Essays on the predictive ability of the yield curve in the aftermath of the global financial crisis: a nonlinear approach

Abstract

Several studies have established the predictive power of the yield curve, ie: the difference between long and short term bond rates and the role of asymmetries in the term structure of interest rates, in terms of real economic activity, for the U.S. and various European countries. In this thesis, we reexamine the dynamic relationship between interest rates of different maturities for two countries, USA and Germany. We study the power of the Expectation Hypothesis before and after the European economic crisis of 2008 using monthly data on , euro rates for Germany and the United States over the period January 1 1999 through August 1 2015. We find that the expectations hypothesis of the term structure (EHT) implies cointegration between interest rates of different maturities. The interest rate data with five maturities move together which is in line with the predictions of the expectations hypothesis theory. As we have shown, that the interest rate series have long run equilibrium, we investigate the short run dynamic adjustments. Relying on recent advances in econometric methodology, we allow for the underlying market linkages to be subject to regime switching effects. We found strong evidence of the presence of the nonlinearity and asymmetry in the monthly USA and Germany interest rates.Next we explored the importance of the three factors, spread, 3m interest rate and curvature, of the yield curve and also the importance of other financial indicators such as the monthly growth rate of Chicago Board Options Exchange Market Volatility Index, the OECD Composite Leading Indicators Index and the Money Supply (as measured by RM2), as leading indicators of the economic activity in forecasting future industrial production growth. Overall, when using the data series from 1985‐2000 and 1985-2007 for USA and 1999-2009 for European countries, in‐sample results suggest in many cases the yield spread, the 3M T-Bill, the curvature and the OECD index are indeed important and have significant predictive power when forecasting industrial production growth over a six month time horizon but the yield spread is not significant over a one year time horizon for the same periods.We also analyze the asymmetry in the relationship between the financial indicators, as they defined above and economic activity. In particular, linear and nonlinear (STAR) models present significant predicting industrial production respectively from 1985 to 2015. The nonlinear models appear to outperform the linear ones in the in-sample estimations as the ratio between regression standard errors evidences. Recursive out-of-sample forecasts are also implemented comparing again the linear and the nonlinear models. The Diebold-Mariano forecast accuracy tests,namely, the DM test, exhibits a significance difference between the two competing models.On the one hand, in sample forecasts using the STAR models produces more accurate values of future industrial activity of the industrial activity. On the other hand out of sample forecasts using linear models produce more significant forecasts than STAR models.The idea of evolutionary programming and genetic algorithms is inspired by natural genetic variation and selection. In financial applications, we can utilize genetic algorithms to optimize trading rules or output growth and their parameters. In our work, we investigated the forecasting performance of the TAR family nonlinear models (SETAR, STAR, LSTAR etc.) vis-à-vis well-known linear benchmarks for four Eurozone countries. Two northern countries, Germany and France and two southern countries, Italy and Spain. Moreover, we introduced a novel hybrid parameter estimation approach based on evolutionary genetic algorithms and Least Squares as opposed to well-known method of Generalized Least Squares or simple OLS, commonly used for TAR model specification and forecasting. Based on econometric and profitability criteria we confirmed the argument by Stock and Watson (2003) that forecastability is also dependent upon the optimality of the estimated parameters in-and out-of-sample. Additionally, we revealed that the hybrid evolutionary optimization method generates better forecasts for the examined output growth based on the optimal parameters produced.Our predicting results may have important implications for numerous reasons. Business firms may be helped in deciding how much capacity will be needed to meet future demand. Government agencies will be helped when forecasting budgetary surpluses or deficits and Central Banks in deciding the stance of current monetary policy. If robust forecasting is feasible as shown in our study, investors could hedge and diversify their assets, and policy-makers could dynamically adjust their policies.

