Detection and estimation of structural changes and ouliers in unobserved components

In the framework of decomposing a time series into the sum of signal components plus noise as in detrending or seasonal adjustment, we analyze the situation in which the unobserved components may be subject to the influence of sudden shifts. The kind of perturbation that such shifts cause on the observed series can be classified as an outlier, when the shift affects the noise component, or as a structural change, when the shift affects one of the signal components. The consequences of ignoring these perturbations are important for model specification, parameter estimation and forecasting. We extend and modify the iterative procedure of Chen and Liu (1993) to allow the location, classification and estimation of outliers and structural changes affecting the unobserved components of a time series

Time series segmentation by Cusum, AutoSLEX and AutoPARM methods

Time series segmentation has many applications in several disciplines as neurology, cardiology, speech, geology and others. Many time series in this fields do not behave as stationary and the usual transformations to linearity cannot be used. This paper describes and evaluates different methods for segmenting non-stationary time series. We propose a modification of the algorithm in Lee et al. (2003) which is designed to searching for a unique change in the parameters of a time series, in order to find more than one change using an iterative procedure. We evaluate the performance of three approaches for segmenting time series: AutoSLEX (Ombao et al., 2002), AutoPARM (Davis et al., 2006) and the iterative cusum method mentioned above and referred as ICM. The evaluation of each methodology consists of two steps. First, we compute how many times each procedure fails in segmenting stationary processes properly. Second, we analyze the effect of different change patterns by counting how many times the corresponding methodology correctly segments a piecewise stationary process. ICM method has a better performance than AutoSLEX for piecewise stationary processes. AutoPARM presents a very satisfactory behaviour. The performance of the three methods is illustrated with time series datasets of neurology and speechTime series segmentation, AutoSLEX, AutoPARM, Cusum Methods

An application of TRAMO-SEATS : changes in seasonality and current trend-cycle assessment : the german retail trade turnover series

En este trabajo se detalla una aplicacion practica de los programas TRAMO y SEATS enfocada al ajuste estacional y a la estimacion del componente tendencia-ciclo. La serie considerada es la serie alemana de volumen de comercio minorista, para la que el Bundesbank, al analizarla con el programa X12-ARIMA, habia identificado dos problemas. 1) asociado con cambios en la variabilidad de los patrones de movimiento estacional para algunos meses, tiene que ver con la heterocedasticidad del componente estacional. 2) relacionado con la estabilidad del componente tendencia-ciclo al final de la serie. En este trabajo se explica como, comenzando con el procedimiento completamente automatico y añadiendo algunas simples modificaciones, el metodo basado en modelos ARIMA de TRAMO-SEATS soluciona ambos problemas y proporciona buenos resultados, que son estables y robustos. (am) (ad

Seasonal outliers in time series

En el analisis de series temporales, las observaciones atipicas con frecuencia se clasifican en cuatro categorias : anomalias aditivas, anomalias innovacionales, cambios de nivel y cambios transitorios. En este trabajo se muestra como dichas categorias pueden no ser suficientes cuando la serie contiene estacionalidad. Se introduce un nuevo tipo de anomalia: el cambio estacional de nivel, y se detalla un procedimiento automatico de deteccion de anomalias que lo incluye. Finalmente, se ilustran las posibles mejoras que produce su incorporacion, con dos ejemplos reales relacionados con la produccion industrial. (rk) (ad

Short-term and long-term trends, seasonal adjustment, and the business cycle

En este trabajo se analizan, primero, algunas de las limitaciones mas serias del procedimiento estandar para estimar ciclos economicos con el filtro de Hodrick-Prescott (HP). Se muestra como, por medio de la incorporacion de tecnicas derivadas del analisis de series temporales, modificaciones sencillas e intuitivas del filtro producen una mejora significativa de los resultados. A continuacion se muestra como el filtro modificado resulta ser la solucion exacta de un problema estadistico bien definido, concretamente, la estimacion optima (con error cuadratico medio minimo) de los componentes no observables, en el que la serie observada se descompone en tendencia, ciclo, estacionalidad y componente irregular. El problema se resuelve mediante el filtro de Kalman o el filtro de Wiener-Kolmogorov. El procedimiento completo puede aplicarse de forma trivial con programas libremente disponibles de facil acceso. (am) (ad

Notes on time series analysis, ARIMA models and signal extraction

El objetivo de este trabajo es proporcionar una introduccion informal a las herramientas del analisis de series temporales y a los conceptos necesarios para comprender la metodologia basica en la que se fundamenta la aplicacion de filtros. El trabajo esta dirigido a analistas en general que realicen trabajos aplicados en este campo, pero que no hayan cursado un modulo avanzado de analisis aplicado de series temporales. Se ha puesto especial enfasis en el metodo basado en modelos, aunque gran parte del material tambien puede aplicarse al uso de filtros 'ad-hoc'. La estructura basica consiste en modelizar la serie como un proceso estocastico lineal y estimar los componentes mediante la 'extraccion de una señal', es decir, mediante la estimacion optima de componentes generados por modelos estadisticos bien definidos.(am) (ad

A complete model-based interpretation of the Hodrick-Prescott filter : spuriousness reconsidered

