ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ TÜRKİYE’DE DÖVİZ KURU GEÇİŞİ: ŞOKLARIN LİNEER OLMAYAN YAYILIMI Keziban TEKİN İSTATİSTİK ANABİLİM DALI ANKARA 2008 Her hakkı saklıdır. TEZ ONAYI Doç. Dr. Yılmaz AKDİ danışmanlığında, Keziban TEKİN tarafından hazırlanan “Türkiye’de Döviz Kuru Geçişi: Şokların Lineer Olmayan Yayılımı” adlı tez çalışması 11/01/2008 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği ile Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İstatistik Anabilim Dalı’nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Danışman : Doç. Dr. Yılmaz AKDİ Jüri Üyeleri: Başkan: Prof. Dr. Hakan BERUMENT, Bilkent Üniversitesi İktisadi İdari ve Sosyal Bilimler Fakültesi İktisat Bölümü Üye: Yrd. Doç. Dr. Halil AYDOĞDU, Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi İstatistik Bölümü Üye:. Doç. Dr. Yılmaz AKDİ, Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi İstatistik Bölümü Yukarıdaki sonucu onaylarım. Prof. Dr. Ülkü MEHMETOĞLU Enstitü Müdürü ÖZET Yüksek Lisans Tezi TÜRKİYE’DE DÖVİZ KURU GEÇİŞİ: ŞOKLARIN LİNEER OLMAYAN YAYILIMI Keziban TEKİN Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İstatistik Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Yılmaz AKDİ Döviz kuru geçişi ile bir birim şokun genel fiyat seviyesine nasıl geçtiği araştırılır. McCarthy(1999) bazı gelişmiş ülkeler için toplam seviye üzerindeki döviz kuru geçişini araştırmıştır. Analiz edilen ülkelerin çoğunda, tüketici fiyatları için döviz kuru geçişi tutarlı bulmuştur. Gelişmiş ekonomiler üzerinde 43 ampirik çalışma Menon(1995a) tarafından sunulmuştur. Bu çalışmaların çoğunda döviz kuru geçişinin tamamlanmamış olduğu gözlenmiştir. Ayrıca bazı çalışmalarda, geçişin asimetrik olduğu bulunmuştur. Geçişin asimetrik olması, döviz kuru artışları ve azalışları süresince, geçiş kurunun farklı olması anlamına gelir. Döviz kuru geçişinin asimetrik veya tamamlanmamış olabileceği Menon (1995a) ve McCarthy(1999) tarafından gösterilmiştir. Hem süre hem de büyüklük olarak döviz kuru değişimlerinin fiyatlara etkisini tespit etmek için vektör otoregresif(VAR) metodolojisi kullanıImaktadır(McCarthy, 1999)). Fiyatlardaki azalma seviyesi, geçiş mekanizması için önemlidir. Mart 2003’ ten itibaren ABD Dolarındaki artış trendinin enflasyon üzerinde çok fazla etkisinin olduğunu söylemek zordur. Bundan dolayı, artış üzerindeki azalma etkisinde asimetriklik bulunabilir. Asimetrinin bir türü ABD Dolarındaki artışa karşı azalmadır. Asimetri sıfır etrafında olmayabilir fakat sıfıra yakın pozitif bir sayı etrafında olması beklenmektedir. McCarthy(1999) tarafından önerilen metod, eşik seviyesini tespit etmek için kullanılan standart bir yöntemdir. Bu çalışmada, Türkiye’deki, genel fiyat endeksi ve döviz kuru serileri için Berument (2007) tarafından önerilen VAR modeli göz önüne alınarak, döviz kuru geçişkenliğinin Balke (2000) tarafından önerilen aralık tarama yöntemi ile hangi noktadan sonra etkili olduğunu araştırılacaktır. Bu çalışmanın amacı; Balke(2000) aralık tarama yöntemini kullanarak model parametrelerini tahmin etmek ve döviz kuru geçişindeki asimetriyi incelemektir. 