Modelling dispersal behaviour on a fractal landscape

We use a spatially explicit population model to explore the population consequences of different habitat selection mechanisms on landscapes with fractal variation in habitat quality. We consider dispersal strategies ranging from random walks to perfect habitat selectors for two species of arboreal marsupial, the greater glider (Petauroides volans) and the mountain brushtail possum (Trichosurus caninus). In this model increasing habitat selection means individuals obtain higher quality territories, but experience increased mortality during dispersal. The net effect is that population sizes are smaller when individuals actively select habitat. We find positive relationships between habitat quality and population size can occur when individuals do not use information about the entire landscape when habitat quality is spatially autocorrelated. We also find that individual behaviour can mitigate the negative effects of spatial variation on population average survival and fecundity. (C) 1998 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Characterization of the rat exploratory behavior in the elevated plus-maze with Markov chains

The elevated plus-maze is an animal model of anxiety used to study the effect of different drugs on the behavior of the animal It consists of a plus-shaped maze with two open and two closed arms elevated 50 cm from the floor The standard measures used to characterize exploratory behavior in the elevated plus-maze are the time spent and the number of entries in the open arms In this work we use Markov chains to characterize the exploratory behavior of the rat in the elevated plus-maze under three different conditions normal and under the effects of anxiogenic and anxiolytic drugs The spatial structure of the elevated plus-maze is divided into squares which are associated with states of a Markov chain By counting the frequencies of transitions between states during 5-min sessions in the elevated plus-maze we constructed stochastic matrices for the three conditions studied The stochastic matrices show specific patterns which correspond to the observed behaviors of the rat under the three different conditions For the control group the stochastic matrix shows a clear preference for places in the closed arms This preference is enhanced for the anxiogenic group For the anxiolytic group the stochastic matrix shows a pattern similar to a random walk Our results suggest that Markov chains can be used together with the standard measures to characterize the rat behavior in the elevated plus-maze (C) 2010 Elsevier B V All rights reserved

Short-term autocorrelation in Australian equities

This paper examines the statistical and economic significance of short-term autocorrelation in Australian equities. We document large negative first-order autocorrelation in individual stock returns. Preliminary results suggest this autocorrelation is economically significant, as two simple trading strategies based on the autocorrelation structure appear to yield large risk-adjusted returns. Further analysis, however, shows that these results are driven by the inclusion of small-capitalisation and low-priced stocks which are vulnerable to a number of market-microstructure-related problems. After revising the dataset to mitigate these problems, little evidence of economic significance remains.

Memória de longo prazo nos retornos acionistas dos índices de referência da euronext, implicações para a hipótese de mercados eficientes e contributo fractal para aperfeiçoamento do capital asset pricing model

