Aktienindex und Volatilität
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Aktienindex und Volatilität
Aktienindex und Volatilität Martin Wallmeier Universität Freiburg / Schweiz Dahlem Lectures on FACTS an der Freie Universität Berlin am 10. Januar 2007 FACTS: Aktienindex und Volatilität 1 Gliederung 1. Volatilität als Risikomaß 2. Typische Verlaufsmuster der Volatilität 3. Volatilität als Handelsobjekt 4. Höhe der Risikoprämie für Volatilität 5. Volatilität als Anlageobjekt 6. Ergebnisse FACTS: Aktienindex und Volatilität 2 Volatilität als Risikomaß: tägl. Log-Renditen 2005-2006 FACTS: Aktienindex und Volatilität 3 Tägliche Log-Rendite Allianz -0.05 FACTS: Aktienindex und Volatilität 09.09.2006 09.05.2006 09.01.2006 09.09.2005 09.05.2005 09.01.2005 09.09.2004 09.05.2004 09.01.2004 09.09.2003 09.05.2003 09.01.2003 09.09.2002 09.05.2002 09.01.2002 09.09.2001 09.05.2001 09.01.2001 09.09.2000 09.05.2000 09.01.2000 09.09.1999 09.05.1999 09.01.1999 09.09.1998 09.05.1998 09.01.1998 09.09.1997 09.05.1997 09.01.1997 Clustering: Rendite Allianz-Aktie 1997-2006 0.15 0.1 0.05 0 -0.1 -0.15 -0.2 Datum 4 DAX und VDAX am 24. Juli 2006 DAX FACTS: Aktienindex und Volatilität VDAX 5 Kurs- und Volatilitätssprünge: 3. September 1999 DAX quotations on September 03, 1999 5340 5320 5300 5280 5260 5240 5220 5200 9 10 11 12 13 14 15 16 17 15 16 17 Implied ATM Volatility of DAX option with time-to-maturity of 14 days 0.235 0.23 0.225 0.22 0.215 0.21 0.205 0.2 0.195 0.19 9 FACTS: Aktienindex und Volatilität 10 11 12 13 14 6 Contemporaneous correlations 2004 for different sampling frequencies FACTS: Aktienindex und Volatilität 7 5-minute cross-correlations 1995-2004 Corr(Log Return Implied ATM Volatility(t) , Log Return DAX(t-j)) 0.05 0 -0.05 -0.1 -0.15 -0.2 -0.25 -50 Implied ATM Volatility -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 lag j Corr(Absolute Log Return DAX(t) , Log Return DAX(t-j)) 0.05 0 -0.05 -0.1 -0.15 -0.2 -0.25 -50 Absolute Log Return DAX -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 lag j FACTS: Aktienindex und Volatilität 8 Gliederung 1. Volatilität als Risikomaß 2. Typische Verlaufsmuster der Volatilität 3. Volatilität als Handelsobjekt 4. Höhe der Risikoprämie für Volatilität 5. Volatilität als Anlageobjekt 6. Ergebnisse FACTS: Aktienindex und Volatilität 9 Volatility as an asset class FACTS: Aktienindex und Volatilität 10 Varianzswap Termingeschäft, bei dem die Vertragsparteien den Austausch folgender Zahlungen vereinbaren: • Käufer: bezahlt den bei Vertragsabschluss vereinbarten Preis • Verkäufer: bezahlt einen Betrag in Höhe der während der Vertragslaufzeit realisierten annualisierten Varianz der Log-Renditen des Basispapiers (hier: DAX) Bei Vertragsabschluss wird der Preis so festgelegt, dass der faire Wert des Geschäfts Null beträgt. FACTS: Aktienindex und Volatilität 11 Variance swaps: replication Variance Exposure as a function of stock price Source: Demeterfi/Derman/Kamal/Zhou K VARS 2 T e rT e 2 T FACTS: Aktienindex und Volatilität rT F 0 T 1 0 K2 P BS K, T, 0 K, TdK C BS K, T, 0 K, TdK 1 F 0 T K 2 12 Previous papers On variance swaps: On the variance risk premium: FACTS: Aktienindex und Volatilität 13 Set-up of the empirical study 1. Estimate the strike price structure of option prices (smile). 2. Calculate the fair value of variance swaps. 3. Measure realized (ex post) variance during the time to maturity. 4. Calculate the profit or loss for the buyer of a variance swap as the difference between realized variance and KVARS. 5. Initiate such a variance swap trade on each trading day over the 10 year period from January 1995 to December 2004. FACTS: Aktienindex und Volatilität 14 Strike price structure of option prices 0.26 0.24 where M is time to maturity-adjusted moneyness and D a dummy variable for M>0. 0.18 0.20 0.22 0 1 M 2M 2 3 D M3 0.14 0.16 Implied volatility DAX option on Dec. 10, 2004 with time to maturity of 42 days 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 Strike price / Index level Moneyness FACTS: Aktienindex und Volatilität 15 Effect of the volatility skew on variance swap rates imp b 0 b 1 M b 2 M 2 M X/F−1 T K VARS ≈ 2 3b 21 2 2b 2 3 2 : Variance swap price when smile is flat at level FACTS: Aktienindex und Volatilität b0 16 Variance swap rates over time 0.4 Russian crisis Financial crisis DAX ESX Iraq war 0.2 Asian crisis 0.0 0.1 Variance swap rate 0.3 WTC attack 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 FACTS: Aktienindex und Volatilität 17 20 40 60 80 DAX ESX 0 Spread Swap rate