馬 勇,潘冬濤,曾兆祥
(1.湖南大學(xué) 金融與統(tǒng)計(jì)學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410079; 2.中南林業(yè)科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410004)*
在全球金融市場(chǎng)中,美元和原油均是十分重要的宏觀經(jīng)濟(jì)變量:前者是當(dāng)今世界上影響力最大的國(guó)際貨幣,后者則是當(dāng)今世界上最重要的能源之一。由于原油價(jià)格的劇烈波動(dòng)會(huì)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)造成重大影響,因此,有必要對(duì)原油價(jià)格進(jìn)行研究,以便更好地對(duì)價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制。鑒于美元是原油的定價(jià)貨幣,美元指數(shù)與原油價(jià)格之間存在著天然的聯(lián)系,故美元指數(shù)與原油價(jià)格之間的關(guān)系便成為了學(xué)者們關(guān)注的重點(diǎn)之一。理論上,美元指數(shù)與原油價(jià)格呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。Austvik(1987)從需求的角度解釋了美元與原油價(jià)格的負(fù)相關(guān)關(guān)系[1]。此外,對(duì)于其負(fù)相關(guān)關(guān)系還可以從供給角度、投資角度以及貨幣政策角度進(jìn)行解釋[2,3]。實(shí)證上,大部分研究發(fā)現(xiàn),美元與原油價(jià)格的相關(guān)性為負(fù)[4-6]。此外,吳麗麗(2015)研究發(fā)現(xiàn),它們之間的相關(guān)性與失業(yè)率密切相關(guān)[7]。除了相關(guān)性以外,美元指數(shù)和原油價(jià)格波動(dòng)率間的關(guān)系也是學(xué)者們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。大部分研究發(fā)現(xiàn),美元與原油價(jià)格存在明顯的單向或雙向波動(dòng)溢出效應(yīng)[8-12],但個(gè)別研究發(fā)現(xiàn)其波動(dòng)溢出效應(yīng)不明顯[13]。
上述研究旨在利用計(jì)量模型構(gòu)建美元指數(shù)和原油價(jià)格的動(dòng)態(tài)交互變化的過(guò)程,通過(guò)掌握兩個(gè)市場(chǎng)價(jià)格和波動(dòng)率的變化規(guī)律來(lái)達(dá)到控制風(fēng)險(xiǎn)的目的。但是,美元指數(shù)和原油價(jià)格除了連續(xù)變化以外,有時(shí)還會(huì)發(fā)生暴漲暴跌。由于目前對(duì)美元指數(shù)和原油價(jià)格的研究大部分是關(guān)于相關(guān)性和波動(dòng)溢出效應(yīng),而對(duì)于暴漲暴跌這種跳躍現(xiàn)象則鮮有研究。Li等(2017)指出,有必要對(duì)油價(jià)與匯率之間的跳躍溢出進(jìn)行實(shí)證分析,因?yàn)橛绊懨涝氖录赡芡瑫r(shí)影響石油和非美元貨幣的價(jià)格,且在嚴(yán)重依賴(lài)石油的經(jīng)濟(jì)體中,匯率與油價(jià)之間可能存在很強(qiáng)的相關(guān)性[14]。因此,研究美元指數(shù)和原油價(jià)格的暴漲暴跌現(xiàn)象,無(wú)論是對(duì)于理解美元指數(shù)和原油價(jià)格的跳躍機(jī)制,還是對(duì)控制美元指數(shù)和原油價(jià)格的跳躍風(fēng)險(xiǎn)都十分必要。然而,普通的GARCH類(lèi)模型雖能較好地刻畫(huà)資產(chǎn)價(jià)格波動(dòng)率的變化特點(diǎn),但在解釋資產(chǎn)價(jià)格的跳躍現(xiàn)象上存在局限性。為了解決該問(wèn)題,一種做法是在GARCH類(lèi)模型中加入跳躍項(xiàng)來(lái)識(shí)別資產(chǎn)價(jià)格中的跳躍,這種包含跳躍的GARCH模型被稱(chēng)為混合GARCH跳躍模型[15-18];另一種做法是基于Anderson等(2001, 2007)提出的已實(shí)現(xiàn)波動(dòng)率模型及跳躍判別方法[19,20],采用高頻數(shù)據(jù)研究資產(chǎn)價(jià)格的跳躍[21,22]。
