A presente tese de doutorado estuda a economia regional brasileira através de três ensaios. No primeiro, de longo prazo, são investigadas as hipóteses de convergência de renda e formação de clubes de crescimento, por meio de modelos multivariados de componentes não observados, caracterizados como estocásticos. Os resultados mostram que, em nível regional, apenas o Centro Oeste teve trajetória convergente no período analisado. Em nível estadual, há poucas evidências de convergência dentro de cada região. Em relação á formação de clubes, encontra-se o mesmo padrão verificado na literatura empírica brasileira, ou seja, a existência de dois grupos distintos, um mais rico que a média, formado por alguns estados do Sul, Sudeste e Centro Oeste (mais Amazonas), e um mais pobre que a média, formado por estados do Norte e Nordeste. No segundo ensaio, de curto prazo, investiga-se a existência de ciclos conjuntos regionais no Brasil, através de modelos MS-VAR, caracterizados como não lineares. Os resultados mostram similaridades entre os ciclos dentro de cada região, embora entre as diferentes regiões existam dinâmicas distintas. Não obstante, a região Sudeste é a mais semelhante à economia nacional. Adicionalmente destaca-se, em um extremo, as dinâmicas semelhantes do Sul e Centro Oeste, embora a última com desempenho de curto prazo mais satisfatório. Do outro, a fraca conexão regional do Norte e Nordeste, tanto em relação ao país quanto internamente. Finalmente, no terceiro ensaio, executa-se um survey da literatura empírica regional brasileira, condicionado aos problemas de pesquisa abordados nos ensaios anteriores. Tanto em relação ao crescimento de longo prazo quanto no que diz respeito aos ciclos econômicos, a revisão mostra que os principais resultados obtidos na tese de doutorado são amplamente compatíveis com os observados pelas principais publicações brasileiras recentes. Adicionalmente, no terceiro ensaio, salienta-se a necessidade da literatura empírica considerar dois aspectos metodológicos que podem condicionar os resultados: o problema da unidade de área modificável (MAUP), caracterizado como um aspecto metodológico geral; e o problema de escolha ótima do parâmetro de suavização na estimação de uma função de núcleo Kernel, caracterizado como um aspecto metodológico específico. Em relação ao segundo ponto, ilustra-se empiricamente a questão com os mesmos dados utilizados nos dois ensaios anteriores, séries de PIB per capita estaduais, de 1985 a 2008. Os resultados confirmam a sensibilidade das conclusões aos valores dos parâmetros de suavização, bem como corroboram a formação de dois clubes de crescimento no Brasil. / In this doctoral thesis are developed three related essays addressing regional economy. In the first, the income convergence and the growth club formation is analysed thorough a long run perspective using multivariate models of unobserved components, which are characterized as stochastic. The results show that, at the regional level, only the Midwest region presents a converging trajectory. At the state level, there are little evidences of convergence within each region. Regarding the club formation, the found results are similar to the existing results in the Brazilian empirical literature. Two distinct groups were found. One is richer than the average including some states from the South region, Southeast region and Midwest region (plus Amazonas from the North region). And the other is poorer than the average, including the states from the North and Northeast regions. In the second essay, using short run data, the formation of common or combined cycles in the Brazilian regions was investigated using MS-VAR models, characterized as non-linear. The cycles within the regions show similarities, although between regions the dynamics are distinct. Nevertheless, the Southeast region is most similar to the national economy. Additionally it is worth to highlight, in one hand the similar dynamics of South and Midwest, despite the more satisfying performance of Midwest. On the other hand, the North and Northeast show a weak connection internally and with the national economy. In the third essay, a survey of the Brazilian empirical literature about regional studies was developed. For both, long run growth and economic cycles, the results that were found in this doctoral thesis are broadly consistent with those found in the main recent Brazilian publications. Additionally, in the third essay, two methodological aspects which might influence the results are stressed: the problem of the modifiable area unit (MAUP), characterized as a general methodological aspect; and the problem of optimal choice of the smoothing parameter in the estimation of a kernel function, characterized as a specific methodological aspect. The second point is illustrated empirically using the same data from the two previous essays (state GNP from 1985 to 2008). The results confirm the sensitivity of the conclusions to the values of the smoothing parameters, as well as supporter the formation to two growth clubs in Brazil.