over ATM implied variance (in %) 100 Spread swap rate over ATM implied variance 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 FACTS: Aktienindex und Volatilität 18 1.0 Histograms of log returns variance swap DAX and ESX 1.0 1.0 1.0 0.8 0.8 0.8 0.8 0.6 0.6 0.6 Density Density 0.6 0.4 0.4 0.4 0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 0.2 0.4 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 Log return variance swap D AX Log return variance swap DAX FACTS: Aktienindex und Volatilität 1.5 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 Log return variance swap ESX Log return variance swap ESX 19 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 Log return variance swap ESX 1.0 Log returns var swap DAX versus ESX 2000 to 2004 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 Log return variance swap DAX FACTS: Aktienindex und Volatilität 20 0.0 -0.5 -1.5 -1.0 Log return variance DAX Log return varianceswap swap DAX 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 Log return variance DAX Log return varianceswap swap DAX 0.5 1.5 Relationship with index returns -0.4 -0.3 -0.2 Logreturn return ODAX Log DAX FACTS: Aktienindex und Volatilität -0.1 0.0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 Log return ODAX Log return DAX 21 Equilibrium analysis of variance swap returns Leland modification of CAPM: L,i ER ei − ER eM L,i L,i FACTS: Aktienindex und Volatilität covRi ,−1RM − covRM ,−1RM − 22 Gliederung 1. Volatilität als Risikomaß 2. Typische Verlaufsmuster der Volatilität 3. Volatilität als Handelsobjekt 4. Höhe der Risikoprämie für Volatilität 5. Volatilität als Anlageobjekt 6. Ergebnisse FACTS: Aktienindex und Volatilität 23 Mean variance analysis (DAX 1995-2004) Return volatility 0.14 H3L H1L H2L 0.12 0.1 Var-Swap DAX 0.08 H4L 0.06 0.04 H5L 0.02 Expected excess return - 0.02 FACTS: Aktienindex und Volatilität -0.01 0.01 0.02 24 Characteristics of mean-variance efficient portfolios FACTS: Aktienindex und Volatilität 25 Optimal portfolio weights under power utility FACTS: Aktienindex und Volatilität 26 Polynomial Goal Programming Method to explicitly consider higher moments in portfolio optimization. Definition of sharpe ratio (SR), skewness (SK) and kurtosis (KT): SR ER FACTS: Aktienindex und Volatilität ; SK E R−ER 3 3 ; KT E R−ER 4 4 27 Polynomial Goal Programming Maximiere Zx VARS , x S 1 d SRx VARS , x S 1 d SK x VARS , x S 1 d KT x VARS , x S unter den Nebenbedingungen SR max − SRx VARS , x S , d SR x VARS , x S max SR SK max − SKx VARS , x S d SK x VARS , x S , max SK KTx VARS , x S − KT min . d KT x VARS , x S min KT FACTS: Aktienindex und Volatilität 28 Ergebnis der Optimierung KT min xS a) b) SR max 1 − d SR 10 SK max 1 1 − d SK 0.5 5 SK max -10 -5 5 SR max 10 x VARS -10 -5 5 10 x VARS -5 -0.5 -10 -1 KT min c) Zx VARS , x S d) 10 Setting: , , 1, , 0 5.7 x VARS 5.6 5 5.5 0.5 -5 1 1.5 2 5.4 5.3 xS 5.2 5.1 -10 -10 e) Setting: , , 1, 1. 33, 0 1 − d SR SR max f) 1 T 5 10 10 Setting: , , 1, 1. 33, 5 0.5 x VARS -5 1 − d SK 0.2 -1 -0.5 0.5 0.4 0.6 0.8 1 1 -5 -0.5 -10 -1 SK max FACTS: Aktienindex und Volatilität x VARS xS 29 Conclusion ¾ The profile of log variance swap returns against log index returns on average resembles the payoff of a long put position. Æ Crash protection. ¾ Due to the option-like profile of returns it is crucial to account for the non-normality of returns in measuring the performance of variance swap investments. ¾ The volatility risk premium at the German as well as the European stock market is strongly negative. ¾ Its magnitude is not compatible with standard equilibrium pricing models. ¾ Our backtests result in significant short volatility positions in optimal portfolios during the sample period. Typically, the stock index weight is also negative, since the diversification gain exceeds the loss in expected return. FACTS: Aktienindex und Volatilität 30 Conclusion ¾ The objectives of a high Sharpe ratio, high skewness and low kurtosis are highly conflicting. In particular, the short positions required to profit from negative variance swap returns inevitably lead to an undesired negative skewness. ¾ A balanced tradeoff between Sharpe ratio and skewness often does not exist. Investors tend to the extreme portfolios (Sharpe ratio driven, skewness driven or kurtosis driven) and avoid to be stuck in the middle. ¾ This ‘all-or-nothing' characteristic is reflected in jumps of asset weights when certain thresholds of preference parameters are crossed. FACTS: Aktienindex und Volatilität 31