A Study on the Volatility of Global Stock Markets using Markov Regime Switching model

마코브국면전환모형을 이용한 글로벌 주식시장의 변동성에 대한 연구

This study examined the structural changes and volatility in the global stock markets using a Markov Regime Switching ARCH model developed by the Hamilton and Susmel (1994). Firstly, the US, Italy and Ireland showed that variance in the high volatility regime was more than five times that in the low volatility, while Korea, Russia, India, and Greece exhibited that variance in the high volatility regime was increased more than eight times that in the low. On average, a jump from regime 1 to regime 2 implied roughly three times increased in risk, while the risk during regime 3 was up to almost thirteen times than during regime 1 over the study period. And Korea, the US, India, Italy showed ARCH(1) and ARCH(2) effects, leverage and asymmetric effects. Secondly, 278 days were estimated in the persistence of low volatility regime, indicating that the mean transition probability between volatilities exhibited the highest long-term persistence in Korea. Thirdly, the coefficients appeared to be unstable structural changes and volatility for the stock markets in Chow tests during the Asian, Global and European financial crisis. In addition, 1-Step prediction error tests showed that stock markets were unstable during the Asian crisis of 1997-1998 except for Russia, and the Global crisis of 2007-2008 except for Korea and the European crisis of 2010-2011 except for Korea, the US, Russia and India. N-Step tests exhibited that most of stock markets were unstable during the Asian and Global crisis. There was little change in the Asian crisis in CUSUM tests, while stock markets were stable until the late 2000s except for some countries. Also there were stable and unstable stock markets mixed across countries in CUSUMSQ test during the crises. Fourthly, I confirmed a close relevance of the volatility between Korea and other countries in the stock markets through the likelihood ratio tests. Accordingly, I have identified the episode or events that generated the high volatility in the stock markets for the financial crisis, and for all seven stock markets the significant switch between the volatility regimes implied a considerable change in the market risk. It appeared that the high stock market volatility was related with business recession at the beginning in 1990s. By closely examining the history of political and economical events in the global countries, I found that the results of Lamoureux and Lastrapes (1990) were consistent with those of this paper, indicating there were the structural changes and volatility during the crises and specificly every high volatility regime in SWARCH-L(3,2) student t-model was accompanied by some important policy changes or financial crises in countries or other critical events in the international economy. The sophisticated nonlinear models are needed to further analysis.

본 연구는 Hamilton and Susmel(1994)에 의해 개발된 마코브국면전환 ARCH모형을 이용하여 글로벌 주식시장의 구조적 변화와 변동성을 파악하고자 하였다. 본 연구를 요약하면, 첫째, SWARCH-L(3,2)모형의 결과, 미국, 이탈리아 및 아일랜드는 상태 1에서 상태 2로의 국면전환으로 변화가 없고 상태 1에서 상태 3으로의 국면전환은 5배 이상의 분산증가를 나타내었으나, 한국, 러시아, 인도 및 그리스는 상태 1에서 상태 2로의 국면전환으로 2배 이상이고, 상태 1에서 상태 3으로의 국면전환은 7배 이상의 분산이 더욱 증가되었다. 평균값의 결과, 상태 1에서 상태 2로의 점프는 3배, 상태 1에서 상태 3으로의 전환은 13배의 위험이 증가되었다. 그리고 한국, 미국, 인도, 이탈리아는 ARCH(1)과 ARCH(2)효과를 나타내었고, 대부분의 주식시장에서 레버리지(leverage)와 비대칭효과는 존재하였다. 둘째, 평균전이확률의 결과, 한국의 저변동성국면의 지속성(278일)이 가장 커서 장기적인 것으로 추정되었고 동일한 변동성국면간의 확률은 거의 1에 가까워 높은 지속성을 나타내었다. 셋째, Chow 결과, 아시아, 글로벌 및 유럽발 금융위기를 포함한 설정된 5개 기간에서 주식시장간의 구조적 변화(structural changes)가 존재하였다. 또한 1-Step 예측오차 결과, 1997년과 1998년의 아시아의 금융위기동안 러시아를 제외하고 대부분 주식시장이 불안정하고, 2007년과 2008년의 글로벌 금융위기동안에 한국을 제외하고 다른 주식수익률이 불안정하고, 2010과 2011의 유럽발 금융위기동안에 한국, 미국, 러시아 및 인도를 제외하고 대부분의 주식시장도 불안정하고, N-Step 결과에서는 1997년부터 2008년까지의 아시아와 글로벌 금융위기동안 대부분의 주식시장이 불안정하였다. 반면에 CUSUM검정에서 아시아의 위기인 1997년과 1998년에는 거의 변화가 없었고, 일부 국가를 제외하고 2000년대 후반까지 모든 주식시장이 안정적으로 나타났다. CUSUMSQ검정에서는 1997년 7월부터 2011년 12월까지 아시아와 글로벌 및 유럽발 금융위기 동안에 대부분의 주식시장이 국가별로 안정과 불안정이 혼재하였다. 넷째, 우도비 검정결과, 한국과 타국의 주식시장의 변동성간의 밀접한 관련성을 확인하였다. 따라서 본 연구는 첫째, 여러 금융위기동안의 주식시장의 고변동성을 발생시키는 에피소드 또는 사건들을 파악하였고, 둘째, 주식시장의 변동성의 지속성에서 저변동성국면에서 위기변동성국면으로의 전환보다는 고변동성국면으로의 국면전환으로 분산이 더욱 증가되었고, 셋째, 국가 기간별로 동일하지는 않을지라도 고변동성국면은 1990년대 말 이후의 비즈니스 불경기와 관련이 있었고, 넷째, 주식시장에 레버리지와 비대칭효과가 존재하였고, 다섯째, Lamoureux and Lastrapes(1990)의 주식시장의 구조적 위험의 변화로 인한 결과와 본 연구의 결과와 일치하였다는 것을 확인하였고 $An\acute{e}$ and Ureche-Rangau(2006)의 다양한 비선형의 국면전환모형을 사용하여 보다 정교한 추가적인 분석이 필요하다.