2008, 54 sayfa Anahtar kelimeler: Döviz Kuru Geçişi, Eşik Vektör Otoregresif (TVAR) i ABSTRACT Master Thesis EXCHANGE RATE PASS-THROUGH IN TURKEY: NONLINEAR PROPAGATION OF SHOCKS APPROACH Keziban TEKİN Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Statistics Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Yılmaz AKDİ The exchange rate pass through investigates how a one-unit shock is transmitted to general price level. McCarthy(1999) presents a comprehensive study of exchange rate pass through on the aggregate level for a number of industrialised countries. In most of the countries analyzed, the exchange rate pass through to consumer prices is found to be modest. Menon(1995a) presents an overview of 43 empirical studies on industrialised economies. The majority of these studies conclude that exchange rate pass-through is incomplete. Some studies have also found pass through to be asymmetric, which implies that the rate of pass-through is different during exchange rate appreciations and depreciations. The empirical evidence reported suggests that exchange rate pass through might be asymmetric or incomplete(Menon(1995a) and McCarthy(1999)). Most of the time these studies employ the VAR methodology to capture the effect of exchange rate innovation to prices for both its magnitude and duration (McCarthy, 1999). The level of depreciation might be crucial for the transmission mechanism. The current trend of US dollar appreciation since March of 2003 did not bring negative inflation. Therefore there might be asymmetry of the effect of depreciation on appreciation. One type of asymmetry is depreciation versus appreciation US dollar. However, the asymmetry may not be around zero but it might be around a positive number. In this study, we will consider the model proposed by Berument(2007) for general price index and exchange rate series and try to investigate the point of exchange rate pass through. Berument(2007) assumes directly that there is a direct stable relationship between the price index and exchange rates. Here, we will try to investigate the break point where this relationship is valid by using Balke’s grid search method. The purpose of this study to extend the VAR model of Berument(2007) for Turkey by using grid search method of Balke(2000), estimate the threshold model parameter and assess the asymmetry of the exchange rate pass- through. 2008, 54 pages Key Words: Exchange Rate Pass-Through, Threshold Vector Autoregression (TVAR) ii TEŞEKKÜR Çalışmalarımın her aşamasında bilgi ve yardımlarını esirgemeyerek gelişmeme katkıda bulunan Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi İstatistik Bölümü öğretim üyelerinden danışman hocam Doç. Dr. Yılmaz AKDİ’ye çok teşekkür ederim. Tez konumun oluşmasında ve ekonomi alanında olan eksikliklerimi tamamlamamda sabırla yardım eden, akademik hayatta ilerlememi kolaylaştıran Bilkent Üniversitesi İktisadi İdari ve Sosyal Bilimler Fakültesi İktisat Bölümü öğretim üyelerinden değerli hocam Prof. Dr. Hakan BERUMENT’e teşekkürlerimi sunarım. Tezimin analizlerinin sonuçlanmasında ve ekonomik açıdan anlam kazanmasında büyük katkıları olan