The composite lognormal-GPD models (LN-GPD) enjoys both merits from log-normality for the body of distribution and GPD for the thick tailedness of the observation. However, in the estimation perspective, LN-GPD model performs poorly due to numerical instability. Therefore, a two-stage procedure, that estimates threshold first then estimates other parameters later, is a natural method to consider. This paper considers five nonparametric threshold estimation methods widely used in extreme value theory and compares their performance in LN-GPD parameter estimation. A simulation study reveals that simultaneous maximum likelihood estimation performs good in threshold estimation, but very poor in tail index estimation. However, the nonparametric method performs good in tail index estimation, but introduced bias in threshold estimation. Our method is illustrated to the service time of an Israel bank call center and shows that the LN-GPD model fits better than LN or GPD model alone.
VaR is used extensively as a tool for risk management by financial institutions. For convenience, the normal distribution is usually assumed for the measurement of VaR, but recently the method using extreme value theory is attracted for more accurate VaR estimation. So far, GEV and GPD models are used for probability models of EVT for the VaR estimation. In this paper, the PP model is suggested for improved VaR estimation as compared to the traditonal EV models such as GEV and GPD models. In view of the stochastic process, the PP model is regarded as a generalized model which include GEV and GPD models. In the empirical analysis, the PP model is shown to be superior to GEV and GPD models for the performance of VaR estimation.
The composite lognormal-generalized Pareto distribution (LN-GPD) is a mixture of right-truncated lognormal and GPD for a given threshold value. Scollnik (Scandinavian Actuarial Journal, 2007, 20-33, 2007) shows that the composite LN-GPD is adequate to describe body distribution and heavy-tailedness. This paper considers time-varying modeling of the LN-GPD based on local polynomial maximum likelihood estimation. Time-varying model provides significant detailed information of time dependent data, hence it can be applied to disciplines such as service engineering for staffing and resources management. Our work also extends to Beirlant and Goegebeur (Journal of Multivariate Analysis, 89, 97-118, 2004) in the sense of losing no data by including truncated lognormal distribution. Our proposed method is shown to perform adequately in simulation. Real data application to the service time of the Israel bank call center shows interesting findings on the staffing policy.
Investors mainly use PER and PBR among financial ratios for valuation and investment decision-making. I conduct an analysis of two basic financial ratios from a statistical perspective. Financial ratios contain key accounting numbers which reflect firm fundamentals and are useful for valuation or risk analysis such as enterprise credit evaluation and default prediction. The distribution of financial data tends to be extremely heavy-tailed, and PER and PBR show exceedingly high level of kurtosis and their extreme cases often contain significant information on financial risk. In this respect, Extreme Value Theory is required to fit its right tail more precisely. I introduce not only GPD but exGPD. GPD is conventionally preferred model in Extreme Value Theory and exGPD is log-transformed distribution of GPD. exGPD has recently proposed as an alternative of GPD(Lee and Kim, 2019). First, I conduct a simulation for comparing performances of the two distributions using the goodness of fit measures and the estimation of 90-99% percentiles. I also conduct an empirical analysis of Information Technology firms in Korea. Finally, exGPD shows better performance especially for PBR, suggesting that exGPD could be an alternative for GPD for the analysis of financial ratios.
