Use of Interest Rate Models for Interest Rate Risk Management in the Czech Financial Market Environment

Hlavním cílem práce je zejména nalezení vhodného přístupu k modelování úrokového rizika v prostředí českého finančního trhu při různých situacích na finančních trzích. Analyzována jsou tři zcela odlišná období, která jsou charakteristická různou mírou ohodnocení likviditního a kreditního rizika, rozdílnými vztahy mezi finančními veličinami a účastníky trhu a rozdílnou regulací trhu. Konkrétně se jedná o období před globální finanční krizí, období finanční krize a období po odeznění globální finanční krize a uklidnění následné dluhové krize v eurozóně. V rámci tohoto cíle je stěžejní aplikace modelu BGM v prostředí českého trhu. Použití modelu BGM pro účely predikce dynamiky výnosové křivky není běžné, neboť primární použití tohoto modelu je oceňování finančních derivátů při zajištění neexis- tence arbitráže a jeho aplikace je navíc relativně náročná. Přesto v této práci model BGM využiji pro získání predikcí pravděpodobnostních rozdělení úrokových sazeb v pro- středí české trhu a trhu eurozóny, protože jeho komplexnost, přímé modelování výnosové křivky na základě tržních sazeb a hlavně možnost odhadu parametrů založená na ak- tuálních kotacích volatilit swapcí mohou vést k výraznému zkvalitnění predikcí, což se v této práci potvrdilo. Převážně v období bezprecedentního monetárního uvolňování a zvýšených zásahů centrálních bank a ostatních regulátorů do činnosti finančních trhů, ke kterým dochází po finanční krizi, je využití tržních kotací volatilit swapcí výhodné, protože odráží aktuální očekávání trhu se započítáním očekávaných budoucích zásahů do fungování finančních trhů. Vzhledem k tomu, že v důsledku nerozvinutosti českého finančního trhu neexistují tržní kotace volatilit korunových swapcí, navrhuji jejich aproximace na základě kotací volatilit eurových swapcí s využitím volatilit forwardových korunových i eurových sazeb, díky čemuž jsou v získaných predikcích dynamiky české výnosové křivky započteny aktuální očekávání trhu. Není mi známo, že by nějaký jiný autor dosud publikoval obdobnou aplikace modelu BGM v prostředí českého finančního trhu. V této práci dále konstruuji predikce dynamiky české a eurové výnosové křivky peněžního trhu pomocí modelů CIR a GP jakožto zástupců různých typů modelů úro- kových měr. Pro posouzení predikční schopnosti jednotlivých modelů a vhodnosti jejich použití v prostředí českého trhu během různých situacích na finančním trhu navrhuji ucelený systém tří kritérií založený na porovnání predikcí se skutečností. Z této analýzy pre- dikční schopnosti vyplývá, že na základě modelu BGM lze získat predikce dynamiky výnosové křivky českého peněžního trhu s vysokou predikční schopností a nejlepší kva- litou ve srovnání s ostatními analyzovanými modely, nicméně i model GP poskytuje relativně kvalitní predikce. Naopak predikce učiněné na základě modelu CIR jakožto 6 zástupce modelů okamžité úrokové míry při popsání skutečnosti zcela selhaly. V situaci, kdy ekonomika umožňuje záporné sazby a zároveň existuje signifikantní pravděpodob- nost jejich zavedení, doporučuji provedení predikcí dynamiky výnosové křivky českého peněžního trhu pomocí modelu GP, který záporné sazby připouští. Součástí této analýzy je i provedení statistického testu predikční schopnosti jednotlivých modelů a informace o dalších možných statistických testech pro zhodnocení kvality modelů. Při aplikaci Berkowitzova testu byla u všech zkoumaných modelů zamítnuta hypotéza o tom, že vý- sledné predikce přesně popisují skutečnost. Tento fakt je však při aplikaci statistických testů na reálná data běžný i při použití relativně dobrého modelu především z důvodu obtížného splnění podmínek testů v reálném světě. Takovouto analýzu predikční schop- nosti vybraných modelů úrokových měr a navíc v prostředí českého finančního trhu jsem doposud v žádných jiných publikacích nezaznamenala. Posledním cílem této práce je navržení vhodného přístupu k predikci dynamiky ri- zikové přirážky českých státních dluhopisů, kterou definuji jako rozdíl mezi výnosem státních dluhopisů a fixní sazbou CZK IRS totožné délky. Takto definovaný ukazatel kreditního rizika České republiky modeluji pomocí modelu GP. Pro získání časových řad rizikové přirážky potřebných k odhadu parametrů modelu GP odhadnu nejdříve výnosové křivky českých státních dluhopisů pomocí Svenssonova modelu pro každý obchodní den od roku 2005. Z výsledných simulací je patrné, že model GP relativně dobře predikoval skutečný vývoj rizikových přirážek všech analyzovaných splatností. Navržený postup je vhodný pro modelování kreditního rizika České republiky na zá- kladě využití informací z finančních trhů. S takovýmto přístupem k modelování rizikové přirážky státních dluhopisů a navíc v českém prostředí jsem se doposud v žádné jiné publikaci nesetkala.The main goal of this thesis is to suggest an appropriate approach to interest rate risk modeling in the Czech