financial portfolio from an optimal risk management perspective, and also for dynamic hedging purposes.

Otimização não linear aplicada à operação de sistemas com múltiplos reservatórios para abastecimento de água.

O presente estudo considera a aplicação do modelo SISAGUA de simulação matemática e de otimização para a operação de sistemas de reservatórios integrados em sistemas complexos para o abastecimento de água. O SISAGUA utiliza a programação não linear inteira mista (PNLIM) com os objetivos de evitar ou minimizar racionamentos, equilibrar a distribuição dos armazenamentos em sistemas com múltiplos reservatórios e minimizar os custos de operação. A metodologia de otimização foi aplicada para o sistema produtor de água da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), que enfrenta a crise hídrica diante de um cenário de estiagem em 2013-2015, o pior na série histórica dos últimos 85 anos. Trata-se de uma região com 20,4 milhões de habitantes. O sistema é formado por oito sistemas produtores parcialmente integrados e operados pela Sabesp (Companhia de Saneamento do Estado de São Paulo). A RMSP é uma região com alta densidade demográfica, localizada na Bacia Hidrográfica do Alto Tietê e caracterizada pela baixa disponibilidade hídrica per capita. Foi abordada a possibilidade de considerar a evaporação durante as simulações, e a aplicação de uma regra de racionamento contínua nos reservatórios, que transforma a formulação do problema em programação não linear (PNL). A evaporação se mostrou pouco representativa em relação a vazão de atendimento à demanda, com cerca de 1% da vazão. Se por um lado uma vazão desta magnitude pode contribuir em um cenário crítico, por outro essa ordem de grandeza pode ser comparada às incertezas de medições ou previsões de afluências. O teste de sensibilidade das diferentes taxas de racionamento em função do volume armazenado permite analisar o tempo de resposta de cada sistema. A variação do tempo de recuperação, porém, não se mostrou muito significativo.

Integração espacial e eficiência do hedge no mercado sul-americano de soja: comparações entre Brasil e Argentina

Este trabalho tem por objetivo analisar o potencial de desenvolvimento do contrato futuro de soja no Brasil, por meio da atração de hedgers brasileiros e argentinos. Para tanto, faz-se necessário conhecer os padrões das conexões dos preços entre as regiões analisadas. Nesse sentido, o Capítulo 2 investigou a integração espacial do mercado físico de soja no Brasil (região de Sorriso, no Mato Grosso) e na Argentina (região de Rosário, na província de Santa Fé) e comparou ao grau de integração com os Estados Unidos. Foram empregados modelos autorregressivos com threshold (TAR e M-TAR) e modelos vetoriais de correção de erros, lineares e com threshold (VECM e TVECM), visando captar os efeitos dos custos de transação sobre a integração espacial entre essas regiões. Os resultados apontaram que o mercado de soja brasileiro, argentino e norte-americano são integrados, mesmo considerando-se os efeitos dos custos de transação sobre as decisões de arbitragem espacial. Consequentemente, os preços da soja no mercado internacional tendem a refletir o comportamento dos principais países produtores. Apesar disso, o tempo de transmissão de choques de preços mostrou-se, em geral, menor entre Brasil e Argentina, refletindo a proximidade geográfica. Apontou-se também o comportamento assimétrico da transmissão desses choques, uma vez que choques positivos sobre a relação de longo prazo tendem a ser mais persistentes que os negativos. Se o contrato futuro reflete o comportamento de preços de um único mercado físico integrado, deve-se então esperar que o risco de base seja menor para este mercado e, portanto, que a eficiência do hedge seja maior. No Capítulo 3, o objetivo se constituiu em verificar se há maior eficiência no hedge realizado com os contratos com vencimento em março na CME em relação à BM&FBOVESPA, considerando-se as relações de longo prazo entre os preços à vista e futuros, bem como a dinâmica na estrutura de covariâncias condicionais, por meio de modelos de correção de erros (VECM) e modelos de heterocedasticidade condicional generalizados com correlação condicional dinâmica (DCC-GARCH). Os resultados mostraram que, em geral, a introdução da dinâmica nos segundos momentos das distribuições dos erros tende a aumentar a eficiência da estratégia de hedge. Além disso, foi observado que os produtores de Sorriso tendem a obter melhores condições de hedge na CME, embora haja redução da variância ao se operar na BM&FBOVESPA. Por outro lado, a eficiência do hedge para os produtores de Rosário foi significativamente maior na BM&FBOVESPA do que na CME, o que indica o mercado potencial de hedgers argentinos para negociar o contrato futuro de soja local no Brasil.

Comportamento mecânico e desempenho estrutural de materiais reciclados e estabilizados com espuma de asfalto.