[EN] Summary Water is a determining factor in all aspects of human life and the balance and integrity of the natural environment. Water is a vital natural resource and it is imperative to deepen research that allow us to understand what factors could affect its availability on the planet. In particular, we considered through this thesis, identify the direct relationship between the effects of a volcanic eruption process and behavior of rainfall in a watershed and, from these data, construct a stochastic time series methodology precipitation to incorporate the variable effects of the volcanic eruption. Historical references and specialized studies raise preliminary findings on the effects of large volcanic eruptions and even global impacts at regional level as a result of the expulsion of large ash plumes on the atmosphere that achieve change not only the temperature but also cause variations in the precipitation patterns. Locally, however, there are few studies that suggest the relationship between these two natural phenomena. Cordillera of the Andes has a great influence of Ecuador's climate and geographic diversity, as well as the the availability of the water resources. Within the Andes, several volcanoes that exist and have constant activity, has been affecting people lives health and causing significant effects on the environment and weather conditions of the territory. As a specific case, Tungurahua volcano restarted its volcanic activity in 1993 after 80 years of rest. This natural phenomenon marks a milestone in the field of volcanology and geology in Ecuador for the information and discoveries achieved that have been used for evacuation alerts of the citizens living near the regions. The continuous process of eruption of Tungurahua volcano reflects a good case-scenario for this research to assess the relationship between precipitation and the effects of volcanic activity levels. The constant activity allowed the ability to monitor Tungurahua over more than fifteen years, and also to provide enough data to perform statistical analysis of both rainfall series and sulfur dioxide SO2 concentration levels series. This research consists of six chapters describing the two natural phenomena, precipitation and volcanic eruption. A method is proposed to assess a relationship between variable volcanic eruption stochastic models from a precipitation time series. / [ES] Resumen El agua es un factor determinante en todos los aspectos de la vida del ser humano y en el equilibrio e integridad del entorno natural. El agua es un recurso natural vital y resulta imperativo profundizar en investigaciones que nos permitan comprender qué factores pueden afectar su disponibilidad en el planeta. Particularmente, nos planteamos a través de la presente tesis doctoral, identificar la relación directa entre los efectos del proceso eruptivo de un volcán y el comportamiento de las precipitaciones en una cuenca hidrográfica y, a partir de estos datos, construir una metodología estocástica de series temporales de precipitación que incorpore la variable de efectos de la erupción volcánica. Referencias históricas y estudios especializados plantean conclusiones preliminares sobre los efectos de grandes erupciones volcánicas a nivel global e incluso impactos a nivel regional como resultado de la expulsión de extensas plumas de ceniza sobre la atmósfera que logran modificar no solo su temperatura sino que provocan variaciones en los patrones de precipitación. A nivel local, sin embargo, existen pocos estudios que plantean la relación entre estos dos fenómenos naturales. En el Ecuador, su diversidad climática, geográfica y disponibilidad de recursos hídricos recibe una influencia directa de la Cordillera de los Andes que constituye un factor determinante en su topografía y el clima en las tres regiones. En la cordillera coexisten varios volcanes que han presentado actividad eventual o continua afectando no solo la vida de la población, sino provocando efectos importantes para el entorno y para las condiciones meteorológicas del territorio. En el caso concreto del volcán Tungurahua, su actividad se reinicia en 1993, luego de 80 años de reposo. Este fenómeno natural marca un hito histórico en el campo de la vulcanología y la geología ecuatoriana, por la información y resultados técnicos alcanzados y que son utilizados para precautelar vidas humanas a través de las respectivas alertas de evacuación. El proceso continuo de erupción del Tungurahua se convierte en el escenario ideal para la aplicación de una investigación sobre la relación entre precipitación y efectos de actividad volcánica, pues permite contar con abundantes registros de monitoreo generados a lo largo de más de quince años de actividad permanente, lo que proporciona validez al análisis estadístico, tanto de las series pluviométricas como las series de concentración de SO2. La presente investigación se desarrolla en seis capítulos que describen los dos fenómenos naturales y plantea una metodología para identificar una relación a través de un modelo estocástico de series de precipitación que incorpore la variable del efecto de erupción volcánica. / [CA] Resum L'aigua és un factor determinant en tots els aspectes de la vida del ser humà i en l'equilibri i integritat de l'entorn natural. L'aigua és un recurs natural vital i resulta imperatiu aprofundir en investigacions que ens permeten comprendre quins factors poden afectar la seua disponibilitat en el planeta. Particularment, ens plantegem a través de la present tesi doctoral, identificar la relació directa entre els efectes del procés eruptiu d'un volcà i el comportament de les precipitacions en una conca hidrogràfica i, a partir d'estes dades, construir una metodologia estocástica de sèries temporals de precipitació que incorpore la variable d'efectes de l'erupció volcánica. Referències històriques i estudis especialitzats plantegen