Analysis of Stock Market Indices and Regimes on Commodity Markets

Elena Kuchina

Doctoral thesis

Analýza indexů akciových trhů a režimů na komoditních trzích

Abstract:

Disertační práce se zaměřuje na identifikaci typických scénářů vzájemných vztahů mezi akciovými trhy s přihlednutím k různým režimům na komoditních trzích. Pro nalezené scénáře byly navrženy investiční doporučení. S ohledem na různé režimy, kterými komoditní trhy procházejí, a na vzájemnou provázanost mezi akciovými trhy během různých situací na komoditních trzích, bylo analyzováno šest scénářů vzájemných vztahů mezi akciovými trhy. Bylo ukázano, že v době nejvíce nestabilního období, kdy vysoce volatilní stav převládá současně na energetickém trhu, na trhu drahých kovů a na neenergetickém komoditním trhu, se celá ekonomika stává více svázaná se silnějšími vzájemnými závislostmi mezi indexy akciových trhů, a jako důsledek začínají selhávat přínosy diverzifikace. Při současné přítomnosti nízké volatility na všech třech sledovaných komoditních trzích je shoda mezi výskyty vysoce volatilních stavů většiny indexů, kromě indexů v rámci evropského trhu (DAX, CAC 40, IBEX 35), poměrně slabá. Podobně i korelace v rámci regionů a s ostatními regiony je slabší ve srovnání s jinými situacemi na komoditních trzích, takže standardní investiční strategie může být zachovována. Rovněž bylo ukázano, že provázanost mezi akciovými trhy během období vysoké volatility na energetickém trhu se liší v závislosti na zdroji ropného šoku, způsobujícím vyšší volatilitu. Skrytý Markovův model je použit k určení režimů, převládajících na různých komoditních a akciových trzích během různých časových období. K měření podobnosti akciových trhů z hlediska výskytu stavu s vysokou volatilitou na daném trhu je použit Jaccardův koeficient podobnosti. Korelace mezi akciovými trhy byla vypočtena pomocí Spearmanova korelačního koeficientu. Závěrečná část výzkumu je věnována modelovému přístupu použivanému k analýze závislosti směru pohybu hodnoty SSEC indexu na ostatních analyzovaných akciových indexech mezi dvěma obchodními dny během různých situací na komoditních trzích. Analýza závislosti byla provedena pomocí Stochastického Gradientního Boostingu.

Abstract:

The thesis focuses on the identification of the typical scenarios of the mutual relations among the stock markets considering different regimes on the commodity markets. For the identified scenarios the investment recommendations have been suggested. Considering different regimes the commodity markets go through and the mutual linkage among the stock markets during different situations on the commodity markets, six scenarios of the stock markets' mutual relations have been analyzed. It was shown that during most unstable period, when highly volatile regime prevails simultaneously on the energy, precious metals and non-energy commodity markets, the whole economy becomes to be more tied: the stock market indices demonstrate stronger interdependence, and as a consequence the benefits of diversification begin to fail. During the simultaneous presence of low volatility on all three analyzed commodity markets the agreement between occurrences of highly volatile state of most stock markets, besides the indices within the European region (DAX, CAC 40, IBEX 35), is rather weak. Similarly the correlation within regions and with other regions is weaker comparing with other situations on the commodity markets, so the standard investment strategy can be kept. It was also shown that the interdependence among the stock markets during the period of high volatility on the energy market differs depending on the source underlying the oil price shocks causing higher volatility. The regimes prevailing on the commodity and stock markets during different time periods have been detected by applying Hidden Markov Model methodology. To examine the similarity between the stock market indices in terms of highly volatile regimes' occurrences, Jaccard's similarity coefficient is employed. The correlation among the stock markets was computed by Spearman correlation coefficient. The final part of research is devoted to the model-based approach used to analyze the dependence of the movement direction of SSEC index on other stock market indices between two trading days during different situations on the commodity markets. The dependency analysis was performed by applying Stochastic Gradient Boosting methodology.

Keywords

AUC ROC, Stochastický Gradientní Boosting, Spearmanův korelační koeficient, Jaccardův koeficient podobnosti, skrytý Markovův model, index akciového trhu, komoditní trh, Informační hodnota

Keywords

Information Value, AUC ROC, Stochastic Gradient Boosting, Spearman correlation coefficient, Jaccard's similarity coefficient, hidden Markov model, commodity market, stock market index

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 6. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 2017
• Supervisor: Tomáš Cahlík
• Reader: Petr Máša, Martin Lukáčik

Vysoká škola ekonomická v Praze

Doctoral programme / field:
Kvantitativní metody v ekonomice / Ekonometrie a operační výzkum