Generalized Pareto distribution (GPD) is frequently applied in hydrologic extreme value analysis. The main objective of statistics of extremes is the prediction of rare events, and the primary problem has been the estimation of the threshold and the exceedances which were difficult without an accurate method of calculation. In this paper, to obtain the threshold or the exceedances, four methods were considered. For this comparison a GPD model was used to estimate parameters and quantiles for the seven durations (1, 2, 3, 6, 12, 18 and 24 hours) and the ten return periods (2, 3, 5, 10, 20, 30, 50, 70, 80 and 100 years). The parameters and quantiles of the three-parameter generalized Pareto distribution were estimated with three methods (MOM, ML and PWM). To estimate the degree of fit, three methods (K-S, CVM and A-D test) were performed and the relative root mean squared error (RRMSE) was calculated for a Monte Carlo generated sample. Then the performance of these methods were compared with the objective of identifying the best method from their number.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2008.05a
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pp.1053-1057
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2008
본 연구에서는 산악형 강수 해석을 위해 제주도내 강우관측 자료를 이용하여 확률강우량 산정 및 고도와의 선형회귀분석을 수행하였다. 제주도내 강우관측 자료는 기상관서 4개소 및 AWS(Automatic Weather System, 자동기상관측소) 13개소의 자료를 활용하였다. 확률강우량 산정시 AWS 강우관측 자료는 AMS(Annual Maximum Series, 연 최대치 계열) 모형을 적용하기에는 자료기간이 충분하지 않으므로 짧은 자료기간에 적합한 PDS(Partial Duration Series, 부분 기간치 계열) 모형을 적용하였다. 따라서 본 연구에서는 PDS의 대표적인 분포형인 GPD(Generalized Pareto Distribution)를 적용하여 지속시간별 확률강우량을 산정하였다. 산정된 지속시간별 확률강우량과 고도와의 관계를 확인하기 위하여 선형회귀분석을 수행하였다. 회귀분석 결과 확률강우량은 고도가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였다. 또한, 재현기간이 길어질수록 고도에 따른 확률강우량 증가율도 증가하였다. 다만, 재현기간과 관계없이 지속시간이 짧을 경우 확률강우량과 고도와의 선형 관계는 약해지는 것으로 나타났다.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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v.27
no.6
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pp.1661-1671
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2016
Risk analysis is a systematic study of uncertainties and risks we encounter in business, engineering, public policy, and many other areas. Value at Risk (VaR) is one of the most widely used risk measurements in risk management. In this paper, the Korean Composite Stock Price Index data has been utilized to model the VaR employing the classical ARMA (1,1)-GARCH (1,1) models with normal, t, generalized hyperbolic, and generalized pareto distributed errors. The aim of this paper is to compare the performance of each model in estimating the VaR. The performance of models were compared in terms of the number of VaR violations and Kupiec exceedance test. The GARCH-GPD likelihood ratio unconditional test statistic has been found to have the smallest value among the models.
This paper conducts a statistical analysis of extreme values for both daily log-returns and daily negative log-returns, which are computed using a collection of KOSPI data from January 3, 1998 to August 31, 2011. The Poisson-GPD model is used as a statistical analysis model for extreme values and the maximum likelihood method is applied for the estimation of parameters and extreme quantiles. To the Poisson-GPD model is also added the Bayesian method that assumes the usual noninformative prior distribution for the parameters, where the Markov chain Monte Carlo method is applied for the estimation of parameters and extreme quantiles. According to this analysis, both the maximum likelihood method and the Bayesian method form the same conclusion that the distribution of the log-returns has a shorter right tail than the normal distribution, but that the distribution of the negative log-returns has a heavier right tail than the normal distribution. An advantage of using the Bayesian method in extreme value analysis is that there is nothing to worry about the classical asymptotic properties of the maximum likelihood estimators even when the regularity conditions are not satisfied, and that in prediction it is effective to reflect the uncertainties from both the parameters and a future observation.
Lee, Jeong Jin;Kim, Nam Hee;Kwon, Hye Ji;Kim, Yongku
The Korean Journal of Applied Statistics
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v.27
no.6
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pp.947-958
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2014
Understanding extreme precipitation events is very important for flood planning purposes. Especially, the r-year return level is a common measure of extreme events. In this paper, we present a spatial analysis of precipitation return level using hierarchical Bayesian modeling. For intensity, we model annual maximum daily precipitations and daily precipitation above a high threshold at 62 stations in Korea with generalized extreme value(GEV) and generalized Pareto distribution(GPD), respectively. The spatial dependence among return levels is incorporated to the model through a latent Gaussian process of the GEV and GPD model parameters. We apply the proposed model to precipitation data collected at 62 stations in Korea from 1973 to 2011.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.36
no.5
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pp.791-803
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2016
Recently, frequency of extreme rainfall events in South Korea has been substantially increased due to the enhanced climate variability. Korea is prone to flooding due to being surrounded by mountains, along with high rainfall intensity during a short period. In the past three decades, an increase in the frequency of heavy rainfall events has been observed due to enhanced climate variability and climate change. This study aimed to analyze extreme rainfalls informed by their frequency of occurrences using a long-term rainfall data. In this respect, we developed a Poisson-Generalized Pareto Distribution (Poisson-GPD) based rainfall frequency method which allows us to simultaneously explore changes in the amount and exceedance probability of the extreme rainfall events defined by different thresholds. Additionally, this study utilized a Bayesian approach to better estimate both parameters and their uncertainties. We also investigated the synoptic patterns associated with the extreme events considered in this study. The results showed that the Poisson-GPD based design rainfalls were rather larger than those of based on the Gumbel distribution. It seems that the Poisson-GPD model offers a more reasonable explanation in the context of flood safety issue, by explicitly considering the changes in the frequency. Also, this study confirmed that low and high pressure system in the East China Sea and the central North Pacific, respectively, plays crucial roles in the development of the extreme rainfall in South Korea.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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