Στο πρώτο δοκίμιο της διδακτορικής διατριβής, ακολουθώντας την έρευνα των Clarida et al. (2006), ερευνούμε τη δυναμική χρονική διάρθρωση της καμπύλης επιτοκίων των ΗΠΑ και της Γερμανίας χρησιμοποιώντας επιτόκια πέντε διαφορετικών περιόδων ωρίμανσης με βάση δεδομένα μηνιαίας συχνότητας μεταξύ του 1999 και 2015.Τα αποτελέσματα που προέκυψαν είναι τα ακόλουθα. Πρώτον αποδεικνύεται ότι υπάρχει μακροχρόνια σχέση ισορροπίας μεταξύ των επιτοκίων διαφορετικών περιόδων ωρίμανσης, στοιχείο που έρχεται να επιβεβαιώσει τη θεωρία προσδοκιών της καμπύλης επιτοκίων. Πιο συγκεκριμένα για τις ΗΠΑ εμφανίζονται ένα προς ένα μακροπρόθεσμες σχέσεις συνολοκλήρωσης μεταξύ του spot-next–6 month Treasury bill και του spot-next-one year Treasury yields, ενώ για την Γερμανία, τα εκτιμηθέντα μοντέλα VECM προσδιόρισαν one-to-one μακροπρόθεσμες σχέσεις συνολοκλήρωσης μεταξύ spot-next–1 month Treasury bills, spot-next–3 month Treasury bills και spot-next–6 month Treasury bills.Στη συνέχεια, παραθέτουμε τις εκτιμήσεις χρησιμοποιώντας ανάλυση με χρήση στοχαστικών κύριων συνιστωσών. Πιο συγκεκριμένα για τις ΗΠΑ, ανωμαλίες στo τρίμηνο, εξάμηνο και ετήσιο επιτόκιο φαίνεται να επηρεάζουν στατιστικά σημαντικά το ημερήσιο και μηνιαίο Treasury Bill, ενώ το εξαμηνιαίο επιτόκιο φαίνεται να επηρεάζει αρνητικά τα υπόλοιπα επιτόκια σε μακροπρόθεσμη βάση Για την Γερμανία αποδεικνύεται ότι ανωμαλίες στο ημερήσιο και ετήσιο επιτόκιο, μακροπρόθεσμα επιδρούν θετικά στα υπόλοιπα επιτόκια του συστήματος.Δεύτερον, με την χρήση ελέγχων διαχρονικής σταθερότητας των παραμέτρων των μοντέλων συνολοκλήρωσης δείχνουμε ότι τα αποτελέσματα είναι ανεξάρτητα από την επιλογή δείγματος που θα κάνουμε, με εξαίρεση μία αστάθεια των παραμέτρων των μοντέλων συνολοκλήρωσης κατά την διάρκεια της χρηματοπιστωτικής κρίσης 2007-2009.Τέλος, προσπαθώντας να μελετήσουμε τις βραχυπρόθεσμες προσαρμογές των παραμέτρων των μοντέλων συνολοκλήρωσης για τα επιτόκια των πέντε διαφορετικών περιόδων ωρίμανσης, κάνοντας χρήση μη γραμμικών μοντέλων συνολοκλήρωσης (MS-VECM), αποδεικνύεται η ύπαρξη μη γραμμικότητας στις σχέσεις μεταξύ των επιτοκίων για τις ΗΠΑ και την Γερμανία.Συνεχίζοντας, στο δεύτερο δοκίμιο της διδακτορικής διατριβής, γίνεται διερεύνηση της προβλεπτικής ικανότητας των τριών παραγόντων της δομής της καμπύλης επιτοκίων (level, slope, curvature), όπως επίσης και της προβλεπτικής ικανότητας άλλων χρηματοοικονομικών δεικτών, όπως ο μηνιαίος ρυθμός αύξησης μεταβλητότητας του Chicago Board Options Exchange Market Volatility Index, ο μηνιαίος ρυθμός αύξησης του Composite Leading Indicators Δείκτη του ΟΟΣΑ και ο μηνιαίος ρυθμός αύξησης της προσφοράς χρήματος (όπως μετράται από RM2), ως δείκτες πρόβλεψης της οικονομικής δραστηριότητας και ιδιαίτερα της μελλοντική ανάπτυξης της βιομηχανικής