從目前已有的文獻(xiàn)來(lái)看,基于低頻數(shù)據(jù)的資產(chǎn)跳躍研究主要還是采用混合GARCH跳躍模型。然而,沐年國(guó)(2007)認(rèn)為,混合GARCH跳躍模型在處理跳躍數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)過(guò)程失真[23]。一種防止失真的方法是將跳躍事件與波動(dòng)率過(guò)程進(jìn)行分離,單獨(dú)對(duì)跳躍事件進(jìn)行研究。因此,本文采用兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的Hawkes過(guò)程單獨(dú)對(duì)美元指數(shù)和原油價(jià)格的暴漲暴跌進(jìn)行建模。Hawkes過(guò)程最早由Hawkes在1971年提出,與一般的點(diǎn)過(guò)程(例如泊松過(guò)程)不同的是,Hawkes過(guò)程假定各事件之間是相互影響而不是獨(dú)立的[24]。已經(jīng)發(fā)生的事件會(huì)加大新的事件發(fā)生的強(qiáng)度,使得新的事件發(fā)生的可能性增大。因此,Hawkes過(guò)程作為點(diǎn)過(guò)程同樣能夠像多元混合GARCH跳躍模型一樣捕捉到金融市場(chǎng)上的跳躍聚集和跳躍關(guān)聯(lián)。此外,與泊松過(guò)程相比,Hawkes過(guò)程能更好地描述現(xiàn)實(shí)世界中極端事件的發(fā)生,因而其在經(jīng)濟(jì)金融領(lǐng)域也逐漸受到重視[25,26]。
由于美元指數(shù)和原油價(jià)格的暴漲暴跌為兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的Hawkes過(guò)程,故標(biāo)值點(diǎn)過(guò)程{(ti,n,ri,n)}對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度過(guò)程為:
(1)
其中I為示性函數(shù),fi,j(x)為暴漲暴跌幅度的概率密度。根據(jù)極值理論[27],對(duì)于平穩(wěn)過(guò)程{ri(t)},i=1,2,當(dāng)暴漲閾值和暴跌閾值的絕對(duì)值足夠大時(shí),暴漲和暴跌幅度均近似服從廣義帕累托分布,即:
x≥ui,j;i=1,2;j=1,2
(2)
并且對(duì)i=1,2,有:
(3)
下面,采用極大似然估計(jì)方法(MLE)來(lái)估計(jì)模型的參數(shù)。設(shè)樣本的時(shí)間區(qū)間為[0,T],則模型的對(duì)數(shù)似然函數(shù)為:
(4)
其中式(4)右邊的第一項(xiàng)和第二項(xiàng)分別用于估計(jì)廣義帕累托分布和地面強(qiáng)度過(guò)程中的參數(shù)。結(jié)合式(3)~(5),通過(guò)最大化對(duì)數(shù)似然函數(shù)即可得出模型中的參數(shù)估計(jì)值。
(5)
對(duì)于模型的擬合優(yōu)度檢驗(yàn),一是檢驗(yàn)暴漲暴跌幅度的樣本分布是否符合廣義帕累托分布,二是檢驗(yàn)暴漲暴跌的樣本強(qiáng)度過(guò)程是否符合Hawkes過(guò)程。對(duì)于第一個(gè)檢驗(yàn),可通過(guò)繪制序列{|ri,n|}與所擬合的廣義帕累托分布的QQ圖來(lái)進(jìn)行判斷。對(duì)于第二個(gè)檢驗(yàn),若假設(shè)在樣本期間[0,T]內(nèi)發(fā)生的美元指數(shù)和原油價(jià)格的暴漲暴跌分別為N1和N2次,則可構(gòu)造出以下轉(zhuǎn)化過(guò)程:
(6)
其中n=1,2,…,Ni;i=1,2。上述轉(zhuǎn)化時(shí)間序列{τi,n}稱(chēng)為余數(shù)過(guò)程,且由于暴漲暴跌均由Hawkes過(guò)程產(chǎn)生,因而每個(gè)余數(shù)過(guò)程均為單位強(qiáng)度的泊松過(guò)程,其差分序列{τi,n-τi,n-1}一致服從單位均值的指數(shù)分布[28]。因此,第二個(gè)檢驗(yàn)等價(jià)于檢驗(yàn)樣本余數(shù)過(guò)程的差分序列是否來(lái)自單位均值的指數(shù)分布,這同樣可通過(guò)繪制QQ圖來(lái)進(jìn)行判斷。
本文采用貿(mào)易加權(quán)的美元指數(shù)和布倫特原油價(jià)格的日(對(duì)數(shù))收益率作為研究的樣本,樣本選取的時(shí)間范圍為1997年1月1日至2016年12月31日,共5218個(gè)數(shù)據(jù),其中美元指數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)源于湯森路透數(shù)據(jù)庫(kù),原油價(jià)格數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)能源信息署網(wǎng)站。美元指數(shù)與原油價(jià)格的歷史走勢(shì)如圖1所示。從圖1可以看出,美元指數(shù)和布倫特原油的走勢(shì)存在著明顯的急劇漲跌,且這種急劇漲跌傾向于同時(shí)發(fā)生。
圖1 美元指數(shù)和原油價(jià)格的歷史走勢(shì)
從表1可知,美元指數(shù)和原油價(jià)格的收益率均具有左偏、尖峰厚尾的特點(diǎn),且美元指數(shù)收益率的波動(dòng)要小于原油價(jià)格收益率的波動(dòng)。要對(duì)美元指數(shù)和原油價(jià)格的暴漲暴跌進(jìn)行建模,就必須先確定暴漲暴跌閾值的大小。對(duì)于閾值的設(shè)定,一是當(dāng)所有樣本的分布都接近時(shí),可設(shè)定一個(gè)固定的閾值,然后對(duì)所有樣本均采用該閾值[29];二是當(dāng)每個(gè)樣本的分布有所差異時(shí),可以設(shè)定一個(gè)概率值,然后以其所對(duì)應(yīng)的分位數(shù)作為閾值[30]。由于美元指數(shù)和原油價(jià)格收益率的分布有較大差異,故采用第二種方法。我們以美元指數(shù)和原油價(jià)格收益率樣本的98.5%分位數(shù)分別作為其暴漲的閾值,相應(yīng)的閾值分別為1.149%和5.426%;以美元指數(shù)和原油價(jià)格收益率樣本的1.5%分位數(shù)分別作為其暴跌的閾值,相應(yīng)的閾值分別為-1.189%和-5.129%。可以得出,美元指數(shù)在樣本期間內(nèi)共發(fā)生了79次暴漲和79次暴跌,原油價(jià)格在樣本期間內(nèi)發(fā)生了76次暴漲和76次暴跌。從圖2中可以看出,在2008年金融危機(jī)發(fā)生期間,美元指數(shù)和原油價(jià)格的暴漲暴跌均呈現(xiàn)出明顯的跳躍聚集特點(diǎn)。此外,在2010-2014年,美元指數(shù)存在著明顯的暴漲暴跌現(xiàn)象,而這一期間內(nèi)原油價(jià)格的變化則相對(duì)平穩(wěn),這表明美元指數(shù)與原油價(jià)格的暴漲暴跌并非完全是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