conclusions preliminars sobre els efectes de grans erupcions volcàniques a nivell global i inclús impactes a nivell regional com resultat de l'expulsió d'extenses plomes de cendra sobre l'atmosfera que aconseguixen modificar no sols la seua temperatura sinó que provoquen variacions en els patrons de precipitació. A nivell local, no obstant això, hi ha pocs estudis que plantegen la relació entre estos dos fenòmens naturals. En l'Equador, la seua diversitat climàtica, geogràfica i disponibilitat de recursos hídrics rep una influència directa de la Serralada dels Andes que constituïx un factor determinant en la seua topografia i el clima en les tres regions. En la serralada coexistixen uns quants volcans que han presentat activitat eventual o contínua afectant no sols la vida de la població, sinó provocant efectes importants per a l'entorn i per a les condicions meteorològiques del territori. En el cas concret del volcà Tungurahua, la seua activitat es reinicia en 1993, després de 80 anys de repòs. Este fenomen natural marca una fita històrica en el camp de la vulcanologia i la geologia equatoriana, per la informació i resultats tècnics aconseguits i que són utilitzats per a precaucionar vides humanes a través de les respectives alertes d'evacuació. El procés continu d'erupció del Tungurahua es convertix en l'escenari ideal per a l'aplicació d'una investigació sobre la relació entre precipitació i efectes d'activitat volcànica, perquè permet comptar amb abundants registres de monitoreo generats al llarg de més de quinze anys d'activitat permanent, la qual cosa proporciona validesa a l'anàlisi estadística, tant de les sèries pluviomètriques com les sèries de concentració de SO2. La present investigació es desenrotlla en sis capítols que descriuen els dos fenòmens naturals i planteja una metodologia per a identificar una relació a través d'un model estocástico de sèries de precipitació que incorpore la variable de l'efecte d'erupció volcànica. / Rios Garcia, I. (2016). Incorporación de los efectos de erupciones volcánicas en modelos estocásticos de precipitación en cuencas hidrográficas. Caso del volcán Tungurahua en la microcuenca del río Ambato [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/64064

Atualmente, o uso de óleo e gordura residual (OGR) de fritura de alimentos como matéria-prima na produção de biodiesel no Brasil representa menos de 1% do total. O principal limitante é que após o processo de fritura o óleo pode adquirir características que o tornam inadequado para obtenção de biocombustível pela via de produção tradicional. Para viabilizar economicamente o reaproveitamento de OGR, é importante o desenvolvimento de métodos simples e de baixo custo capazes de avaliar seu potencial de uso como matéria prima. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o uso do nariz eletrônico na seleção de OGR destinado à produção de biodiesel, em substituição aos métodos convencionais de análises físico-químicas. Foram selecionadas 36 amostras de OGR provenientes de uso doméstico e comercial, cujas características físico-químicas foram obtidas pela análise do índice de acidez, índice de peróxido, densidade e viscosidade cinemática. Biodiesel foi produzido a partir do OGR, por meio da transesterificação alcalina na temperatura de 60°C e tempo de 2h, utilizando etanol na razão molar OGR/álcool de 1/9 e hidróxido de potássio (KOH) como catalisador na quantidade de 1% m/m. As amostras de biodiesel foram caracterizadas de acordo com especificações da pela Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), em relação ao teor de éster, índice de acidez, densidade e viscosidade cinemática. As amostras de OGR foram caracterizadas em termos do seu perfil olfativo, através do nariz eletrônico, interpretados por aplicação do modelo estocástico e análise discriminante quadrática. O modelo permitiu uma avaliação qualitativa de parâmetros de interesse sem a necessidade de testes físicoquímicos, com precisão de 80% a 92%. Os resultados demonstraram que o nariz eletrônico é uma ferramenta promissora na predição da qualidade do biodiesel com base no perfil olfativo de uma amostra de OGR. / Currently, the use of waste cooking oil (WCO) as raw material in the production of biodiesel in Brazil represents less than 1% of the total. The main limitation is that after the frying process the oil can acquire characteristics that make it unsuitable for obtaining biofuel through the traditional way of production. In order to economically make feasible the reuse of OGR, it is important to develop simple and low cost methods capable of evaluating its potential use as raw material. In this context, this work aimed to evaluate the use of electronic nose in the selection of WCO for biodiesel production, replacing the conventional methods of physical-chemical analysis. 36 samples of WCO from domestic and commercial use were selected, whose physicochemical characteristics were obtained by the analysis of acidity level, peroxide level, density and kinematic viscosity. Biodiesel was produced from the OGR by means of the alkaline transesterification at 60°C and time of 2h using ethanol in the molar ratio OGR / alcohol of 1/9 and potassium hydroxide (KOH) as catalyst in the amount of 1% m/m. The biodiesel samples were characterized according to specifications of the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP), in relation to the ester content, acidity level, density and kinematic viscosity. The WCO samples were characterized in terms of their olfactory profile through the electronic nose, interpreted by the stochastic model and quadratic discriminant analysis. The model allowed a qualitative evaluation of parameters of interest without the need of physicalchemical tests, with precision of 80% to 92%. The results demonstrate that e-nose is a promising tool in the prediction of biodiesel quality based on the olfactory profile of a sample of WCO.