Não existe uma definição única de processo de memória de longo prazo. Esse processo é geralmente definido como uma série que possui um correlograma decaindo lentamente ou um espectro infinito de frequência zero. Também se refere que uma série com tal propriedade é caracterizada pela dependência a longo prazo e por não periódicos ciclos longos, ou que essa característica descreve a estrutura de correlação de uma série de longos desfasamentos ou que é convencionalmente expressa em termos do declínio da lei-potência da função auto-covariância. O interesse crescente da investigação internacional no aprofundamento do tema é justificado pela procura de um melhor entendimento da natureza dinâmica das séries temporais dos preços dos ativos financeiros. Em primeiro lugar, a falta de consistência entre os resultados reclama novos estudos e a utilização de várias metodologias complementares. Em segundo lugar, a confirmação de processos de memória longa tem implicações relevantes ao nível da (1) modelação teórica e econométrica (i.e., dos modelos martingale de preços e das regras técnicas de negociação), (2) dos testes estatísticos aos modelos de equilíbrio e avaliação, (3) das decisões ótimas de consumo / poupança e de portefólio e (4) da medição de eficiência e racionalidade. Em terceiro lugar, ainda permanecem questões científicas empíricas sobre a identificação do modelo geral teórico de mercado mais adequado para modelar a difusão das séries. Em quarto lugar, aos reguladores e gestores de risco importa saber se existem mercados persistentes e, por isso, ineficientes, que, portanto, possam produzir retornos anormais. O objetivo do trabalho de investigação da dissertação é duplo. Por um lado, pretende proporcionar conhecimento adicional para o debate da memória de longo prazo, debruçando-se sobre o comportamento das séries diárias de retornos dos principais índices acionistas da EURONEXT. Por outro lado, pretende contribuir para o aperfeiçoamento do capital asset pricing model CAPM, considerando uma medida de risco alternativa capaz de ultrapassar os constrangimentos da hipótese de mercado eficiente EMH na presença de séries financeiras com processos sem incrementos independentes e identicamente distribuídos (i.i.d.). O estudo empírico indica a possibilidade de utilização alternativa das obrigações do tesouro (OT’s) com maturidade de longo prazo no cálculo dos retornos do mercado, dado que o seu comportamento nos mercados de dívida soberana reflete a confiança dos investidores nas condições financeiras dos Estados e mede a forma como avaliam as respetiva economias com base no desempenho da generalidade dos seus ativos. Embora o modelo de difusão de preços definido pelo movimento Browniano geométrico gBm alegue proporcionar um bom ajustamento das séries temporais financeiras, os seus pressupostos de normalidade, estacionariedade e independência das inovações residuais são adulterados pelos dados empíricos analisados. Por isso, na procura de evidências sobre a propriedade de memória longa nos mercados recorre-se à rescaled-range analysis R/S e à detrended fluctuation analysis DFA, sob abordagem do movimento Browniano fracionário fBm, para estimar o expoente Hurst H em relação às séries de dados completas e para calcular o expoente Hurst “local” H t em janelas móveis. Complementarmente, são realizados testes estatísticos de hipóteses através do rescaled-range tests R/S , do modified rescaled-range test M - R/S e do fractional differencing test GPH. Em termos de uma conclusão única a partir de todos os métodos sobre a natureza da dependência para o mercado acionista em geral, os resultados empíricos são inconclusivos. Isso quer dizer que o grau de memória de longo prazo e, assim, qualquer classificação, depende de cada mercado particular. No entanto, os resultados gerais maioritariamente positivos suportam a presença de memória longa, sob a forma de persistência, nos retornos acionistas da Bélgica, Holanda e Portugal. Isto sugere que estes mercados estão mais sujeitos a maior previsibilidade (“efeito José”), mas também a tendências que podem ser inesperadamente interrompidas por descontinuidades (“efeito Noé”), e, por isso, tendem a ser mais arriscados para negociar. Apesar da evidência de dinâmica fractal ter suporte estatístico fraco, em sintonia com a maior parte dos estudos internacionais, refuta a hipótese de passeio aleatório com incrementos i.i.d., que é a base da EMH na sua forma fraca. Atendendo a isso, propõem-se contributos para aperfeiçoamento do CAPM, através da proposta de uma nova fractal capital market line FCML e de uma nova fractal security market line FSML. A nova proposta sugere que o elemento de risco (para o mercado e para um ativo) seja dado pelo expoente H de Hurst para desfasamentos de longo prazo dos retornos acionistas. O expoente H mede o grau de memória de longo prazo nos índices acionistas, quer quando as séries de retornos seguem um processo i.i.d. não correlacionado, descrito pelo gBm(em que H = 0,5 , confirmando- se a EMH e adequando-se o CAPM), quer quando seguem um processo com dependência estatística, descrito pelo fBm(em que H é diferente de 0,5, rejeitando-se a EMH e desadequando-se o CAPM). A vantagem da FCML e da FSML é que a medida de memória de longo prazo, definida por H, é a referência adequada para traduzir o risco em modelos que possam ser aplicados a séries de dados que sigam processos i.i.d. e processos com dependência não linear. Então, estas formulações contemplam a EMH como um caso particular possível.