表2給出了美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌幅度所對(duì)應(yīng)的廣義帕累托分布參數(shù)的估計(jì)值,圖3為對(duì)應(yīng)擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的QQ圖。從圖3可以看出,美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌幅度的經(jīng)驗(yàn)分布均接近于對(duì)應(yīng)的廣義帕累托分布,表明廣義帕累托分布能夠較好地?cái)M合美元指數(shù)和原油價(jià)格的暴漲暴跌幅度。此外,從圖4可以看出,美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌所對(duì)應(yīng)的余數(shù)過(guò)程差分序列的經(jīng)驗(yàn)分布均接近于均值為1的指數(shù)分布,表明Hawkes過(guò)程能較好地模擬美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌的發(fā)生。
表1 美元指數(shù)和原油價(jià)格收益率的基本統(tǒng)計(jì)量
表2 廣義帕累托分布的參數(shù)估計(jì)值
表3 地面強(qiáng)度過(guò)程的參數(shù)估計(jì)值
圖2 美元指數(shù)和原油價(jià)格的暴漲暴跌幅度
從表3可知,θ1,1和θ1,2明顯大于λ1,表明美元指數(shù)的暴漲暴跌存在著明顯的自我刺激效應(yīng)和交叉刺激效應(yīng),即無(wú)論是美元指數(shù)還是原油價(jià)格暴漲暴跌的發(fā)生都會(huì)刺激美元指數(shù)新一輪的暴漲暴跌。同時(shí),θ1,1大于θ1,2,δ1,1大于δ1,2,表明美元指數(shù)暴漲暴跌的自我刺激效應(yīng)比交叉刺激效應(yīng)更強(qiáng)。另外,θ2,2明顯大于λ2,表明原油價(jià)格的暴漲暴跌同樣存在著明顯的自我刺激效應(yīng);但由于θ2,1略小于λ2,δ2,1較小且美元指數(shù)暴漲暴跌的幅度最大不超過(guò)2%,故原油價(jià)格暴漲暴跌的交叉刺激效應(yīng)較弱,美元指數(shù)暴漲暴跌的發(fā)生對(duì)原油價(jià)格暴漲暴跌的刺激不是很明顯。這說(shuō)明美元指數(shù)與原油價(jià)格暴漲暴跌的交叉刺激作用具有非對(duì)稱(chēng)性。上述結(jié)果解釋了圖2中美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌的聚集現(xiàn)象,以及兩者間并非完全對(duì)應(yīng)的情況——由于原油價(jià)格的暴漲暴跌只能對(duì)美元指數(shù)的暴漲暴跌產(chǎn)生明顯的單向刺激,故當(dāng)原油價(jià)格發(fā)生暴漲暴跌時(shí),美元指數(shù)也會(huì)大概率發(fā)生暴漲暴跌,而反之不然。此外,η1,2大于η1,1,η2,1大于η2,2,表明無(wú)論是美元指數(shù)還是原油價(jià)格,暴漲暴跌的自我刺激效應(yīng)比起交叉刺激效應(yīng)持續(xù)的時(shí)間都更長(zhǎng)。從圖5中可以看出,無(wú)論是美元指數(shù)還是原油價(jià)格,當(dāng)暴漲暴跌發(fā)生時(shí),其地面強(qiáng)度會(huì)受到刺激而瞬間上升,之后隨著時(shí)間推移逐步下降,直到下一次暴漲暴跌的發(fā)生。
圖3 廣義帕累托分布對(duì)美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌幅度的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)對(duì)應(yīng)的QQ圖
圖4 Hawkes過(guò)程對(duì)美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)對(duì)應(yīng)的QQ圖