Com o objetivo de propor um modelo estocástico para estimação da produtividade potencial da cultura de milho em Piracicaba (SP), em função de temperatura e radiação solar média diária, foi desenvolvido um programa computacional em linguagem Visual Basic para ambiente Windows, o qual foi utilizado em diferentes períodos agroclimáticos (datas de semeadura). Em função dos resultados obtidos, pode-se concluir que: (i) em escala diária, as variáveis temperatura média do ar e radiação solar em Piracicaba (SP) (períodos de 1917 a 2002 e 1978 a 2002, respectivamente) apresentaram distribuição normal; (ii) as distribuições normal truncada, triangular simétrica, e triangular assimétrica podem ser utilizadas no modelo estocástico para previsão da produtividade de milho; (iii) o programa computacional é uma ferramenta que viabiliza a operacionalização da estimação da produtividade potencial de milho utilizando a opinião de especialistas. / With the purpose of proposing a stochastic model for estimating potential maize productivity in Piracicaba (SP), as function of mean values of daily air temperature and solar radiation, a software was developed using Visual Basic for Windows, where it was applied for different agro climatic periods (sowing dates). The results allowed the following conclusions: (i) at daily scale, the variables air temperature and solar radiation (periods from 1917 to 2002 and 1978 to 2002, respectively) presented normal distribution; (ii) the normal and triangular (symmetric and asymmetric) distributions can be used in the stochastic model to forecast potential maize productivity; (iii) the software is a tool that allows to estimate the potential maize productivity using the specialist opinion.

Com o objetivo de propor um modelo estocástico para estimação da produtividade potencial da cultura de milho em Piracicaba (SP), em função de temperatura e radiação solar média diária, foi desenvolvido um programa computacional em linguagem Visual Basic para ambiente Windows, o qual foi utilizado em diferentes períodos agroclimáticos (datas de semeadura). Em função dos resultados obtidos, pode-se concluir que: (i) em escala diária, as variáveis temperatura média do ar e radiação solar em Piracicaba (SP) (períodos de 1917 a 2002 e 1978 a 2002, respectivamente) apresentaram distribuição normal; (ii) as distribuições normal truncada, triangular simétrica, e triangular assimétrica podem ser utilizadas no modelo estocástico para previsão da produtividade de milho; (iii) o programa computacional é uma ferramenta que viabiliza a operacionalização da estimação da produtividade potencial de milho utilizando a opinião de especialistas. / With the purpose of proposing a stochastic model for estimating potential maize productivity in Piracicaba (SP), as function of mean values of daily air temperature and solar radiation, a software was developed using Visual Basic for Windows, where it was applied for different agro climatic periods (sowing dates). The results allowed the following conclusions: (i) at daily scale, the variables air temperature and solar radiation (periods from 1917 to 2002 and 1978 to 2002, respectively) presented normal distribution; (ii) the normal and triangular (symmetric and asymmetric) distributions can be used in the stochastic model to forecast potential maize productivity; (iii) the software is a tool that allows to estimate the potential maize productivity using the specialist opinion.

Com o aumento do número de desastres e consequente incremento no número de pessoas vitimadas, a preparação para esses eventos é uma necessidade das sociedades modernas. Neste sentido, o planejamento das operações logísticas para atendimento as situações de emergências é uma atividade recente e pouco explorada na produção acadêmica. O objetivo deste trabalho é estabelecer uma metodologia para definir locais para o pré-posicionamento de materiais utilizados no socorro a populações afetadas por desastres através de um modelo de otimização estocástica de dois estágios e análise de decisão multicritério e que considerem parâmetros quantitativos e qualitativos. Com base nos custos de transporte e do não atendimento a demanda, e utilizando informações como mapeamentos de riscos; custos de transporte; histórico de ocorrências de desastres; cobertura geográfica; compras de materiais; capacidades de depósitos e de transporte, um modelo estocástico de programação linear minimiza os custos operacionais para abastecimento às vítimas. Uma análise detalhada sobre como atribuir penalidades para demanda não atendida também é apresentada. Devido à incerteza quanto a severidade de um desastre e a influência da mídia nas fases pós-desastres estes parâmetros são representados na forma de cenários. O resultado do modelo estocástico mostra a quantidade de locais e quais localidades minimizam o custo operacional. Após a obtenção desse resultado, uma nova etapa é utilizada para decisão de escolha do local, com a aplicação de modelo de decisão multicritério que considere, além dos valores obtidos pela modelagem, critérios subjetivos característicos a operações humanitárias. Os resultados finais mostram que modelos estocásticos promovem resultados mais confiáveis que os determinísticos, especialmente, em situações nas quais materiais disponíveis não podem atender toda a demanda e que a consideração de critérios qualitativos e quantitativos proporciona uma decisão mais robusta em operações humanitárias. / The increase in disasters and the consequent increase in the number of victims make it highly necessary to prepare for these events in modern societies. Logistics operations planning to meet emergencies is a recent activity and little explored in academic production. Our aim is to establish a method to locate pre-positioned materials used in disaster relief through a two-stage stochastic optimization model and a multi-criteria decision analysis that consider quantitative and qualitative parameters. Based on transportation and unattended demand costs, and using information such as risk mapping, transportation costs, historical occurrences of disasters, coverage, materials purchase, warehouses and transport capacities, a stochastic linear programming model minimizes the operating costs to supply the victims. A detailed analysis on how to assign penalties for unmet demand is also presented. Due to the uncertainty of the disasters severity and the influence of the media in phases after disasters, these parameters are represented as scenarios. The result of the stochastic model shows the quantity and the locations that minimize the operational cost. After this result, a new phase is applied for site selection, with the application of multi-criteria decision analysis that consider the values provided by the model and subjective criteria characteristic of humanitarian operations. The final results show that stochastic models promote more reliable results than deterministic ones, especially in situations in which the materials available cannot meet all the demand and that the consideration of qualitative and quantitative criteria provides better decisions in humanitarian operations.