Long-term dependence in financial prices: evidence from the Belgian stock market returns

This article aims to contribute to the discussion of long-term dependence, focusing on the behavior of the main Belgian stock index. Non-parametric analyzes of the general characteristics of temporal frequency show that daily returns are non-ergodic and non-stationary. Therefore, we use the rescaled-range analysis (R/S) and the detrended fluctuation analysis (DFA), under the fractional Brownian motion approach, and we found slight evidence of long-term dependence. These results refute the random walk hypothesis with i.i.d. increments, which is the basis of the EMH in its weak form, and call into question some theoretical modeling of asset pricing. Other more localized complementary study, to identify the evolution of the degree of dependence over time windows, showed that the index has become less persistent from 2010. This may mean a maturing market by the extension of the effects of current financial crisis.

Long-term memory in financial prices: evidence from the Dutch stock market returns

Prepared for presentation at the Portuguese Finance Network International Conference 2014, Vilamoura, Portugal, June 18-20

Principal component analysis of the yield curve

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Finance from the NOVA – School of Business and Economics

Three essays on the term structure of interest rates

A PhD Dissertation, presented as part of the requirements for the Degree of Doctor of Philosophy from the NOVA - School of Business and Economics

Previsão da estrutura temporal da taxa de juro na zona Euro : aproximação paramétrica e por métodos de aprendizagem automática

A estrutura temporal das taxas de juro, também conhecida por yield curve ou curva de rendimentos define a relação entre as taxas de juros e o prazo de vencimento (ou maturidades) dos investimentos feitos. Assim, o desenvolvimento de modelos que possibilitem a obtenção de previsões precisas sobre a estrutura temporal das taxas de juro e que permitam estudar a dinâmica da evolução das taxas de juro é de crucial importância em diversas áreas de financiamento. Neste estudo investigou-se a performance de diferentes métodos de previsão para obter a estrutura temporal das taxas de juro da Zona Euro, considerando o período entre 2009 e 2015. Em termos mais específicos, foi analisada a capacidade preditiva do modelo de Nelson-Siegel & Svensson assumindo que os parâmetros resultantes da estimação da especificação paramétrica podem ser modelizados através de métodos de séries temporais univariados (modelos ARIMA, Random walk) e multivariados (modelos VAR) e Redes Neuronais Artificiais (RNA) individuais e conjuntas. Os resultados deste estudo mostram que (i) as RNA com a previsão dos parâmetros em simultâneo exibem os valores de erro mais baixos para as maturidades de curto e médio prazo (3 meses a 5 anos); (ii) As RNAs individuais são melhores para prever as taxas de juro nas maturidades compreendidas entre os 7 e os 10 anos, e que (iii) para as maturidades de longo e muito longo prazo (15 e 30 anos respetivamente) deverá ser escolhido o modelo VAR(1). Estes resultados são robustos e consistentes para todos os horizontes de previsão analisados (1,2 e 3 meses). Contudo, no período analisado nenhum dos modelos testados apresenta valores de erro inferiores aos obtidos com o modelo Random Walk.

Bayesian Inference in the Time Varying Cointegration Model

There are both theoretical and empirical reasons for believing that the parameters of macroeconomic models may vary over time. However, work with time-varying parameter models has largely involved Vector autoregressions (VARs), ignoring cointegration. This is despite the fact that cointegration plays an important role in informing macroeconomists on a range of issues. In this paper we develop time varying parameter models which permit cointegration. Time-varying parameter VARs (TVP-VARs) typically use state space representations to model the evolution of parameters. In this paper, we show that it is not sensible to use straightforward extensions of TVP-VARs when allowing for cointegration. Instead we develop a specification which allows for the cointegrating space to evolve over time in a manner comparable to the random walk variation used with TVP-VARs. The properties of our approach are investigated before developing a method of posterior simulation. We use our methods in an empirical investigation involving a permanent/transitory variance decomposition for inflation.

