Trois essais en économie des ressources naturelles

Cette thèse est composée de trois articles en économie des ressources naturelles non-renouvelables. Nous considérons tour à tour les questions suivantes : le prix in-situ des ressources naturelles non-renouvelables ; le taux d’extraction optimal et le prix des res- sources non-renouvelables et durables. Dans le premier article, nous estimons le prix in-situ des ressources naturelles non-renouvelables en utilisant les données sur le coût moyen d’extraction pour obtenir une approximation du coût marginal. En utilisant la Méthode des Moments Généralisés, une dynamique du prix de marché derivée des conditions d’optimalité du modèle d’Hotelling est estimée avec des données de panel de 14 ressources naturelles non-renouvelables. Nous trouvons des résultats qui tendent à soutenir le modèle. Premièrement, le modèle d’Hotelling exhibe un bon pouvoir explicatif du prix de marché observé. Deuxièmement, bien que le prix estimé présente un changement structurel dans le temps, ceci semble n’avoir aucun impact significatif sur le pouvoir explicatif du modèle. Troisièmement, on ne peut pas rejeter l’hypothèse que le coût marginal d’extraction puisse être approximé par les données sur le coût moyen. Quatrièmement, le prix in-situ estimé en prenant en compte les changements structurels décroît ou exhibe une forme en U inversé dans le temps et semble être corrélé positivement avec le prix de marché. Cinquièmement, pour neuf des quatorze ressources, la différence entre le prix in-situ estimé avec changements structurels et celui estimé en négligeant les changements structurels est un processus de moyenne nulle. Dans le deuxième article, nous testons l’existence d’un équilibre dans lequel le taux d’extraction optimal des ressources non-renouvelables est linéaire par rapport au stock de ressource en terre. Tout d’abord, nous considérons un modèle d’Hotelling avec une fonction de demande variant dans le temps caractérisée par une élasticité prix constante et une fonction de coût d’extraction variant dans le temps caractérisée par des élasticités constantes par rapport au taux d’extraction et au stock de ressource. Ensuite, nous mon- trons qu’il existe un équilibre dans lequel le taux d’extraction optimal est proportionnel au stock de ressource si et seulement si le taux d’actualisation et les paramètres des fonctions de demande et de coût d’extraction satisfont une relation bien précise. Enfin, nous utilisons les données de panel de quatorze ressources non-renouvelables pour vérifier empiriquement cette relation. Dans le cas où les paramètres du modèle sont supposés invariants dans le temps, nous trouvons qu’on ne peut rejeter la relation que pour six des quatorze ressources. Cependant, ce résultat change lorsque nous prenons en compte le changement structurel dans le temps des prix des ressources. En fait, dans ce cas nous trouvons que la relation est rejetée pour toutes les quatorze ressources. Dans le troisième article, nous étudions l’évolution du prix d’une ressource naturelle non-renouvelable dans le cas où cette ressource est durable, c’est-à-dire qu’une fois extraite elle devient un actif productif détenu hors terre. On emprunte à la théorie de la détermination du prix des actifs pour ce faire. Le choix de portefeuille porte alors sur les actifs suivant : un stock de ressource non-renouvelable détenu en terre, qui ne procure aucun service productif ; un stock de ressource détenu hors terre, qui procure un flux de services productifs ; un stock d’un bien composite, qui peut être détenu soit sous forme de capital productif, soit sous forme d’une obligation dont le rendement est donné. Les productivités du secteur de production du bien composite et du secteur de l’extraction de la ressource évoluent de façon stochastique. On montre que la prédiction que l’on peut tirer quant au sentier de prix de la ressource diffère considérablement de celle qui découle de la règle d’Hotelling élémentaire et qu’aucune prédiction non ambiguë quant au comportement du sentier de prix ne peut être obtenue de façon analytique.