Gazi Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi İktisat Bölümü öğretim üyelerinden Yrd. Doç. Dr. Zeynel Abidin ÖZDEMİR’e değerli katkılarından dolayı teşekkür ederim. Çalışmalarım süresince her zaman yanımda olan ve desteklerini hiçbir zaman esirgemeyen değerli aileme en derin duygularımla sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Bu tez çalışması, “Türkiye’de Döviz Kuru Geçişi: Şokların Lineer Olmayan Yayılımı(106K378)” konulu proje kapsamında TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir. Keziban TEKİN Ankara, Ocak 2008 iii İÇİNDEKİLER ÖZET……………………………………………………...………………………….…i ABSTRACT………………………………………….…………………………………ii TEŞEKKÜR……………………………………………………………………………iii SİMGELER DİZİNİ………………………………………………...…...……………v ŞEKİLLER DİZİNİ……………………………………………..……….……………vi ÇİZELGELER DİZİNİ………………………………………………………………vii 1. GİRİŞ…………………………………………………………………………….…..1 2. DÖVİZ KURU GEÇİŞİ……………………………………………………………..2 3. LİNEER ZAMAN SERİLERİ…………………………………………………..….6 3.1 Zaman Serisi………………………………………………………………….….…6 3.2 Durağanlık…………………………………………………………………….…....7 3.3 Durağan Zaman Serileri…………………………………………………………...9 3.3.1 Hareketli ortalama serileri………………………………………………..…......9 3.3.2 Otoregresif zaman serileri………………………………………………..…....12 3.3.3 Kısmi otokorelasyon fonksiyonu…………………………………………..…...16 3.3.4 Otoregresif hareketli ortalama serileri……………...………………….......….20 3.4 Öngörü………………………………………………………………………..…....24 3.5 Durağan Olmayan Zaman Serileri………………………………………………29 3.5.1 Dickey-Fuller birim kök testi……………………………………………..……31 3.5.2 Genişletilmiş Dickey-Fuller birim kök testi………………………….……..…33 4. VEKTÖR OTOREGRESİF MODELLER…………...…………………..………36 4. 1 Granger Nedensellik Testi ……………………….…………………….………..38 4. 2 Etki-Tepki Fonksiyonları ……………………….…………………….…………39 4. 3 Varyans Ayrıstırması ……………………….…………………………………...42 5. VEKTÖR OTOREGRESİF MODELLER YARDIMI İLE TÜRKİYE’DEKİ DÖVİZ KURU GEÇİŞİ EŞİK DEĞERİNİN TESPİTİ………………………… 43 5.1 Metodoloji …………………………………………………………………………44 5.2 Veri ve Bulgular………………..………………………………………………… 45 6. SONUÇ……………..……………………………………………………………… 51 KAYNAKLAR ……………………………...………………………………………..52 ÖZGEÇMİŞ ……………………………...…………………………………………..54 iv SİMGELER DİZİNİ AR Otoregresif Zaman Serileri ARMA Otoregresif Hareketli Ortalama Serileri MA Hareketli Ortalama Serileri TEFE Toptan Eşya Fiyatları Endeksi TÜFE Tüketici Fiyatları Endeksi TVAR Eşik Vektör Otoregresif ÜFE Üretici Fiyatları Endeksi VAR Vektör Otoregresif WN Beyaz Gürültü Süreci v ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 3.1 MA(2) serisi için otokorelasyonlar ve kısmi otokorelasyonlar…………..…..18 Şekil 4.1 Doğrusal olmayan etki-tepki fonksiyonları…………………….………..…...40 Şekil 5.1 Büyüme oranının gecikmelerine etkisi………………...……………..………47 Şekil 5.2 Enflasyonun büyüme oranına etkisi……………………………….…………48 Şekil 5.3 Spreadin büyüme oranına etkisi……………………………….……………..49 Şekil 5.4 Kurdaki değişikliğin büyüme oranına etkisi………………….…….………..50 vi ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 3.1 Sanayi üretim endeksi serisi birim kök testi……..………………….……..34 Çizelge 3.2 Sanayi üretim endeksi fark serisi birim kök testi……..……………..…… 34 Çizelge 5.1 Eşik değerin tahmini ve test istatistikleri ………………...