本文通過(guò)改變閾值大小檢驗(yàn)?zāi)P偷姆€(wěn)健性。令美元指數(shù)和原油價(jià)格的暴漲閾值分別為其收益率的98%、98.5%、99%分位數(shù),相應(yīng)的暴跌閾值分別為其收益率的2%、1.5%、1%分位數(shù)。從表4可知,當(dāng)暴漲(暴跌)閾值發(fā)生變化時(shí),廣義帕累托分布的各個(gè)估計(jì)參數(shù)的變化均不是很明顯,且估計(jì)值的符號(hào)沒(méi)有發(fā)生改變,因此,可以認(rèn)為廣義帕累托分布模型是相對(duì)穩(wěn)健的。從表5可知,當(dāng)暴漲(暴跌)閾值發(fā)生變化時(shí),λ1、θ1,1、η1,1、θ1,2、δ1,2、η1,2、λ2、δ2,2的數(shù)量級(jí)沒(méi)有發(fā)生改變,其變化不是很明顯,估計(jì)值相對(duì)穩(wěn)定;其他參數(shù)變化比較明顯。然而,無(wú)論參數(shù)如何變化,θ1,1和θ1,2大于λ1,θ1,1大于θ1,2,δ1,1大于δ1,2,θ2,1小于λ2,θ2,2大于λ2,η1,2大于η1,1以及η2,1大于η2,2總是成立。因此,可以認(rèn)為閾值變化引起的估計(jì)參數(shù)的變化并不會(huì)對(duì)模型的結(jié)論造成影響,即地面強(qiáng)度過(guò)程模型依舊是相對(duì)穩(wěn)健的。
表4 不同閾值下廣義帕累托分布的估計(jì)參數(shù)
圖5 美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌的地面強(qiáng)度過(guò)程
地面強(qiáng)度過(guò)程參數(shù)暴漲(暴跌)的閾值(以分位數(shù)對(duì)應(yīng)的百分比表示)98% (2%)98.5% (1.5%)99% (1%)λ10.000036470.000050950.00005075(0.00003593)(0.00003154)(0.00003538)θ1,10.0076260.0074590.007337(0.001367)(0.001385)(0.001397)δ1,137.1945.842.096(18.67)(24.25)(1.901)η1,10.0085120.0086370.007484(0.001437)(0.001482)(0.001461)θ1,20.0014810.0037300.006437(0.001398)(0.001066)(0.003540)δ1,20.60330.30580.2170(0.5017)(0.07866)(0.2076)η1,229.9748.4361.84(8.033)(39.53)(48.84)λ20.000067690.000079480.00009819(0.00005507)(0.00005340)(0.00008256)θ2,10.0000022390.000044740.000005241(0.0000003695)(0.00002787)(0.000001996)δ2,120.195.59957.57(0.3361)(0.8444)(14.37)η2,1936.9142.161.40(0.01163)(0.3721)(0.1067)θ2,20.010060.0076970.009886(0.001697)(0.001819)(0.001942)δ2,24.3088.2616.028(3.541)(7.341)(2.958)η2,20.0010870.0093880.01163(0.001744)(0.001601)(0.002247)
(7)
(8)
其中λ是泊松過(guò)程的估計(jì)強(qiáng)度,M為樣本總數(shù),N為樣本內(nèi)暴漲暴跌事件發(fā)生的次數(shù)。
用Hawkes過(guò)程分別對(duì)美元指數(shù)和原油價(jià)格的暴漲暴跌進(jìn)行樣本內(nèi)預(yù)測(cè),其均方根誤差分別為0.1674和0.1662;對(duì)應(yīng)的泊松過(guò)程預(yù)測(cè)的均方根誤差分別為0.1714和0.1706。可以看出,Hawkes過(guò)程對(duì)應(yīng)的均方根誤差均小于泊松過(guò)程對(duì)應(yīng)的均方根誤差,這意味著Hawkes過(guò)程對(duì)美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌的樣本內(nèi)預(yù)測(cè)能力要優(yōu)于泊松過(guò)程。由于暴漲暴跌在一天內(nèi)發(fā)生的概率十分小,因此,Hawkes過(guò)程對(duì)暴漲暴跌的單日預(yù)測(cè)能力與泊松過(guò)程相比實(shí)際上差距很小。