Choix de portefeuille de grande taille et mesures de risque pour preneurs de décision pessimistes

Cette thèse de doctorat consiste en trois chapitres qui traitent des sujets de choix de portefeuilles de grande taille, et de mesure de risque. Le premier chapitre traite du problème d’erreur d’estimation dans les portefeuilles de grande taille, et utilise le cadre d'analyse moyenne-variance. Le second chapitre explore l'importance du risque de devise pour les portefeuilles d'actifs domestiques, et étudie les liens entre la stabilité des poids de portefeuille de grande taille et le risque de devise. Pour finir, sous l'hypothèse que le preneur de décision est pessimiste, le troisième chapitre dérive la prime de risque, une mesure du pessimisme, et propose une méthodologie pour estimer les mesures dérivées. Le premier chapitre améliore le choix optimal de portefeuille dans le cadre du principe moyenne-variance de Markowitz (1952). Ceci est motivé par les résultats très décevants obtenus, lorsque la moyenne et la variance sont remplacées par leurs estimations empiriques. Ce problème est amplifié lorsque le nombre d’actifs est grand et que la matrice de covariance empirique est singulière ou presque singulière. Dans ce chapitre, nous examinons quatre techniques de régularisation pour stabiliser l’inverse de la matrice de covariance: le ridge, spectral cut-off, Landweber-Fridman et LARS Lasso. Ces méthodes font chacune intervenir un paramètre d’ajustement, qui doit être sélectionné. La contribution principale de cette partie, est de dériver une méthode basée uniquement sur les données pour sélectionner le paramètre de régularisation de manière optimale, i.e. pour minimiser la perte espérée d’utilité. Précisément, un critère de validation croisée qui prend une même forme pour les quatre méthodes de régularisation est dérivé. Les règles régularisées obtenues sont alors comparées à la règle utilisant directement les données et à la stratégie naïve 1/N, selon leur perte espérée d’utilité et leur ratio de Sharpe. Ces performances sont mesurée dans l’échantillon (in-sample) et hors-échantillon (out-of-sample) en considérant différentes tailles d’échantillon et nombre d’actifs. Des simulations et de l’illustration empirique menées, il ressort principalement que la régularisation de la matrice de covariance améliore de manière significative la règle de Markowitz basée sur les données, et donne de meilleurs résultats que le portefeuille naïf, surtout dans les cas le problème d’erreur d’estimation est très sévère. Dans le second chapitre, nous investiguons dans quelle mesure, les portefeuilles optimaux et stables d'actifs domestiques, peuvent réduire ou éliminer le risque de devise. Pour cela nous utilisons des rendements mensuelles de 48 industries américaines, au cours de la période 1976-2008. Pour résoudre les problèmes d'instabilité inhérents aux portefeuilles de grandes tailles, nous adoptons la méthode de régularisation spectral cut-off. Ceci aboutit à une famille de portefeuilles optimaux et stables, en permettant aux investisseurs de choisir différents pourcentages des composantes principales (ou dégrées de stabilité). Nos tests empiriques sont basés sur un modèle International d'évaluation d'actifs financiers (IAPM). Dans ce modèle, le risque de devise est décomposé en deux facteurs représentant les devises des pays industrialisés d'une part, et celles des pays émergents d'autres part. Nos résultats indiquent que le risque de devise est primé et varie à travers le temps pour les portefeuilles stables de risque minimum. De plus ces stratégies conduisent à une réduction significative de l'exposition au risque de change, tandis que la contribution de la prime risque de change reste en moyenne inchangée. Les poids de portefeuille optimaux sont une alternative aux poids de capitalisation boursière. Par conséquent ce chapitre complète la littérature selon laquelle la prime de risque est importante au niveau de l'industrie et au niveau national dans la plupart des pays. Dans le dernier chapitre, nous dérivons une mesure de la prime de risque pour des préférences dépendent du rang et proposons une mesure du degré de pessimisme, étant donné une fonction de distorsion. Les mesures introduites généralisent la mesure de prime de risque dérivée dans le cadre de la théorie de l'utilité espérée, qui est fréquemment violée aussi bien dans des situations expérimentales que dans des situations réelles. Dans la grande famille des préférences considérées, une attention particulière est accordée à la CVaR (valeur à risque conditionnelle). Cette dernière mesure de risque est de plus en plus utilisée pour la construction de portefeuilles et est préconisée pour compléter la VaR (valeur à risque) utilisée depuis 1996 par le comité de Bâle. De plus, nous fournissons le cadre statistique nécessaire pour faire de l’inférence sur les mesures proposées. Pour finir, les propriétés des estimateurs proposés sont évaluées à travers une étude Monte-Carlo, et une illustration empirique en utilisant les rendements journaliers du marché boursier américain sur de la période 2000-2011.