……...………..46 vii 1.GİRİŞ Bazı gelişmiş ülkeler için genel fiyat seviyesi üzerindeki döviz kuru geçişi McCarthy(1999) tarafından araştırılmıştır. Analizleri yapılan ülkelerin çoğunda, tüketici fiyatları için döviz kuru geçişi anlamlı bulunmuştur. Menon(1995a) ile gelişmiş ekonomiler üzerinde çeşitli ampirik çalışmalar sunulmuştur. Hem süre hem de büyüklük olarak döviz kuru değişimlerinin fiyatlara etkisini tespit etmek için vektör otoregresif(VAR) metodolojisi kullanılmaktadır (McCarthy 1999). Fiyatlardaki azalma seviyesi, geçiş mekanizması için önemlidir. Türkiye için Mart 2003’ten itibaren ABD Dolarındaki artış trendinin enflasyon üzerinde çok fazla etkisinin olduğunu söylemek zordur. Bundan dolayı, artış üzerindeki azalma etkisinde asimetriklik bulunabilir. Asimetrinin bir türü ABD Dolarındaki artışa karşı azalmadır. Asimetri sıfır etrafında olmayabilir fakat sıfıra yakın pozitif bir sayı etrafında olması beklenmektedir. Ayrıca McCarthy(1999) tarafından önerilen metod, eşik seviyesini tespit etmek için kullanılan standart bir yöntemdir. Döviz kurlarından fiyatlara geçiş etkisi yüksek olan ülkelerde, döviz kuruna dayalı istikrar programlarının başarılı olma şansının yüksek olduğu geçmişte yapılan çalışmalarda gösterilmiştir. Diğer yandan, geçiş etkisinin azalmış olması gerekliliği enflasyon hedeflemesi uygulayacak ülkelerde geçerli olduğu vurgulanmıştır. Bulunan bu bulgular yardımı ile Türk ekonomisi üzerinde döviz kurlarından fiyatlara geçiş etkisinin incelenmesinin oldukça önemli olduğu görülmektedir. 1 2. DÖVİZ KURU GEÇİŞİ Döviz kuru geçişi ile bir birim şokun genel fiyat seviyesine nasıl geçtiği araştırılır. Döviz kurlarından fiyatlara geçiş asimetrik bir yapıya sahip olabilir. Geçişin asimetrik olması, döviz kuru artışları ve azalışları süresince, geçiş kurunun farklı olması anlamına gelmektedir. Bir ekonominin temel makro ekonomik değişkenleri üzerindeki döviz kuru geçişi oldukça etkilidir. Bazı ekonomik terimler aşağıda açıklanmaktadır1. Döviz kuru, bir ülkenin ulusal para biriminin yabancı para birimleri cinsinden değerini göstermektedir. Döviz kurlarının belirlenmesinde kullanılan sistemlere de döviz kuru sistemleri adı verilmektedir. Döviz kuru sistemleri, döviz kurlarının nasıl belirleneceği, kurlarda serbestçe ya da resmi kararla hangi ölçülerde değişme olup olmayacağı gibi konularla ilgili kurallar topluluğu olarak açıklanabilir. Döviz kuru sisteminin seçimi oldukça önemlidir. Çünkü döviz kurundaki değişiklikler cari işlemler dengesini büyük ölçüde etkilemektedir. Son yıllarda yükselen piyasa ekonomilerinde sıklıkla bankacılık ve döviz krizleri yaşanmaktadır. Yaşanan döviz krizlerinden dolayı gelişmekte olan ülkelerde büyümenin yavaşladığı neredeyse kesildiği görülmektedir. Döviz kurunun ithalat, ihracat, üretim ve istihdam üzerinde de önemli etkilerinin olduğu bilinmektedir. Aslında döviz kuru ve enflasyonla işsizlik arasında merkezi bir ilişki olduğu literatürde tartışılmaktadır. Endeks, belirli bir olaya ait sayısal verilerde meydana gelen oransal değişimin göstergesi olarak tanımlanabilir. Endeks yüzde değişimleri ifade eden bir sayıdır. Başlıca endeksler fiyat endeksi, tüketici fiyatları endeksi(tüfe), toptan eşya fiyatları endeksi(tefe), üretici 1 Değişkenlerin tanımlanmasında http://analiz.ibsyazilim.com/sozluk/sozlukdefault.htm ve http://www.tcmb.gov.tr/yeni/gen_sek/sozluk.htm adreslerinden ve T.C Başbakanlık Devlet İstatistik Enstitüsü Tüketici Fiyatları Endeksi ve Üretici Fiyatları Endeksi Sorularla İstatistikler Dizisi, Şubat 2005 den büyük ölçüde yararlanılmıştır. 