Three essays on liquidity risk

Preface In this thesis we study several questions related to transaction data measured at an individual level. The questions are addressed in three essays that will constitute this thesis. In the first essay we use tick-by-tick data to estimate non-parametrically the jump process of 37 big stocks traded on the Paris Stock Exchange, and of the CAC 40 index. We separate the total daily returns in three components (trading continuous, trading jump, and overnight), and we characterize each one of them. We estimate at the individual and index levels the contribution of each return component to the total daily variability. For the index, the contribution of jumps is smaller and it is compensated by the larger contribution of overnight returns. We test formally that individual stocks jump more frequently than the index, and that they do not respond independently to the arrive of news. Finally, we find that daily jumps are larger when their arrival rates are larger. At the contemporaneous level there is a strong negative correlation between the jump frequency and the trading activity measures. The second essay study the general properties of the trade- and volume-duration processes for two stocks traded on the Paris Stock Exchange. These two stocks correspond to a very illiquid stock and to a relatively liquid stock. We estimate a class of autoregressive gamma process with conditional distribution from the family of non-central gamma (up to a scale factor). This process was introduced by Gouriéroux and Jasiak and it is known as Autoregressive gamma process. We also evaluate the ability of the process to fit the data. For this purpose we use the Diebold, Gunther and Tay (1998) test; and the capacity of the model to reproduce the moments of the observed data, and the empirical serial correlation and the partial serial correlation functions. We establish that the model describes correctly the trade duration process of illiquid stocks, but have problems to adjust correctly the trade duration process of liquid stocks which present long-memory characteristics. When the model is adjusted to volume duration, it successfully fit the data. In the third essay we study the economic relevance of optimal liquidation strategies by calibrating a recent and realistic microstructure model with data from the Paris Stock Exchange. We distinguish the case of parameters which are constant through the day from time-varying ones. An optimization problem incorporating this realistic microstructure model is presented and solved. Our model endogenizes the number of trades required before the position is liquidated. A comparative static exercise demonstrates the realism of our model. We find that a sell decision taken in the morning will be liquidated by the early afternoon. If price impacts increase over the day, the liquidation will take place more rapidly.

Fluctuaciones cíclicas y raíces unitarias en la economia española, 1850-1990

En este artículo se analiza el grado de persistencia de las fluctuaciones cíclicas en la economía española. En concreto, se estudia si el PIB y el PIB por capita de esta economía presentan una raíz unitaria. Con el fin de evitar el sesgo a aceptar raíces unitarias cuando se producen cambios en la función de tendencia, como el originado por la Guerra Civil española (1936-1939), se han aplicado varios contrastes que tienen en cuenta los cambios en la función de tendencia. Los resultados obtenidos muestran que existe una importante evidencia en el sentido que el logaritmo del PIB presenta una raíz unitaria. La principal implicación de este resultado es que los shocks sobre el producto tienen efectos permanentes en el nivel del PIB de la economía española, aun cuando esta hipótesis es más difícil de aceptar por el PIB por capita vista la evidencia contradictoria encontrada a favor de la misma.

Una extensión de la regresión propuesta por Geweke y Porter-Hudak para la estimación del orden de diferenciación en modelos ARFIMA

Recientemente, ha aumentado mucho el interés por la aplicación de los modelos de memoria larga a variables económicas, sobre todo los modelos ARFIMA. Sin duda , el método más usado para la estimación de estos modelos en el ámbito del análisis económico es el propuesto por Geweke y Portero-Hudak (GPH) aun cuando en trabajos recientes se ha demostrado que, en ciertos casos, este estimador presenta un sesgo muy importante. De ahí que, se propone una extensión de este estimador a partir del modelo exponencial propuesto por Bloomfield, y que permite corregir este sesgo.A continuación, se analiza y compara el comportamiento de ambos estimadores en muestras no muy grandes y se comprueba como el estimador propuesto presenta un error cuadrático medio menor que el estimador GPH

Una extensión de la regresión propuesta por Geweke y Porter-Hudak para la estimación del orden de diferenciación en modelos ARFIMA

Recientemente, ha aumentado mucho el interés por la aplicación de los modelos de memoria larga a variables económicas, sobre todo los modelos ARFIMA. Sin duda , el método más usado para la estimación de estos modelos en el ámbito del análisis económico es el propuesto por Geweke y Portero-Hudak (GPH) aun cuando en trabajos recientes se ha demostrado que, en ciertos casos, este estimador presenta un sesgo muy importante. De ahí que, se propone una extensión de este estimador a partir del modelo exponencial propuesto por Bloomfield, y que permite corregir este sesgo.A continuación, se analiza y compara el comportamiento de ambos estimadores en muestras no muy grandes y se comprueba como el estimador propuesto presenta un error cuadrático medio menor que el estimador GPH