O presente trabalho foi motivado pela forte demanda por modelos de dependência mais precisos e realistas para aplicações a dados financeiros multivariados. A recente crise financeira de 2007-2009 deixou claro quão importante é uma modelagem precisa da dependência para a avaliação correta do risco financeiro: percepções equivocadas sobre dependências extremas entre diferentes ativos foram um elemento importante da crise do subprime. O famoso teorema dc Sklar (1959) introduziu as cópulas como uma ferramenta para se modelar padrões de dependência mais sofisticados. Ele estabelece que qualquer função de distribuição conjunta ndimensional pode ser decomposta em suas n distribuições marginais e uma cópula, sendo que a última caracteriza completamente a dependência entre as variáveis. Enquanto existe uma variedade de famílias de cópulas bivariadas que podem descrever um amplo conjunto de dependências complexas, o conjunto de cópulas com dimensão mais elevada era bastante restrito até recentemente. Joe (1996) propôs uma construção de distribuições nmltivariadas baseada em pair-copulas (cópulas bivariadas), chamada pair-copula construction ou modelo de vine cópula, que reverteu esse problema. Nesta tese, desenvolvemos três ensaios que exploram a teoria de cópulas para obter modelos de dependência multivariados muito flexíveis para aplicações a dados financeiros. Patton (2006) estendeu o teorema de Sklar para o caso de distribuições condicionais e tornou o parâmetro de dependência da cópula variante no tempo. No primeiro ensaio, introduzimos um novo enfoque para modelar a dependência entre retornos financeiros internacionais ao longo do tempo, combinando cópulas; tempo-variantes e o modelo de mudança Markoviana. Aplicamos esses modelos de cópula e também os modelos propostos por Patton (2006), Jondeau e Rockinger (2006) e Silva Filho et al. (2012a) aos retornos dos índices FTSE 100, CAC 40 e DAX. Comparamos essas metodologias em termos das dinâmicas de dependência resultantes e das habilidades dos modelos em prever Valor em Risco (VaR). Interessantemente, todos os modelos identificam um longo período de alta dependência entre os retornos começando em 2007, quando a crise do subprime teve início oficialmente. Surpreendentemente, as cópulas elípticas mostram melhor desempenho na previsão dos quantis extremos dos retornos dos portfólios. No segundo ensaio, estendemos nosso estudo para o caso de n > 2 variáveis, usando o modelo de vine cópula para investigar a estrutura de dependência dos índices CAC 40, DAX, FTSE 100, S&P 500 e IBOVESPA, e, particularmente, checar a hipótese de dependência assimétrica nesse caso. Com base em nossos resultados empíricos, entretanto, essa hipótese não pode ser verificada. Talvez a dependência assimétrica com caudas inferiores mais fortes ocorra apenas temporariamente, o que sugere que a incorporação de variação temporal ao modelo de vine cópula pode melhorá-lo como ferramenta para modelar dados financeiros internacionais multivariados. Desta forma, no terceiro ensaio, introduzimos dinâmica no modelo de vine cópula permitindo que os parâmetros de dependência das pair-copulas em uma decomposição D-vine sejam potencialmente variantes no tempo, seguindo um processo ARMA(l,m) restrito como em Patton (2006). O modelo proposto é avaliado em simulações e também com respeito à acurácia das previsões de Valor em Risco (VaR) em períodos de crise. Os experimentos de Monte Cailo são bastante favoráveis à cópula D-vine dinâmica em comparação a uma cópula D-vine estática. Adicionalmente, a cópula D-vine dinâmica supera a cópula D-vine estática em termos de acurária preditiva para os nossos conjuntos de dados / This work was motivated by the strong demand for more precise and realistic dependence models for applications to multivariate financial data. The recent financial crisis of 2007-2009 has made it clear how important is a precise modeling of dependence for the accurate assessment of financial risk: misperceptions about extreme dependencies between different financial assets were an important element of the subprime crisis. The famous theorem by Sklar (1959) introduced the copulas as a tool to model more intricate patterns of dependence. It states that any n-dimensional joint distribution function can be decomposed into its n marginal distributions and a copula, where the latter completely characterizes the dependence among the variables. While there is a variety of bivariate copula families, which can match a wide range of complex dependencies, the set of higher-dimensional copulas was quite restricted until recently. Joe (1996) proposed a construction of multivariate distributions based on pair-copulas (bivariate copulas), called pair-copula construction or vine copula model, that has overcome this issue. In this thesis, we develop three papers that explore the copula theory in order to obtain very flexible multivariate dependence rnodels for applications to financial data. Patton (2006) extended Sklar's theorem to the conditional case and rendered the dependence parameter of the copula time-varying. In the first paper, we introduce a new approach to modeling dependence between International financial returns over time, combining time-varying copulas and the Markov switching model. We apply these copula models and also those proposed by Patton (2006), Jondeau and Rockinger (2006) and Silva Filho et al. (2012a) to the return data of FTSE 100, CAC 40 and DAX indexes. We compare these methodologies in terms of the resulting dynamics of dependence and the