2 fiyatları endeksi(üfe), sanayi üretim endeksi, hizmetler endeksi, mali endeks, ulusal 100 endeksi, ulusal 30 endeksidir. Bu endeksler aşağıda kısaca açıklanmaktadır. Fiyat endeksi, seçilmiş mal ve hizmetlerin ortalama fiyatlarının belli bir döneme göre değişimini gösterir. Başka bir ifade ile fiyat endeksi; malların belirli bir dönemdeki fiyatlarını daha sonraki dönemlerdeki fiyatlara oranlayarak, fiyatlardaki artışın veya azalışın göstergesi olarak açıklanabilir. Endeks oluşturmak için ilgilenilen piyasaya göre (tüketici, üretici, ihracat, ithalat vb.) bir mal ve hizmet sepeti oluşturulur. Burada seçilmiş maddelerin fiyatları dönemsel olarak takip edilir. Fiyat endeksleri, fiyatlarının izlendiği mal ve hizmet piyasasına göre isimlendirilir. Tüketici fiyatları endeksi, üretici fiyatları endeksi, ihracat fiyatları endeksi, ithalat fiyatları endeksi örnek olarak gösterilebilir. Bir ülkenin ekonomik yapısının belirlenmesinde, ekonomik kararlar alınmasında, kişilerin satın alma gücünün tespitinde, ücret ve maaşların belirlenmesi gibi çeşitli konularda fiyat endekslerine ihtiyaç duyulur. Tüketici fiyatları endeksi, belirli bir dönemde hane halkları tarafından satın alınan mal ve hizmetlerle belirlenen bir sepetin aylık dönemler itibariyle fiyat değişimini ölçer. Başka bir ifade ile tüketici fiyatları endeksi; tüketiciler tarafından geniş ölçüde kullanılan malların genel fiyat seviyelerindeki değişmeleri gösteren endekstir. Bu tür endekslerin düzenlenmesinde, tüketicilerin harcamalarını tahsis ettikleri her bir mal grubunun toplam harcama içindeki ağırlıklarının belirlenmesi çok önemlidir. Tüketici harcamalarının büyük bir kısmını oluşturan herhangi bir mal grubuna endeks içinde düşük bir ağırlık verilmesi, bu mal grubunun fiyatlarındaki değişmelerin endekse daha küçük oranda yansımasına yol açabilecek ve dolayısıyla, endeks rakamları, fiyatlar genel düzeyindeki gerçek artışları yansıtmaktan uzak olabilecektir. Dolayısıyla mal ve hizmet sepetindeki her bir madde için miktar ve kalite değişmeleri göz önüne alınarak endeksin sadece fiyat hareketlerini 3 yansıtması çok önemlidir. Türkiye’de tüketici endeksleri; geçinme endeksi, perakende fiyat endeksi, tüketici fiyatları endeksi isimleri altında İstanbul Ticaret Odası, Türkiye İstatistik Kurumu ve Hazine ve Dış Ticaret Müsteşarlığı tarafından düzenlenmektedir. Toptan eşya fiyatları endeksi, paranın satın alma gücünde oluşan değişmelerin toptan eşya fiyatlarına dayandırılarak endekse tabi tutulmasıdır. Toptan eşya fiyatları endekslerinde, temel oluşturacak veriler, genellikle toptancılık yapanlardan, imalatçılardan elde edilmektedir. Üretici fiyatları endeksi, belirli bir referans döneminde ülke ekonomisinde