παραγωγής. Συνολικά, χρησιμοποιώντας δεδομένα από 1985-2000 και 1985-2007 για τις ΗΠΑ και 1999-2009 για τις ευρωπαϊκές χώρες, τα δείγμα αποτελέσματα δείχνουν σε πολλές περιπτώσεις ότι ο όρος spread των αποδόσεων, το 3M T-Bill, η καμπυλότητα και ο δείκτης του ΟΟΣΑ έχουν πράγματι σημαντική προβλεπτική ισχύ για πρόβλεψη αύξησης της βιομηχανικής παραγωγής έως έξι μηνών χρονικό ορίζοντα, αλλά ο όρος spread των αποδόσεων δεν εμφανίζει στατιστικά σημαντική προβλεπτική ικανότητα σε χρονικό ορίζοντα ενός έτους για τις ίδιες περιόδους.Φαίνεται ότι τα μη γραμμικά μοντέλα μπορούν να παράγουν πιο ακριβείς προβλέψεις, εάν ο αριθμός των παρατηρήσεων για τον καθορισμό του μοντέλου και την εκτίμηση των παραμέτρων του είναι μεγάλος και με μεγαλύτερη συχνότητα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός, ότι πιθανά κέρδη από την πρόβλεψη με μη γραμμικά μοντέλα μπορεί να μειωθούν σε μεγάλο βαθμό λόγω της εκτίμησης των παραμέτρων, όπως συζητήθηκε από τους Lundbergh και Teräsvirta (2002). Η ιδέα του εξελικτικού προγραμματισμού και των γενετικών αλγορίθμων είναι εμπνευσμένη από την φυσικά γενετική διακύμανση και επιλογή. Στις οικονομικές εφαρμογές, μπορούμε να αξιοποιήσουμε γενετικούς αλγόριθμους για τη βελτιστοποίηση των κανόνων διαπραγμάτευσης ή της αύξησης της παραγωγής και τις παραμέτρους τους. Στo τρίτο δοκίμιο , ερευνήσαμε την απόδοση πρόβλεψης της οικογένειας των TAR μη γραμμικών μοντέλων (SETAR, STAR, LSTAR κ.λπ.) έναντι των γραμμικών αυτοπαλίνδρομων μοντέλων αναφοράς (ARMA) για τέσσερις χώρες της Ευρωζώνης. Δύο βόρειες χώρες, τη Γερμανία και τη Γαλλία και δύο νότιες χώρες την Ιταλία και την Ισπανία. Επιπλέον, εισαγάγουμε μια νέα προσέγγιση εκτίμησης υβριδικών παραμέτρων με βάση την χρήση γενετικών αλγόριθμων και Ελαχίστων Τετραγώνων σε αντίθεση με την γνωστή μέθοδο των γενικευμένων ελάχιστων τετράγωνων ή απλά OLS, που χρησιμοποιούνται συνήθως για τις εκτιμήσεις των παραμέτρων των TAR μοντέλων και τις προβλέψεις την παραγωγή. Με βάση οικονομετρικά κριτήρια και κριτήρια κερδοφορίας, επιβεβαιώθηκε το επιχείρημα των Stock και Watson (2003), ότι η προβλεπτική ικανότητα ενός μοντέλου εξαρτάται από τη βελτιστοποίηση των εκτιμώμενων παραμέτρων. Επιπλέον, έχουμε αποδεικνύουμε ότι η υβριδική μέθοδος βελτιστοποίησης δημιουργεί καλύτερες προβλέψεις για την εξέταση της αύξηση της παραγωγής με βάση τις βέλτιστες παραμέτρους που παράγονται.Τα αποτελέσματά μας μπορεί να έχουν σημαντικές συνέπειες για πολλούς λόγους. Επιχειρήσεις μπορούν να βοηθηθούν στην απόφαση τους για μεγαλύτερη παραγωγή έτσι ώστε να καλύψουν μια μελλοντική αύξηση της ζήτησης. Οι κρατικές υπηρεσίες θα πρέπει να προβλέψουν τα δημοσιονομικά πλεονάσματα ή ελλείμματα και οι Κεντρικές Τράπεζες να αποφασίσουν τη στάση τους σε σχέση με την τρέχουσα νομισματική πολιτική.