Fluctuaciones cíclicas y raíces unitarias en la economia española, 1850-1990

En este artículo se analiza el grado de persistencia de las fluctuaciones cíclicas en la economía española. En concreto, se estudia si el PIB y el PIB por capita de esta economía presentan una raíz unitaria. Con el fin de evitar el sesgo a aceptar raíces unitarias cuando se producen cambios en la función de tendencia, como el originado por la Guerra Civil española (1936-1939), se han aplicado varios contrastes que tienen en cuenta los cambios en la función de tendencia. Los resultados obtenidos muestran que existe una importante evidencia en el sentido que el logaritmo del PIB presenta una raíz unitaria. La principal implicación de este resultado es que los shocks sobre el producto tienen efectos permanentes en el nivel del PIB de la economía española, aun cuando esta hipótesis es más difícil de aceptar por el PIB por capita vista la evidencia contradictoria encontrada a favor de la misma.

Power variation of some integral fractional processes

We consider the asymptotic behaviour of the realized power variation of processes of the form ¿t0usdBHs, where BH is a fractional Brownian motion with Hurst parameter H E(0,1), and u is a process with finite q-variation, q<1/(1¿H). We establish the stable convergence of the corresponding fluctuations. These results provide new statistical tools to study and detect the long-memory effect and the Hurst parameter.

Return and Volatility performance comparison of Ethical and Non-ethical publicly-listed financial services companies

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Wavelet regression with correlated errors on a piecewise Holder class

This paper generalizes the methodology of Cat and Brown [Cai, T., Brown, L.D., 1998. Wavelet shrinkage for nonequispaced samples. The Annals of Statistics 26, 1783-1799] for wavelet shrinkage for nonequispaced samples, but in the presence of correlated stationary Gaussian errors. If the true function is a member of a piecewise Holder class, it is shown that, even for long memory errors, the rate of convergence of the procedure is almost-minimax relative to the independent and identically distributed errors case. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estimação e previsão em processos com longa dependência sazonais

Neste trabalho analisamos alguns processos com longa dependência sazonais, denotados por SARFIMA(0,D, 0)s, onde s é a sazonalidade. Os estudos de estimação e previsão estão baseados em simulações de Monte Carlo para diferentes tamanhos amostrais e diferentes sazonalidades. Para estimar o parâmetro D de diferenciação sazonal utilizamos os estimadores propostos por Geweke e Porter-Hudak (1983), Reisen (1994) e Fox e Taqqu (1986). Para os dois primeiros procedimentos de estimação consideramos seis diferentes maneiras de compor o número de regressores necessários na análise de regressão, com o intuito de melhor comparar seus desempenhos. Apresentamos um estudo sobre previsão h-passos à frente utilizando os processos SARFIMA(0,D, 0)s no qual analisamos o erro de previsão, as variâncias teórica e amostral, o vício, o pervício e o erro quadrático médio.

A new perspective on the PPP hypothesis

This paper the stastistical properties of the real exchange rates of G-5 countries for the Bretton-Woods peiod, and draw implications on the purchasing power parity (PPP) hypothesis. In contrast to most previous studies that consider only unit root and stationary process to describe the real exchange tae, this paper also considers two in-between processes, the locally persistent process ans the fractionally integrated process, to complement past studies. Seeking to be consistent with tha ample evidence of near unit in the real exchange rate movements very well. This finding implies that: 1) the real exchange movement is more persistent than the stationary case but less persistent than the unit root case; 2) the real exchange rate is non-stationary but the PPP reversion occurs and the PPP holds in the long run; 3) the real exchange rate does not exhibit the secular dependence of the fractional integration; 4) the real exchange rate evolves over time in a way that there is persistence over a range of time, but the effect of shocks will eventually disappear over time horizon longer than order O (nd), that is, at finite time horizon; 5) shocks dissipation is fasters than predicted by the fractional integracion, and the total sum of the effects of a unit innovation is finite, implying that a full PPP reversion occurs at finite horizons. These results may explain why pasrt empirical estudies could not provide a clear- conclusion on the real exchange rate processes and the PPP hypothesis.