Em busca de soluções estruturais para restauração de pavimentos rodoviários que que sejam eficientes, mas ao mesmo tempo que sejam econômicas e impactem o mínimo possível na dinâmica de operação da malha rodoviária, tem sido difundida a metodologia de reciclagem a frio de pavimentos com a estabilização com espuma de asfalto. A redução de custos devido a reutilização de material e a menor necessidade de transporte de insumos, além da possibilidade de realização da restauração em um curto espaço de tempo, têm contribuído para a crescente utilização do processo. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho e o comportamento mecânico de uma mistura reciclada estabilizada com espuma asfalto, para melhor entender os efeitos do confinamento e do teor de umidade do material, visto que este passa por um processo de cura quando já em serviço. Foi acompanhado um trecho experimental onde o pavimento foi restaurado com a aplicação de uma base reciclada estabilizada com espuma de asfalto. O segmento foi monitorado através do controle tecnológico de execução e de levantamentos deflectométricos com FWD. Verificou-se que as deflexões após quase 24 meses da execução do trecho reduziram consideravelmente. Paralelamente, foram realizados ensaios de resistência à tração por compressão diametral, módulo de resiliência triaxial e de deformação permanente para diferentes procedimentos de cura para verificação do efeito da saída da água nas mudanças de comportamento mecânico do material. Verificou-se ainda o efeito das tensões de confinamento no módulo de resiliência de materiais estabilizados com espuma de asfalto e determinaram-se os parâmetros de cisalhamento do material através de ensaiosTriaxiais Monotônicos. Pode-se concluir que a cura é uma consideração importante tanto com relação a sua duração, quanto com relação ao seu efeito no comportamento do material.

Investigation on performance characteristics of dense graded hot mix asphalt with RAP and Crumb Rubber

The use of recycled materials in asphalt mixtures such as reclaimed asphalt pavements (RAP) have become widely accepted as a replacement for virgin asphalt binder or virgin aggregates. In this study, the RAP content was 30%, and CR additives were blended with the soft unmodified binder by using dry processes. The objective of this study was to investigate and evaluate the engineering properties of dry method application of crumb rubber influences on reclaimed asphalt pavement (RAP) mixtures. To evaluate the effect of rubber-bitumen interaction on the mixture’s mechanical properties, a laboratory investigation has been conducted on a range of dense graded and 30% RAP by dry process crumb rubber modified (CRM) asphalt mixtures containing 0% (control), 1% crumb rubber by the total aggregate mass. The experimental program in this research include the binder extraction for estimating the amount of aged binder in the both fine and coarse RAP material. Before extracting the binder the RAP sieve analysis, have been done to provide the Black grading curve. In continue after the binder extraction the material sieved again to providing the white curve. The comparison of Black and White curve indicated that there is a remarkable difference between the aggregate grading even for the fine RAP. The experimental program was continued by fabricating 12 specimens in different 4 types of mixtures. For the first group no RAP, no rejuvenator and no crumb rubber were used. For the second group 30% of virgin aggregates substituted by RAP material and the third group was similar to the second group just with 0.01% rejuvenator. the forth group was the group, which in that the specimens contain RAP, rejuvenator and crumb rubber. Finally the specimens were tested for Indirect tensile strength. The results indicated that the addition of crumb rubber increased the optimum amount of binder in the mixture with 30% RAP.

(Table 1) Lithological and organic-geochemical compositions of bottom sediments from the Southwestern Indian Ocean (Mozambique Basin)

Geochemical changes in organic matter of bottom sediments from the Mozambique Basin at the river-sea barrier from the mouths of the Zambezi and Limpopo rivers toward the pelagic zone are discussed. Changes in bitumen, hydrolyzable material, humic acids, amino acids, n-alkanes, and polycyclic aromatic compounds resulting from genetic and diagenetic factors are described. This information is significant for paleoceanology reconstructions and for knowing ways of organic matter transformation into fossil forms.

Composition of organic matter in bottom sediments from the Antarctic sector of the Atlantic Ocean

We identify geochemical features of sedimentary organic matter in various morphostructural zones of the Antarctic sector of the Atlantic. We present background geochemical organic parameters for shelf and deep-sea sediments from the Weddell and Scotia Seas and the Bransfield Strait. Geochemical organic parameters are good indicators of environmental and facial variations in sediments and could be used for environmental monitoring of the World Ocean.

(Table 2) Trace element contents in ancient Black Sea sapropelic muds

The study of vertical distribution of Mo, V, Co, Ni, and Cu in mass of Black Sea sediments showed that maximum concentrations occur in sapropelic muds of ancient Black Sea deposits. A special study of sapropels samples showed a sufficiently clear correlation of Cu, Ni, Mo, and V contents with organic carbon contents; Co contents do not show such a correlation, but show one with contents of pyrite sulfur. A study of fractions of bitumen, free humic and fulvic acids showed that some part of metal contents in the sediments is bound with organic matter. It is shown that increased concentrations of trace elements in sapropels result from removing of dissolved metals from seawater by organic detritus during deposition on the bottom, in vivo concentration of metals in plankton organisms is of secondary importance.

(Table 2) Composition of polycyclic aromatics in bottom sediments from the Weddell Sea

Distribution, composition and genesis of organic matter in recent bottom sediments of the Weddell Sea (Western Antarctic) are discussed. Geochemical background levels of bitumen, organic matter, and polycyclic aromatics in the sediments are respectively 0.01-0.1%, 0.003-0.005%, and 0.0001-0.0002%. Deviations from the background level, probably caused by secondary processes, are found. Organic matter has characteristic properties resulting from distinctive character of aquatic biota organic matter, from which it has been formed.