CAPM und Behavioral Finance - Versuch einer Synthese

Seit Etablierung der ersten Börsen als Marktplatz für fungible Güter sind Marktteilnehmer und die Wissenschaft bemüht, Erklärungen für das Zustandekommen von Marktpreisen zu finden. Im Laufe der Zeit wurden diverse Modelle entwickelt. Allen voran ist das neoklassische Capital Asset Pricing Modell (CAPM) zu nennen. Die Neoklassik sieht den Akteur an den Finanzmärkten als emotionslosen und streng rationalen Entscheider, dem sog. homo oeconomicus. Psychologische Einflussfaktoren bei der Preisbildung bleiben unbeachtet. Mit der Behavioral Finance hat sich ein neuer Zweig zur Erklärung von Börsenkursen und deren Bewegungen entwickelt. Die Behavioral Finance sprengt die enge Sichtweise der Neoklassik und geht davon aus, dass psychologische Effekte die Entscheidung der Finanzakteure beeinflussen und dabei zu teilweise irrational und emotional geprägten Kursänderungen führen. Eines der Hauptprobleme der Behavioral Finance liegt allerdings in der fehlenden formellen Ermittelbarkeit und Testbarkeit der einzelnen psychologischen Effekte. Anders als beim CAPM, wo die einzelnen Parameter klar mathematisch bestimmbar sind, besteht die Behavioral Finance im Wesentlichen aus psychologischen Definitionen von kursbeeinflussenden Effekten. Die genaue Wirkrichtung und Intensität der Effekte kann, mangels geeigneter Modelle, nicht ermittelt werden. Ziel der Arbeit ist es, eine Abwandlung des CAPM zu ermitteln, die es ermöglicht, neoklassische Annahmen durch die Erkenntnisse des Behavioral Finance zu ergänzen. Mittels der technischen Analyse von Marktpreisen wird versucht die Effekte der Behavioral Finance formell darstellbar und berechenbar zu machen. Von Praktikern wird die technische Analyse dazu verwendet, aus Kursverläufen die Stimmungen und Intentionen der Marktteilnehmer abzuleiten. Eine wissenschaftliche Fundierung ist bislang unterblieben. Ausgehend von den Erkenntnissen der Behavioral Finance und der technischen Analyse wird das klassische CAPM um psychologische Faktoren ergänzt, indem ein Multi-Beta-CAPM (Behavioral-Finance-CAPM) definiert wird, in das psychologisch fundierte Parameter der technischen Analyse einfließen. In Anlehnung an den CAPM-Test von FAMA und FRENCH (1992) werden das klassische CAPM und das Behavioral-Finance-CAPM getestet und der psychologische Erklärungsgehalt der technischen Analyse untersucht. Im Untersuchungszeitraum kann dem Behavioral-Finance-CAPM ein deutlich höherer Erklärungsgehalt gegenüber dem klassischen CAPM zugesprochen werden.

Valoración del costo de los recursos propios de las empresas. caso particular: empresas de servicios a la persona en Francia

El WACC o Coste Medio Ponderado de Capital es la tasa a la que se deben descontar los flujos para evaluar un proyecto o empresa. Para calcular esta tasa es necesario determinar el costo de la deuda y el costo de los recursos propios de la compañía; el costo de la deuda es la tasa actual del mercado que la empresa está pagando por su deuda, sin embargo el costo de los recursos propios podría ser difícil y más complejo de estimar ya que no existe un costo explícito. En este trabajo se presenta un panorama de las teorías propuestas a lo largo de la historia para calcular el costo de los recursos propios. Como caso particular, se estimará el costo de los recursos propios sin apalancamiento financiero de seis empresas francesas que no cotizan en bolsa y pertenecientes al sector de Servicios a la Persona (SAP). Para lograr lo anterior, se utilizará el Proceso de Análisis Jerárquico (AHP) y el Modelo de Valoración del Precio de los Activos Financieros (CAPM) con base en lo presentado por Martha Pachón (2013) en “Modelo alternativo para calcular el costo de los recursos propios”.