Modelando a volatilidade dos retornos de Petrobrás usando dados de alta frequência

O objetivo do presente trabalho é analisar as características empíricas de uma série de retornos de dados em alta freqüência para um dos ativos mais negociados na Bolsa de Valores de São Paulo. Estamos interessados em modelar a volatilidade condicional destes retornos, testando em particular a presença de memória longa, entre outros fenômenos que caracterizam este tipo de dados. Nossa investigação revela que além da memória longa, existe forte sazonalidade intradiária, mas não encontramos evidências de um fato estilizado de retornos de ações, o efeito alavancagem. Utilizamos modelos capazes de captar a memória longa na variância condicional dos retornos dessazonalizados, com resultados superiores a modelos tradicionais de memória curta, com implicações importantes para precificação de opções e de risco de mercado

Forecasting electricity load demand: analysis of the 2001 rationing period in Brazil

This paper studies the electricity load demand behavior during the 2001 rationing period, which was implemented because of the Brazilian energetic crisis. The hourly data refers to a utility situated in the southeast of the country. We use the model proposed by Soares and Souza (2003), making use of generalized long memory to model the seasonal behavior of the load. The rationing period is shown to have imposed a structural break in the series, decreasing the load at about 20%. Even so, the forecast accuracy is decreased only marginally, and the forecasts rapidly readapt to the new situation. The forecast errors from this model also permit verifying the public response to pieces of information released regarding the crisis.

Prevendo a volatilidade realizada de ações brasileiras : evidências empíricas

Este estudo compara previsões de volatilidade de sete ações negociadas na Bovespa usando 02 diferentes modelos de volatilidade realizada e 03 de volatilidade condicional. A intenção é encontrar evidências empíricas quanto à diferença de resultados que são alcançados quando se usa modelos de volatilidade realizada e de volatilidade condicional para prever a volatilidade de ações no Brasil. O período analisado vai de 01 de Novembro de 2007 a 30 de Março de 2011. A amostra inclui dados intradiários de 5 minutos. Os estimadores de volatilidade realizada que serão considerados neste estudo são o Bi-Power Variation (BPVar), desenvolvido por Barndorff-Nielsen e Shephard (2004b), e o Realized Outlyingness Weighted Variation (ROWVar), proposto por Boudt, Croux e Laurent (2008a). Ambos são estimadores não paramétricos, e são robustos a jumps. As previsões de volatilidade realizada foram feitas através de modelos autoregressivos estimados para cada ação sobre as séries de volatilidade estimadas. Os modelos de variância condicional considerados aqui serão o GARCH(1,1), o GJR (1,1), que tem assimetrias em sua construção, e o FIGARCH-CHUNG (1,d,1), que tem memória longa. A amostra foi divida em duas; uma para o período de estimação de 01 de Novembro de 2007 a 30 de Dezembro de 2010 (779 dias de negociação) e uma para o período de validação de 03 de Janeiro de 2011 a 31 de Março de 2011 (61 dias de negociação). As previsões fora da amostra foram feitas para 1 dia a frente, e os modelos foram reestimados a cada passo, incluindo uma variável a mais na amostra depois de cada previsão. As previsões serão comparadas através do teste Diebold-Mariano e através de regressões da variância ex-post contra uma constante e a previsão. Além disto, o estudo também apresentará algumas estatísticas descritivas sobre as séries de volatilidade estimadas e sobre os erros de previsão.

Modeling and predicting the CBOE market volatility index

This paper performs a thorough statistical examination of the time-series properties of the daily market volatility index (VIX) from the Chicago Board Options Exchange (CBOE). The motivation lies not only on the widespread consensus that the VIX is a barometer of the overall market sentiment as to what concerns investors' risk appetite, but also on the fact that there are many trading strategies that rely on the VIX index for hedging and speculative purposes. Preliminary analysis suggests that the VIX index displays long-range dependence. This is well in line with the strong empirical evidence in the literature supporting long memory in both options-implied and realized variances. We thus resort to both parametric and semiparametric heterogeneous autoregressive (HAR) processes for modeling and forecasting purposes. Our main ndings are as follows. First, we con rm the evidence in the literature that there is a negative relationship between the VIX index and the S&P 500 index return as well as a positive contemporaneous link with the volume of the S&P 500 index. Second, the term spread has a slightly negative long-run impact in the VIX index, when possible multicollinearity and endogeneity are controlled for. Finally, we cannot reject the linearity of the above relationships, neither in sample nor out of sample. As for the latter, we actually show that it is pretty hard to beat the pure HAR process because of the very persistent nature of the VIX index.

Caracterização dos retornos e das volatilidades de ativos financeiros do mercado Brasileiro : uma abordagem baseada na volatilidade realizada

The goal of this paper is twofold. First, using five of the most actively traded stocks in the Brazilian financial market, this paper shows that the normality assumption commonly used in the risk management area to describe the distributions of returns standardized by volatilities is not compatible with volatilities estimated by EWMA or GARCH models. In sharp contrast, when the information contained in high frequency data is used to construct the realized volatilies measures, we attain the normality of the standardized returns, giving promise of improvements in Value at Risk statistics. We also describe the distributions of volatilities of the Brazilian stocks, showing that the distributions of volatilities are nearly lognormal. Second, we estimate a simple linear model to the log of realized volatilities that differs from the ones in other studies. The main difference is that we do not find evidence of long memory. The estimated model is compared with commonly used alternatives in an out-of-sample experiment.