üretimi yapılan ve yurtiçine satışa konu olan ürünlerin, üretici fiyatlarını zaman içinde karşılaştırarak fiyat değişikliklerini ölçen fiyat endeksidir. Üretici fiyatları, üretimde kullanılan her türlü maddenin ve işgücünün maliyetinden etkilenmektedir. Sanayi üretim endeksi, imalat sanayinde, madencilik, elektrik ve gaz endüstrilerinde fiziksel üretim değerlerinin dönemsel olarak ölçülmesi şeklinde tanımlanabilir. Mali endeks, mali sektörde yer alan şirketlerin hisse senetlerinin fiyatlarındaki değişmeleri dikkate almak şartıyla hesaplanan hisse senetleri piyasası endeksidir. Ulusal 100 endeksi, 1986 yılında 40 şirketin hisse senedi ile başlayarak zamanla sayısı 100 şirketin hisse senedi ile sınırlanan bileşik endeksin devamı niteliğindedir. Ulusal pazarda işlem gören yatırım ortaklıkları hariç önceden belirlenmiş şartlar yanında sektörel temsil kabiliyeti de göz önünde bulundurularak seçilmiş hisse senetlerinden oluşmaktadır ve İMKB-30 da yer alan hisse senetlerini de kapsamaktadır. Ulusal 30 endeksi, Vadeli İşlemler Piyasası’nda kullanılmak amacıyla oluşturulmuştur. Yatırım ortaklıkları hariç ulusal pazarda işlem gören şirketlerden önceden belirlenmiş 4 şartlar yanında, piyasa değeri ve likiditesi yüksek olanlardan sektörel temsil kabiliyeti de göz önünde bulundurularak seçilen 30 hisse senedinden oluşan endekstir. Enflasyon, fiyatlar genel seviyesinin sürekli olarak yükselmesi nedeniyle paranın sürekli olarak değer kaybetmesi durumudur. Başka bir ifadeyle tüketicilerin satın alma gücünü yitirmesidir. Bir ekonomide bazı malların fiyatları artarken bazıları da düşmektedir. Dolayısıyla, önemli olan ortalama fiyatların seyridir. Fiyat endeksleri yardımı ile ortalama fiyatların seyri tespit edilebilir. Ayrıca enflasyonun hesaplanmasında seçilmiş mal ve hizmetlerin ortalama fiyatlarının dönemsel değişimini gösteren fiyat endeksleri kullanılır. Benzer şekilde enflasyon oranı da ülke genelindeki fiyat artışlarının ölçüsü olarak kullanılan fiyat endekslerinden yararlanılarak bulunur. Enflasyon oranı, fiyat istikrarını sağlamak için politika uygulayıcılarına yol gösterir. Bir ekonomide var olan çeşitli piyasalar açısından bakılarak fiyatlar genel seviyesindeki değişim oranı belirlenmek istenebilir. Tüketici, üretici, ihracat veya ithalat piyasalarında fiyatlar genel seviyesindeki artış oranı bu piyasalara ilişkin enflasyon oranı olarak nitelendirilebilir. Fakat kamuoyunda enflasyon oranı, tüketici veya üretici fiyatlarındaki değişim oranı olarak alınmaktadır. Bir ülkenin iç veya dış ilişkilerinden doğan ekonomik dengesizliklere şok adı verilir. Şoklar dış kaynaklı olarak ortaya çıkıyor ise dışsal şok, iç kaynaklı olarak ortaya çıkıyor ise içsel şok olarak adlandırılmaktadır. Ayrıca bir şokun yaşandığı seride artış meydana geliyorsa bu şok pozitif şoktur, eğer ki seride azalış meydana geliyorsa negatif şoktur. 