models' abilities to forecast Value-at-Risk (VaR). Interestingly, ali the models identify a long period of high dependence between the returns beginning in 2007, when the subprime crisis was evolving. Surprisingly, the elhptical copulas perform best in forecasting the extreme quantiles of the portfolios returns. In the second paper, we extend our study to the case of n > 2 variables, using the vine copula model to investigate the dependence structure of the broad stock market indexes CAC 40, DAX, FTSE 100, S&P 500 and IBOVESPA, and, particularly, check the asymmetric dependence hypothesis in this case. Based on our empirical results, however, this hypothesis cannot be verified. Perhaps, asymmetric dependence with stronger lower tails occurs only temporarily, what suggests that incorporating time variation into the vine copula rnodel can improve it as a tool to rnodel multivariate International financial data. So, in the third paper, we introduce dynamics into the vine copula model by allowing the dependence parameters of the pair-copulas in a D-vine decomposition to be potentially timevarying, following a nonlinear restricted ARMA(l,m) process as in Patton (2006). The proposed model is evaluated in simulations and further assessed with respect to the accuracy of Value-at- Risk (VaR) forecasts in crisis periods. The Monte Cario experiments are quite favorable to the dynamic D-vine copula in comparison with a static D-vine copula. Moreover, the dynamic Dvine copula outperforms the static D-vine copula in terms of predictive accuracy for our data sets.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The matter about the changes in land use and coverage patterns, connected to present time concerns on development sustainability and the adequate balance between social, economic and environmental questions involved in it, stimulate the research in the field of scenery simulation at several different regions of the world. In this context, the present research intends to simulate the land use and coverage evolution tendency at Quarta Colônia, RS, for the year 2018, from physical variables, analyzing the change on the land use and coverage in the period of 1988 to 2002 and 2008, spacing and quantifying them. To do so, the land use and coverage patterns were classified using images from the satellites LANDSAT 5 and LANDSAT 7 relative to the years 1988, 2002 and 2008, being the last two maps used for modeling. After performing the crossing of land use and coverage patterns (forest, field, agricultural soil and water) between each other, in a LEGAL analysis, we created maps containing the specific evolutionary changes of each class, including the individual tendencies from the simulation made for the year 2018. It was observe that there wasn t any big change. The maps of land use and coverage from 2002 and 2008 processed in the Dinamica EGO modeling platform enabled the definition of the Markov model global transition probabilities and, local transition probabilities were defined using the empiric probabilistic method weight of evidence, based on Bayes conditional probability theorem. The change probabilities to land use and coverage obtained allowed the formation of a cell automata model based on stochastic transition algorithm where the physical variables demonstrated to be collaborator in this process of land use and coverage changes over time. The simulation results were validated specially due to a knowledge of the statistical procedure, the fuzzy method, demonstrating satisfactory results of the simulation. / As questões de mudanças nos padrões de uso e cobertura da terra, ligadas às preocupações atuais da sustentabilidade do desenvolvimento e ao balanço adequado entre as questões sociais, econômicas e ambientais envolvidas, motivam pesquisas no campo da simulação de cenários em diversas regiões do mundo. Nesse contexto, a presente pesquisa pretende simular as tendências de evolução do uso e cobertura da terra da Quarta Colônia/RS, para o ano de 2018, a partir de variáveis físicas; analisando as mudanças nos padrões de uso e cobertura da terra de 1988 a 2002 e de 2002 a 2008, espacializando-as e quantificando-as. Para tanto, foram classificados os padrões de uso e cobertura da terra em imagens dos satélites LANDSAT 5 e LANDSAT 7, referentes aos anos de 1988, 2002 e 2008, sendo os dois últimos mapas utilizados para a modelagem. A partir do cruzamento dos padrões de uso e cobertura da terra (floresta, campo, solo agrícola e água) entre si, em análise LEGAL, foram gerados mapas contendo as informações das mudanças evolutivas específicas de cada classe, inclusive das tendências individuais da simulação gerada para 2018, observando-se que não houve grandes mudanças. Os mapas de uso e cobertura da terra de 2002 e 2008 no Dinamica EGO possibilitaram a definição das probabilidades globais de transição do modelo markoviano, e as probabilidades locais de transição foram definidas pelo método probabilístico empírico pesos de evidência, baseado no teorema da probabilidade condicional de Bayes. As probabilidades de mudança de uso e cobertura da terra obtida permitiram a constituição de um modelo de autômatos celulares, baseado em algoritmos de transição estocásticos, sendo que as variáveis físicas se mostraram ser colaboradoras desse processo de mudança de uso e cobertura da terra ao longo do tempo. Os resultados da simulação foram validados espacialmente em função de um embasamento do procedimento estatístico, baseado em lógica fuzzy, apresentando resultados satisfatórios da simulação.