然而,當(dāng)把預(yù)測(cè)區(qū)間擴(kuò)大時(shí), Hawkes過(guò)程與泊松過(guò)程對(duì)暴漲暴跌預(yù)測(cè)能力的差距就會(huì)變得十分明顯。例如,用Hawkes過(guò)程和泊松過(guò)程分別預(yù)測(cè)暴漲暴跌在一個(gè)月內(nèi)至少發(fā)生一次的概率,并與真實(shí)情況對(duì)比來(lái)計(jì)算均方根誤差。結(jié)果表明,Hawkes過(guò)程與泊松過(guò)程預(yù)測(cè)美元指數(shù)暴漲暴跌的均方根誤差分別為0.4467和0.5196,前者比后者小14.03%;而其預(yù)測(cè)原油價(jià)格暴漲暴跌的均方根誤差分別為0.4092和0.5261,前者比后者小22.22%。表明當(dāng)時(shí)間區(qū)間擴(kuò)大至一個(gè)月時(shí),Hawkes過(guò)程與泊松過(guò)程相比其在預(yù)測(cè)能力上的優(yōu)勢(shì)將更加明顯,其對(duì)美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌的樣本內(nèi)預(yù)測(cè)比起泊松過(guò)程更加準(zhǔn)確。
本文將美元指數(shù)和原油價(jià)格的暴漲暴跌單獨(dú)分離出來(lái),采用Hawkes過(guò)程來(lái)研究美元指數(shù)與原油價(jià)格暴漲暴跌的交互刺激效應(yīng)。結(jié)果表明:美元指數(shù)的暴漲暴跌具有明顯的自我刺激效應(yīng)和交叉刺激效應(yīng),而原油價(jià)格的暴漲暴跌僅存在明顯的自我刺激效應(yīng);美元指數(shù)與原油價(jià)格暴漲暴跌的交叉刺激作用具有非對(duì)稱(chēng)性。由于美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌的發(fā)生能刺激美元指數(shù)新一輪的暴漲暴跌,同時(shí)原油價(jià)格暴漲暴跌的發(fā)生還能刺激原油價(jià)格新一輪的暴漲暴跌,這就導(dǎo)致了美元指數(shù)與原油價(jià)格具有暴漲暴跌聚集的現(xiàn)象;而交叉刺激的不對(duì)稱(chēng)性使得原油價(jià)格發(fā)生暴漲暴跌時(shí),美元指數(shù)也大概率會(huì)發(fā)生暴漲暴跌,但反之則不一定成立。此外,無(wú)論是美元指數(shù)還是原油價(jià)格的暴漲暴跌,自我刺激效應(yīng)比起交叉刺激效應(yīng)持續(xù)的時(shí)間都更長(zhǎng)。同時(shí),本文發(fā)現(xiàn),Hawkes過(guò)程對(duì)美元指數(shù)和原油價(jià)格暴漲暴跌的預(yù)測(cè)能力均優(yōu)于泊松過(guò)程。
由于跳躍對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理至關(guān)重要,因此,研究美元指數(shù)與原油價(jià)格暴漲暴跌的相互作用有著重要的意義。首先,了解美元指數(shù)與原油價(jià)格暴漲暴跌的交互刺激,有助于投資者更好地理解跳躍風(fēng)險(xiǎn)在原油和美元間的傳遞方向,從而制定有效的風(fēng)險(xiǎn)防范措施。其次,美元指數(shù)與原油價(jià)格暴漲暴跌的相關(guān)性,提醒投資者應(yīng)更加謹(jǐn)慎地對(duì)待與兩者相關(guān)的資產(chǎn),要隨時(shí)掌握美元和原油相關(guān)的信息,采取有效手段規(guī)避兩者同時(shí)跳躍時(shí)所帶來(lái)的可能的巨大損失。最后,在跳躍事件發(fā)生時(shí),政策制定者應(yīng)及時(shí)采取有效的風(fēng)險(xiǎn)管理手段來(lái)控制這種跳躍風(fēng)險(xiǎn)的跨市場(chǎng)傳播。尤其是原油價(jià)格發(fā)生暴漲暴跌時(shí),更應(yīng)防止其向外匯市場(chǎng)傳染,以降低跳躍事件所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)沖擊。
財(cái)經(jīng)理論與實(shí)踐2018年6期