5 3. LİNEER ZAMAN SERİLERİ 3.1 Zaman Serisi (Ω, U , P) bir olasılık uzayı, T de bir indis kümesi olmak üzere bir zaman serisi Ω × T çarpım uzayından reel sayılara giden bir fonksiyondur. Yani, bir zaman serisi, X (.,.) : Ω × T → : ( w, t ) → X ( w, t ) = X t ( w) ≡ X t (3.1.1) şeklinde tanımlanan bir fonksiyondur ve her sabit t için X t ( w) bir rasgele değişkendir. Her bir sabit w için, t nin reel değerli bir fonksiyonudur. Bu reel değerli fonksiyona zaman serisinin bir yörüngesi denir. Gerçek hayatta görülen zaman serileri grafikleri aslında zaman serisinin bir yörüngesidir. Zaman serileri gözlem değerlerinin zamana göre dağılımını gösterir. Başka bir ifadeyle, bir değişkenin belli zaman aralıklarında gözlenen değerlerinden oluşurlar. Bu bağlamda, döviz kurlarındaki günlük değişimleri gösteren bir seri zaman seridir. Benzer olarak, aylara göre bir firmanın ürettiği veya sattığı mal sayısından oluşan seriler de zaman serilerine örnek gösterilebilir. Günümüzde zaman serileri birçok alanda kullanılmaktadır. Özellikle istatistik ve ekonometri gibi bilim dallarındaki uygulama alanları oldukça geniştir. Zaman serileri yardımı ile geçmiş yıllara ait ekonomik verileri kullanarak gelecek yıllar hakkında öngörüde bulunabiliriz. Ancak yapılan öngörülerin istatistiki anlamda güvenilir sonuçlar vermesi için kullanılan zaman serilerinin durağanlığı sağlaması gerekmektedir. Dolayısıyla zaman serilerinde durağanlık kavramı, en önemli kavramlardan birisidir. Aşağıdaki bölümde durağanlık kavramı ve bu kavramın zaman serilerindeki önemi açıklanmaktadır. 6 3.2 Durağanlık Zaman serileri teknikleri uzun dönem dengesinin oluşumunu ampirik yönden incelememize olanak sağlar. Bu teknikler, dengenin sağlanıp sağlanmadığı, sisteme verilen şoklar sonrasında ortaya çıkan sapmaların devamında sistemin uzun dönemde tekrar denge düzeyine dönüp dönmeyeceği konusunda bilgiler sağlar. Ancak uzun dönem dengesi incelenirken ele alınan değişkenlerin, kısa dönemde şoklardan etkilense dahi birkaç dönem sonra bu şokların etkilerinden kurtularak tekrar eski denge düzeyine yönelen nitelikte olmaları gerekir. Bu özelliğe sahip bir değişkene durağan zaman serisi adı verilir. İstatistiksel açıdan açıklamak gerekirse, durağanlık kısaca şu şekilde tanımlanabilir: Deterministik bir yapısı olmayan ve ‘ d ’ kere farkı alındıktan sonra ortalaması ve varyansı sabit, doğrusal bir otoregresif hareketli ortalama(ARMA) süreci sergileyen bir seri durağandır(Engle and Granger 1987). d inci dereceden durağan olan X t serisi sembolik olarak X t ∼ I (d ) şeklinde ifade edilir. Durağanlık, zaman serilerinde en önemli kavramalardan birisidir. İstatistiki sonuç çıkarımlarının çoğunda serinin durağan olduğu varsayılır. Eğer seri durağan değil ise fark alma gibi çeşitli teknikler kullanılarak seri durağan hale getirilir. Genel olarak iki çeşit durağanlıktan söz edilir. Birincisi güçlü durağanlık ikincisi ise zayıf durağanlıktır. Bir zaman serisinin t1 , t 2 ,…, t n zamanlarındaki X 1 , X 2 ,…, X n rasgele değişkenlerinin ortak olasılık dağılım fonksiyonu ile herhangi bir ötelemeyle elde edilen t1+ h , t 2+ h ,…, t n + h zamanlarındaki X 1+ h , X 2+ h ,…, X n + h ∀ n, h, n + h ∈ T rasgele değişkenlerinin ortak olasılık dağılım fonksiyonu aynı ise bu seriye güçlü durağandır denir. Başka bir ifadeyle, T indis kümesi doğal sayılar kümesi olmak üzere, { X t : t ∈ T } bir zaman serisi olsun. 