O presente trabalho foi motivado pela forte demanda por modelos de dependência mais precisos e realistas para aplicações a dados financeiros multivariados. A recente crise financeira de 2007-2009 deixou claro quão importante é uma modelagem precisa da dependência para a avaliação correta do risco financeiro: percepções equivocadas sobre dependências extremas entre diferentes ativos foram um elemento importante da crise do subprime. O famoso teorema dc Sklar (1959) introduziu as cópulas como uma ferramenta para se modelar padrões de dependência mais sofisticados. Ele estabelece que qualquer função de distribuição conjunta ndimensional pode ser decomposta em suas n distribuições marginais e uma cópula, sendo que a última caracteriza completamente a dependência entre as variáveis. Enquanto existe uma variedade de famílias de cópulas bivariadas que podem descrever um amplo conjunto de dependências complexas, o conjunto de cópulas com dimensão mais elevada era bastante restrito até recentemente. Joe (1996) propôs uma construção de distribuições nmltivariadas baseada em pair-copulas (cópulas bivariadas), chamada pair-copula construction ou modelo de vine cópula, que reverteu esse problema. Nesta tese, desenvolvemos três ensaios que exploram a teoria de cópulas para obter modelos de dependência multivariados muito flexíveis para aplicações a dados financeiros. Patton (2006) estendeu o teorema de Sklar para o caso de distribuições condicionais e tornou o parâmetro de dependência da cópula variante no tempo. No primeiro ensaio, introduzimos um novo enfoque para modelar a dependência entre retornos financeiros internacionais ao longo do tempo, combinando cópulas; tempo-variantes e o modelo de mudança Markoviana. Aplicamos esses modelos de cópula e também os modelos propostos por Patton (2006), Jondeau e Rockinger (2006) e Silva Filho et al. (2012a) aos retornos dos índices FTSE 100, CAC 40 e DAX. Comparamos essas metodologias em termos das dinâmicas de dependência resultantes e das habilidades dos modelos em prever Valor em Risco (VaR). Interessantemente, todos os modelos identificam um longo período de alta dependência entre os retornos começando em 2007, quando a crise do subprime teve início oficialmente. Surpreendentemente, as cópulas elípticas mostram melhor desempenho na previsão dos quantis extremos dos retornos dos portfólios. No segundo ensaio, estendemos nosso estudo para o caso de n > 2 variáveis, usando o modelo de vine cópula para investigar a estrutura de dependência dos índices CAC 40, DAX, FTSE 100, S&P 500 e IBOVESPA, e, particularmente, checar a hipótese de dependência assimétrica nesse caso. Com base em nossos resultados empíricos, entretanto, essa hipótese não pode ser verificada. Talvez a dependência assimétrica com caudas inferiores mais fortes ocorra apenas temporariamente, o que sugere que a incorporação de variação temporal ao modelo de vine cópula pode melhorá-lo como ferramenta para modelar dados financeiros internacionais multivariados. Desta forma, no terceiro ensaio, introduzimos dinâmica no modelo de vine cópula permitindo que os parâmetros de dependência das pair-copulas em uma decomposição D-vine sejam potencialmente variantes no tempo, seguindo um processo ARMA(l,m) restrito como em Patton (2006). O modelo proposto é avaliado em simulações e também com respeito à acurácia das previsões de Valor em Risco (VaR) em períodos de crise. Os experimentos de Monte Cailo são bastante favoráveis à cópula D-vine dinâmica em comparação a uma cópula D-vine estática. Adicionalmente, a cópula D-vine dinâmica supera a cópula D-vine estática em termos de acurária preditiva para os nossos conjuntos de dados / This work was motivated by the strong demand for more precise and realistic dependence models for applications to multivariate financial data. The recent financial crisis of 2007-2009 has made it clear how important is a precise modeling of dependence for the accurate assessment of financial risk: misperceptions about extreme dependencies between different financial assets were an important element of the subprime crisis. The famous theorem by Sklar (1959) introduced the copulas as a tool to model more intricate patterns of dependence. It states that any n-dimensional joint distribution function can be decomposed into its n marginal distributions and a copula, where the latter completely characterizes the dependence among the variables. While there is a variety of bivariate copula families, which can match a wide range of complex dependencies, the set of higher-dimensional copulas was quite restricted until recently. Joe (1996) proposed a construction of multivariate distributions based on pair-copulas (bivariate copulas), called pair-copula construction or vine copula model, that has overcome this issue. In this thesis, we develop three papers that explore the copula theory in order to obtain very flexible multivariate dependence rnodels for applications to financial data. Patton (2006) extended Sklar's theorem to the conditional case and rendered the dependence parameter of the copula time-varying. In the first paper, we introduce a new approach to modeling dependence between International financial returns over time, combining time-varying copulas and the Markov switching model. We apply these copula models and also those proposed by Patton (2006), Jondeau and Rockinger (2006) and Silva Filho et al. (2012a) to the