Discretionary Policy in a Monetary Union with Sovereign Debt

This paper examines the interactions between multiple national fiscal policy- makers and a single monetary policy maker in response to shocks to government debt in some or all of the countries of a monetary union. We assume that national governments respond to excess debt in an optimal manner, but that they do not have access to a commitment technology. This implies that national fi scal policy gradually reduces debt: the lack of a commitment technology precludes a random walk in steady state debt, but the need to maintain national competitiveness avoids excessively rapid debt reduction. If the central bank can commit, it adjusts its policies only slightly in response to higher debt, allowing national fiscal policy to undertake most of the adjustment. However if it cannot commit, then optimal monetary policy involves using interest rates to rapidly reduce debt, with signifi cant welfare costs. We show that in these circumstances the central bank would do better to ignore national fiscal policies in formulating its policy.

A New Model Of Trend Inflation

This paper introduces a new model of trend (or underlying) inflation. In contrast to many earlier approaches, which allow for trend inflation to evolve according to a random walk, ours is a bounded model which ensures that trend inflation is constrained to lie in an interval. The bounds of this interval can either be fixed or estimated from the data. Our model also allows for a time-varying degree of persistence in the transitory component of inflation. The bounds placed on trend inflation mean that standard econometric methods for estimating linear Gaussian state space models cannot be used and we develop a posterior simulation algorithm for estimating the bounded trend inflation model. In an empirical exercise with CPI inflation we find the model to work well, yielding more sensible measures of trend inflation and forecasting better than popular alternatives such as the unobserved components stochastic volatility model.

Measuring the Economic Significance of Structural Exchange Rate Models

This paper examines both the in-sample and out-of-sample performance of three monetary fundamental models of exchange rates and compares their out-of-sample performance to that of a simple Random Walk model. Using a data-set consisting of five currencies at monthly frequency over the period January 1980 to December 2009 and a battery of newly developed performance measures, the paper shows that monetary models do better (in-sample and out-of-sample forecasting) than a simple Random Walk model.

Fiscal Sustainability in a New Keynesian Model

Recent work on optimal monetary and fiscal policy in New Keynesian models suggests that it is optimal to allow steady-state debt to follow a random walk. Leith and Wren-Lewis (2012) consider the nature of the timeinconsistency involved in such a policy and its implication for discretionary policy-making. We show that governments are tempted, given inflationary expectations, to utilize their monetary and fiscal instruments in the initial period to change the ultimate debt burden they need to service. We demonstrate that this temptation is only eliminated if following shocks, the new steady-state debt is equal to the original (efficient) debt level even though there is no explicit debt target in the government’s objective function. Analytically and in a series of numerical simulations we show which instrument is used to stabilize the debt depends crucially on the degree of nominal inertia and the size of the debt-stock. We also show that the welfare consequences of introducing debt are negligible for precommitment policies, but can be significant for discretionary policy. Finally, we assess the credibility of commitment policy by considering a quasi-commitment policy which allows for different probabilities of reneging on past promises. This on-line Appendix extends the results of this paper.

Fiscal Sustainability in a New Keynesian Model

Recent work on optimal monetary and fiscal policy in New Keynesian models suggests that it is optimal to allow steady-state debt to follow a random walk. Leith and Wren-Lewis (2012) consider the nature of the timeinconsistency involved in such a policy and its implication for discretionary policy-making. We show that governments are tempted, given inflationary expectations, to utilize their monetary and fiscal instruments in the initial period to change the ultimate debt burden they need to service. We demonstrate that this temptation is only eliminated if following shocks, the new steady-state debt is equal to the original (efficient) debt level even though there is no explicit debt target in the government’s objective function. Analytically and in a series of numerical simulations we show which instrument is used to stabilize the debt depends crucially on the degree of nominal inertia and the size of the debt-stock. We also show that the welfare consequences of introducing debt are negligible for precommitment policies, but can be significant for discretionary policy. Finally, we assess the credibility of commitment policy by considering a quasi-commitment policy which allows for different probabilities of reneging on past promises. This on-line Appendix extends the results of this paper.