A Jump Telegraph Model for Option Pricing

In this paper we introduce a financial market model based on continuos time random motions with alternanting constant velocities and with jumps ocurring when the velocity switches. if jump directions are in the certain corresondence with the velocity directions of the underlyng random motion with respect to the interest rate, the model is free of arbitrage. The replicating strategies for options are constructed in details. Closed form formulas for the opcion prices are obtained.

Post-neoliberal electricity market ‘re-reforms’ in Argentina: Diverging from market prescriptions?

This paper focuses upon the policy and institutional change that has taken place within the Argentine electricity market since the country’s economic and social crisis of 2001/2. As one of the first less developed countries (LDCs) to liberalise and privatise its electricity industry, Argentina has since moved away from the orthodox market model after consumer prices were frozen by the Government in early 2002 when the national currency was devalued by 70%. Although its reforms were widely praised during the 1990s, the electricity market has undergone a number of interventions, ostensibly to keep consumer prices low and to avert the much-discussed energy ‘crisis’ caused by a dearth of new investment combined with rising demand levels. This paper explores how the economic crisis and its consequences have both enabled and legitimised these policy and institutional amendments, while drawing upon the specifics of the post-neoliberal market ‘re-reforms’ to consider the extent to which the Government appears to be moving away from market-based prescriptions. In addition, this paper contributes to sector-specific understandings of how, despite these changes, neoliberal ideas and assumptions continue to dominate Argentine public policy well beyond the postcrisis era.

Systematic property risk: quantifying UK property betas 1983-2005

The increased frequency in reporting UK property performance figures, coupled with the acceptance of the IPD database as the market standard, has enabled property to be analysed on a comparable level with other more frequently traded assets. The most widely utilised theory for pricing financial assets, the Capital Asset Pricing Model (CAPM), gives market (systematic) risk, beta, centre stage. This paper seeks to measure the level of systematic risk (beta) across various property types, market conditions and investment holding periods. This paper extends the authors’ previous work on investment holding periods and how excess returns (alpha) relate to those holding periods. We draw on the uniquely constructed IPD/Gerald Eve transactions database, containing over 20,000 properties over the period 1983-2005. This research allows us to confirm our initial findings that properties held over longer periods perform in line with overall market performance. One implication of this is that over the long-term performance may be no different from an index tracking approach.

Judgments, forecasts and decisions: an analysis of fund managers over time

Decision theory is the study of models of judgement involved in, and leading to, deliberate and (usually) rational choice. In real estate investment there are normative models for the allocation of assets. These asset allocation models suggest an optimum allocation between the respective asset classes based on the investors’ judgements of performance and risk. Real estate is selected, as other assets, on the basis of some criteria, e.g. commonly its marginal contribution to the production of a mean variance efficient multi asset portfolio, subject to the investor’s objectives and capital rationing constraints. However, decisions are made relative to current expectations and current business constraints. Whilst a decision maker may believe in the required optimum exposure levels as dictated by an asset allocation model, the final decision may/will be influenced by factors outside the parameters of the mathematical model. This paper discusses investors' perceptions and attitudes toward real estate and highlights the important difference between theoretical exposure levels and pragmatic business considerations. It develops a model to identify “soft” parameters in decision making which will influence the optimal allocation for that asset class. This “soft” information may relate to behavioural issues such as the tendency to mirror competitors; a desire to meet weight of money objectives; a desire to retain the status quo and many other non-financial considerations. The paper aims to establish the place of property in multi asset portfolios in the UK and examine the asset allocation process in practice, with a view to understanding the decision making process and to look at investors’ perceptions based on an historic analysis of market expectation; a comparison with historic data and an analysis of actual performance.