financial market environment in various situations. Three distinct periods are analyzed. These periods, which are the period before the global financial crisis, period during the financial crisis and in the aftermath of the global financial crisis and calming subsequent debt crisis in the eurozone, are characterized by different evaluation of liquidity and credit risk, different relationship between financial variables and market participants and different degree of market regulations. Within this goal, an application of the BGM model in the Czech financial market environment is crucial. Use of the BGM model for the purpose of predicting a dynamics of a yield curve is not very common. This is firstly due to the fact that primary use of this model is a valuation of interest rate derivatives while ensuring the absence of arbitrage and secondly its application is relatively difficult. Nevertheless, I apply the BGM model to obtain predictions of the probability distributions of interest rates in the Czech and eurozone market environment, because its complexity, direct modeling of a yield curve based on market rates and especially a possibility of parameter estimation based on current swaptions volatilities quotations may lead to a significant improvement of predictions. This improvement was also confirmed in this thesis. Use of swaptions volatilities market quotations is especially useful in the period of unprecedented mone- tary easing and increased number of central banks and other regulators interventions into financial markets that occur after the financial crisis, because it reflects current market expectations which also include future interventions. As a consequence of underdevelopment of the Czech financial market there are no market quotations of Czech koruna denominated swaptions volatilities. I suggest their approximations based on quotations of euro denominated swaptions volatilities and also using volatilities of koruna and euro forward rates. Use of this approach ensures that predictions of the Czech yield curve dynamics contain current market expectations. To my knowledge, any other author has not presented similar application of the BGM model in the Czech financial market environment. In this thesis I further predict a Czech and Euro area money market yield curve dynamics using the CIR and the GP models as representatives of various types of interest rates models to compare these predictions with BGM predictions. I suggest a comprehensive system of three criteria, based on comparison of predicti- ons with reality, to describe a predictive power of selected models and an appropria- teness of their use in the Czech market environment during different situations in the market. This analysis shows that predictions of the Czech money market yield curve dynamics based on the BGM model demonstrate high predictive power and the best 8 quality in comparison with other models. GP model also produces relatively good qua- lity predictions. Conversely, predictions based on the CIR model as a representative of short rate model family completely failed when describing reality. In a situation when the economy allows negative rates and there is simultaneously a significant likelihood of their implementation, I recommend to obtain predictions of Czech money market yield curve dynamics using GP model which allows existence of negative interest rates. This analysis also contains a statistical test for validating the predictive power of each model and information on other tests. Berkowitz test rejects a hypothesis of accurate predictions for each model. However, this fact is common in real data testing even when using relatively good model. This fact is especially caused by difficult fulfilment of test conditions in real world. To my knowledge, such an analysis of the predictive power of selected interest rate models moreover in the Czech financial market environment has not been published yet. The last goal of this thesis is to suggest an appropriate approach to obtaining pre- dictions of Czech government bonds risk premium dynamics. I define this risk premium as a difference between government bond yields and fixed rate of CZK IRS with the same length. I apply the GP model to describe the dynamics of this indicator of the Czech Republic credit risk. In order to obtain a time series of the risk premium which are necessary for estimation of GP model parameters I firstly estimate yield curves of Czech government bonds using Svensson model for each trading day since 2005. Resulting si- mulations of risk premium show that the GP model predicts the real development of risk premiums of all maturities relatively well. Hence, the proposed approach is suitable for modeling of Czech Republic credit risk based on the use of information extracted from financial markets. I have not registered proposed approach to risk premium modeling moreover in the Czech financial market environment in other publications