El filtro de Hodrick-Prescott aplicado a series desestacionalizadas se ha convertido en un paradigma para estimar el ciclo economico en muchas agencias e instituciones. En este trabajo se muestra como el resultado final puede obtenerse como la estimacion optima de componentes inobservables en un modelo ARIMA. Los modelos para los componentes son procesos estocasticos lineales estandar, y su agregacion respeta el modelo ARIMA para la serie observada. Estos modelos combinan elementos 'a priori' del filtro HP con elementos especificos de la serie, que garantizan consistencia con los datos. (rk) (ad

Estimation of the business cycle : a modified Hodrick-Prescott filter

El trabajo analiza el filtro de Hodrick-Prescott para series trimestrales. Se discuten primero algunas de las criticas mas relevantes. Mientras que el filtro tiene un fuerte efecto sobre la autocorrelacion, su efecto sobre las correlaciones curzadas es pequeño. Se argumenta que no es correcta la afirmacion de que el filtro induce un ciclo espurio. El filtro, sin embargo, presenta dos limitaciones importantes. Primero, produce estimadores muy inestables para los ultimos años de la serie y, segundo, la señal ciclica esta muy contaminada por ruido, lo cual dificulta su interpretacion. En el trabajo se muestra como dos modificaciones relativamente sencillas atenuan de forma notable ambas limitaciones. Estas modificaciones son la aplicacion del filtro a la serie extendida con predicciones ARIMA y el uso de la tendencia-ciclo como 'input' del filtro. Se detalla el algoritmo eficiente para la aplicacion del filtro modificado, y la discusion se ilustra con un ejemplo consistente en cuatro series de indicadores economicos españoles. (rk) (a

Die Europäische Sicherheitsstrategie und ihre Relevanz für kleine mitteleuropäische Länder

Mit dem Beitritt zur EU müssen die Mitgliedsländer in ihrem Handeln auch die europäische Dimension berücksichtigen. Gerade im Bereich der Sicherheit ist dies nicht immer einfach bzw. unproblematisch. Wie der Titel der Arbeit bereits verrät, untersucht die Arbeit die Relevanz der Europäischen Sicherheitsstrategie für die Sicherheitsstrategien kleiner mitteleuropäischer Länder. Der Fokus liegt dabei auf den Ländern Österreich, der Slowakei, Slowenien, Tschechien, Ungarn und der Schweiz. Die Strategien werden anhand von acht Kriterien untersucht: Sicherheitspolitische Ambitionen, sicherheitspolitisches Konzept und Sicherheitsansatz, Bedrohungsbild, Aufgabe der Sicherheitskräfte, geografischer Fokus, Kooperationen, internationale Einsätze und Budget. Große Ähnlichkeiten gibt es bei den sicherheitspolitischen Ambitionen, wie der Gewährleistung der Sicherheit des Staates und seiner Bürger, die Wahrung von Unabhängigkeit, Souveränität und der territorialen Integrität. Als gemeinsame Werte können Demokratie und Rechtsstaatlichkeit sowie die Wahrung der Menschenrechte und Grundfreiheiten identifiziert werden. Der allgemeine Sicherheitsansatz entspricht einer umfassenden Sicherheit, die NATO-Ländern setzen zudem auf das System der kollektiven Verteidigung. Das Bedrohungsbild ist mit Terrorismus, organisierter Kriminalität, Verbreitung von Massenvernichtungswaffen und Katastrophen sehr einheitlich. Auch illegale Migration und Pandemien werden quasi von allen als Gefährdungen identifiziert. Ebenfalls große Einigkeit herrscht bei den Kooperationen mit internationalen Organisationen wie den VN und der NATO. Aber auch ein Engagement im Rahmen der EU gewinnt an Priorität. Weniger einheitlich fällt die Angabe zu den Aufgaben der Sicherheitskräfte aus, die lediglich bei der Teilnahme an internationalen Einsätzen, dem Krisen- und Konfliktmanagement sowie Katastrophenschutz und -hilfe und Verteidigungsaufgaben übereinstimmen.After joining the European Union the member states have to consider a European dimension in making their decisions. Especially concerning security issues this is not always an easy task. As the heading betrays, this thesis analyses the relevance of the European Security Strategy for small, central European countries. The examined strategies belong to Austria, Slovakia, Slovenia, Czech Republic, Hungary and Switzerland. The analysing process is based on eight categories: ambitions of the strategies, concept and security approach, risks and threats, tasks of security forces, geographical focus, cooperation, international operations and budgetary issues. Consensus exists on ambitions of safeguarding security, sovereignty, territorial integrity and on common values like democracy and rule of law as well as on ensuring human rights and fundamental freedom. All examined countries own a comprehensive security approach; in addition NATO member states focus on the system of comprehensive defence. There is a large agreement on most significant risks and threats like terrorism, organised crime, proliferation of weapons of mass destruction, disasters caused by humans or nature and illegal migration. Pandemics and epidemics are also listed in all strategies. Central European countries prefer cooperation and coalitions with international organisations they are members of, like the United Nations or NATO. The perception of the European Union as framework for international operations increases. Less accordance exists on the tasks of the security forces. Only participation in international operations, crisis and conflict management as well as defence tasks and disaster management are mentioned in all strategies