The impact of livestock assets among indigenous communities: findings from a comparative model in Bolivia

Measuring poverty has occupied a lot of space in the development discourse. Over the years a number of approaches have been offered to capture the experience of what it means to be poor. However, latterly such approaches often ignore core assets. Indeed, the comparative impact of livestock vs. other core assets such as land and education on poverty has not been well explored. Therefore, the authors created an 'asset impact model' to examine changes to both tangible and intangible assets at the household level, with a particular focus on gender and ethnicity among communities residing in the Bolivian Altiplano. The simple model illustrates that for indigenous women, a 20 per cent increase in the livestock herd has the same impact on household income as increasing the education levels by 20 per cent and household land ownership by 5 per cent. The study illustrates the potential role of a productive, tangible asset, i.e. livestock, on poverty reduction in the short term. The policy implications of supporting asset-focused measures of poverty are discussed.

Implementation of a new urban energy budget scheme into MetUM. Part II: Validation against observations and model intercomparison

In the first part of this article, we introduced a new urban surface scheme, the Met Office – Reading Urban Surface Exchange Scheme (MORUSES), into the Met Office Unified Model (MetUM) and compared its impact on the surface fluxes with respect to the current urban scheme. In this second part, we aim to analyze further the reasons behind the differences. This analysis is conducted by a comparison of the performance of the two schemes against observations and against a third model, the Single Column Reading Urban model (SCRUM). The key differences between the three models lie in how each model incorporates the heat stored in the urban fabric and how the surface-energy balance is coupled to the underlying substrate. The comparison of the models with observations from Mexico City reveals that the performance of MORUSES is improved if roof insulation is included by minimizing the roof thickness. A comparison of MORUSES and SCRUM reveals that, once insulation is included within MORUSES, these two models perform equally well against the observations overall, but that there are differences in the details of the simulations at the roof and canyon level. These differences are attributed to the different representations of the heat-storage term, specifically differences in the dominant frequencies captured by the urban canopy and substrate, between the models. These results strongly suggest a need for an urban model intercomparison exercise. Copyright © 2010 Royal Meteorological Society and Crown Copyright

The simulation of the opposing fluxes of latent heat and CO2 over various land-use types: coupling a gas exchange model to a mesoscale atmospheric model

A mesoscale meteorological model (FOOT3DK) is coupled with a gas exchange model to simulate surface fluxes of CO2 and H2O under field conditions. The gas exchange model consists of a C3 single leaf photosynthesis sub-model and an extended big leaf (sun/shade) sub-model that divides the canopy into sunlit and shaded fractions. Simulated CO2 fluxes of the stand-alone version of the gas exchange model correspond well to eddy-covariance measurements at a test site in a rural area in the west of Germany. The coupled FOOT3DK/gas exchange model is validated for the diurnal cycle at singular grid points, and delivers realistic fluxes with respect to their order of magnitude and to the general daily course. Compared to the Jarvis-based big leaf scheme, simulations of latent heat fluxes with a photosynthesis-based scheme for stomatal conductance are more realistic. As expected, flux averages are strongly influenced by the underlying land cover. While the simulated net ecosystem exchange is highly correlated with leaf area index, this correlation is much weaker for the latent heat flux. Photosynthetic CO2 uptake is associated with transpirational water loss via the stomata, and the resulting opposing surface fluxes of CO2 and H2O are reproduced with the model approach. Over vegetated surfaces it is shown that the coupling of a photosynthesis-based gas exchange model with the land-surface scheme of a mesoscale model results in more realistic simulated latent heat fluxes.