return data of FTSE 100, CAC 40 and DAX indexes. We compare these methodologies in terms of the resulting dynamics of dependence and the models' abilities to forecast Value-at-Risk (VaR). Interestingly, ali the models identify a long period of high dependence between the returns beginning in 2007, when the subprime crisis was evolving. Surprisingly, the elhptical copulas perform best in forecasting the extreme quantiles of the portfolios returns. In the second paper, we extend our study to the case of n > 2 variables, using the vine copula model to investigate the dependence structure of the broad stock market indexes CAC 40, DAX, FTSE 100, S&P 500 and IBOVESPA, and, particularly, check the asymmetric dependence hypothesis in this case. Based on our empirical results, however, this hypothesis cannot be verified. Perhaps, asymmetric dependence with stronger lower tails occurs only temporarily, what suggests that incorporating time variation into the vine copula rnodel can improve it as a tool to rnodel multivariate International financial data. So, in the third paper, we introduce dynamics into the vine copula model by allowing the dependence parameters of the pair-copulas in a D-vine decomposition to be potentially timevarying, following a nonlinear restricted ARMA(l,m) process as in Patton (2006). The proposed model is evaluated in simulations and further assessed with respect to the accuracy of Value-at- Risk (VaR) forecasts in crisis periods. The Monte Cario experiments are quite favorable to the dynamic D-vine copula in comparison with a static D-vine copula. Moreover, the dynamic Dvine copula outperforms the static D-vine copula in terms of predictive accuracy for our data sets.

Com o aumento do número de desastres e consequente incremento no número de pessoas vitimadas, a preparação para esses eventos é uma necessidade das sociedades modernas. Neste sentido, o planejamento das operações logísticas para atendimento as situações de emergências é uma atividade recente e pouco explorada na produção acadêmica. O objetivo deste trabalho é estabelecer uma metodologia para definir locais para o pré-posicionamento de materiais utilizados no socorro a populações afetadas por desastres através de um modelo de otimização estocástica de dois estágios e análise de decisão multicritério e que considerem parâmetros quantitativos e qualitativos. Com base nos custos de transporte e do não atendimento a demanda, e utilizando informações como mapeamentos de riscos; custos de transporte; histórico de ocorrências de desastres; cobertura geográfica; compras de materiais; capacidades de depósitos e de transporte, um modelo estocástico de programação linear minimiza os custos operacionais para abastecimento às vítimas. Uma análise detalhada sobre como atribuir penalidades para demanda não atendida também é apresentada. Devido à incerteza quanto a severidade de um desastre e a influência da mídia nas fases pós-desastres estes parâmetros são representados na forma de cenários. O resultado do modelo estocástico mostra a quantidade de locais e quais localidades minimizam o custo operacional. Após a obtenção desse resultado, uma nova etapa é utilizada para decisão de escolha do local, com a aplicação de modelo de decisão multicritério que considere, além dos valores obtidos pela modelagem, critérios subjetivos característicos a operações humanitárias. Os resultados finais mostram que modelos estocásticos promovem resultados mais confiáveis que os determinísticos, especialmente, em situações nas quais materiais disponíveis não podem atender toda a demanda e que a consideração de critérios qualitativos e quantitativos proporciona uma decisão mais robusta em operações humanitárias. / The increase in disasters and the consequent increase in the number of victims make it highly necessary to prepare for these events in modern societies. Logistics operations planning to meet emergencies is a recent activity and little explored in academic production. Our aim is to establish a method to locate pre-positioned materials used in disaster relief through a two-stage stochastic optimization model and a multi-criteria decision analysis that consider quantitative and qualitative parameters. Based on transportation and unattended demand costs, and using information such as risk mapping, transportation costs, historical occurrences of disasters, coverage, materials purchase, warehouses and transport capacities, a stochastic linear programming model minimizes the operating costs to supply the victims. A detailed analysis on how to assign penalties for unmet demand is also presented. Due to the uncertainty of the disasters severity and the influence of the media in phases after disasters, these parameters are represented as scenarios. The result of the stochastic model shows the quantity and the locations that minimize the operational cost. After this result, a new phase is applied for site selection, with the application of multi-criteria decision analysis that consider the values provided by the model and subjective criteria characteristic of humanitarian operations. The final results show that stochastic models promote more reliable results than deterministic ones, especially in situations in which the materials available cannot meet all the demand and that the consideration of qualitative and quantitative criteria provides better decisions in humanitarian operations.