Multi-site evaluation of an urban land-surface model: intra-urban heterogeneity, seasonality and parameter complexity requirements

An extensive off-line evaluation of the Noah/Single Layer Urban Canopy Model (Noah/SLUCM) urban land-surface model is presented using data from 15 sites to assess (1) the ability of the scheme to reproduce the surface energy balance observed in a range of urban environments, including seasonal changes, and (2) the impact of increasing complexity of input parameter information. Model performance is found to be most dependent on representation of vegetated surface area cover; refinement of other parameter values leads to smaller improvements. Model biases in net all-wave radiation and trade-offs between turbulent heat fluxes are highlighted using an optimization algorithm. Here we use the Urban Zones to characterize Energy partitioning (UZE) as the basis to assign default SLUCM parameter values. A methodology (FRAISE) to assign sites (or areas) to one of these categories based on surface characteristics is evaluated. Using three urban sites from the Basel Urban Boundary Layer Experiment (BUBBLE) dataset, an independent evaluation of the model performance with the parameter values representative of each class is performed. The scheme copes well with both seasonal changes in the surface characteristics and intra-urban heterogeneities in energy flux partitioning, with RMSE performance comparable to similar state-of-the-art models for all fluxes, sites and seasons. The potential of the methodology for high-resolution atmospheric modelling application using the Weather Research and Forecasting (WRF) model is highlighted. This analysis supports the recommendations that (1) three classes are appropriate to characterize the urban environment, and (2) that the parameter values identified should be adopted as default values in WRF.

Speculative bubbles and the cross-sectional variation in stock returns

Evidence suggests that rational, periodically collapsing speculative bubbles may be pervasive in stock markets globally, but there is no research that considers them at the individual stock level. In this study we develop and test an empirical asset pricing model that allows for speculative bubbles to affect stock returns. We show that stocks incorporating larger bubbles yield higher returns. The bubble deviation, at the stock level as opposed to the industry or market level, is a priced source of risk that is separate from the standard market risk, size and value factors. We demonstrate that much of the common variation in stock returns that can be attributable to market risk is due to the co-movement of bubbles rather than being driven by fundamentals.

Exploring strategies for coupled 4D-Var data assimilation using an idealised atmosphere-ocean model

Operational forecasting centres are currently developing data assimilation systems for coupled atmosphere-ocean models. Strongly coupled assimilation, in which a single assimilation system is applied to a coupled model, presents significant technical and scientific challenges. Hence weakly coupled assimilation systems are being developed as a first step, in which the coupled model is used to compare the current state estimate with observations, but corrections to the atmosphere and ocean initial conditions are then calculated independently. In this paper we provide a comprehensive description of the different coupled assimilation methodologies in the context of four dimensional variational assimilation (4D-Var) and use an idealised framework to assess the expected benefits of moving towards coupled data assimilation. We implement an incremental 4D-Var system within an idealised single column atmosphere-ocean model. The system has the capability to run both strongly and weakly coupled assimilations as well as uncoupled atmosphere or ocean only assimilations, thus allowing a systematic comparison of the different strategies for treating the coupled data assimilation problem. We present results from a series of identical twin experiments devised to investigate the behaviour and sensitivities of the different approaches. Overall, our study demonstrates the potential benefits that may be expected from coupled data assimilation. When compared to uncoupled initialisation, coupled assimilation is able to produce more balanced initial analysis fields, thus reducing initialisation shock and its impact on the subsequent forecast. Single observation experiments demonstrate how coupled assimilation systems are able to pass information between the atmosphere and ocean and therefore use near-surface data to greater effect. We show that much of this benefit may also be gained from a weakly coupled assimilation system, but that this can be sensitive to the parameters used in the assimilation.

Understanding the link between single cell and population scale responses of Escherichia coli in differing ligand gradients

We formulate an agent-based population model of Escherichia coli cells which incorporates a description of the chemotaxis signalling cascade at the single cell scale. The model is used to gain insight into the link between the signalling cascade dynamics and the overall population response to differing chemoattractant gradients. Firstly, we consider how the observed variation in total (phosphorylated and unphosphorylated) signalling protein concentration affects the ability of cells to accumulate in differing chemoattractant gradients. Results reveal that a variation in total cell protein concentration between cells may be a mechanism for the survival of cell colonies across a wide range of differing environments. We then study the response of cells in the presence of two different chemoattractants.In doing so we demonstrate that the population scale response depends not on the absolute concentration of each chemoattractant but on the sensitivity of the chemoreceptors to their respective concentrations. Our results show the clear link between single cell features and the overall environment in which cells reside.