7 Eğer ∀ n, t ∈ T , her t1 , t 2 ,…, t n ∈ T ve t1+ h , t 2+ h ,…, t n + h ∈ T olmak üzere her x1 , x 2 , …, xn ∈ FX 1 , X 2 , ... , X n için ( x1 , x 2 , ... , x n ) = FX 1+ h , X 2 + h , ... , X n + h ( x1 , x 2, ... , x n ) koşulu sağlanıyorsa { X t : t ∈ T } zaman serisine güçlü durağandır denir. Eğer { X t : t ∈T } zaman serisi güçlü durağan ise bu ∀t i ∈ T , ∀ n için D ( X t1 , X t 2 , ... , X t n ) = ( X t1 + h , X t2 +h, ... , X t n + h ) şeklinde gösterilebilir. Eğer { X t : t ∈ T } zaman serisi güçlü durağan ise bağımsız aynı dağılıma sahip rasgele değişkenlerin bir dizisidir. Pratikte serinin güçlü durağanlığını sağlatmak kolay değildir. Bunun yerine koşulların biraz hafifletilmesi ile tanımlanan zayıf durağanlık veya kısaca durağanlık uygulama açısından yeterli görülmemektedir. Bir { X t : t ∈ T } zaman serisi eğer, (i) E ( X t ) = µ (ii) Cov ( X t , X s ) kovaryansı sadece t − s nin bir fonksiyonudur. koşullarını sağlıyorsa, zaman serisine zayıf durağan, kovaryans durağan veya kısaca durağandır denir. 8 Güçlü durağanlık ve zayıf durağanlık kavramları birbirlerini gerektirmez. Bazı durumlarda bu geçişler olabilmektedir: (i) { X t : t ∈ T } zaman serisi durağan ve normal dağılım varsayımı sağlanıyorsa bu seri aynı zamanda güçlü durağandır. (ii) { X t : t ∈ T } zaman serisi güçlü durağan ve E ( X t2 ) < ∞ koşulunu sağlıyorsa bu seri aynı zamanda durağandır. 3.3 Durağan Zaman Serileri 3.3.1 Hareketli ortalama serileri (Moving average series, MA) Ortalaması sıfır olan herhangi bir {et : t ∈ T } zaman serisinin otokovaryans fonksiyonu, σ 2 , h = 0 γ e (h) = 0, (3.3.1.1) d .d . şeklinde ise {et : t ∈ T } serisine bir Beyaz Gürültü (White Noise) serisi denir ve et ∼ WN (0, σ 2 ) şeklinde gösterilir. Eğer et ∼ WN (0, σ 2 ) , q sonlu bir doğal sayı olmak üzere q uncu dereceden hareketli ortalama serisi, q X t − µ = et + ∑ β j et − j ( 3.3.1.2) j =1 şeklinde verilir ve X t ∼ MA(q) şeklinde gösterilir. 9 Eğer X t ∼ MA(q) ise, serinin otokovaryans fonksiyonu aşağıdaki gibi hesaplanır. Ayrıca serinin ortalamasının sıfır olduğu görülmektedir. Yani, E ( X t ) = µ dür. Ayrıca serinin varyansı da, q q Var ( X t ) = Var et + ∑ β j et − j = σ 2 ∑ β j2 j =1 j =0 (3.3.1.3) dir. Otokovaryans fonksiyonu ise β 0 = 1 olmak üzere, q q j =0 i =0 γ X (h) = Cov( X t , X t + h ) = Cov(∑ β j et − j , ∑ βi et + h −i ) q q = ∑∑ β j β i Cov(et − j , et + h −i ) ( 3.3.1.4) j = 0 i =0 dir. Fakat, σ 2 Cov(et − j , et + h −i ) = 0 , , j =i+h d .d . ( 3.3.1.5) olduğundan, q− h γ X ( h) = σ 2 ∑ β j β j + h ( 3.3.1.6) j =0 dir. Yukarıdaki toplamın üst sınırının q − h olmasının nedeni; i + h nin alabileceği en yüksek değerin q olmasıdır. Burada otokovaryans fonksiyonunun simetrik olması gerekir. 10 Sonuç olarak, q uncu dereceden bir hareketli ortalama serisi için otokovaryans fonksiyonu, 2 q −h σ ∑ β j β j + h γ X ( h) = j = 0 0 , 0≤h≤q , ( 3.3.1.7) d .d . şeklinde yazılabilir. Buradan da otokorelasyon fonksiyonu, −1 q −h q 2 β j β j + h ∑ β j , 0≤h≤q ρ X (h) = ∑ j =0 j = 0 0 , d .d . ( 3.3.1.8) şeklinde olacaktır. Görüldüğü gibi, hareketli ortalama serileri q sonlu olduğu sürece her zaman durağandır. Hareketli ortalama serileri her zaman durağandır. β j = ρ j , ρ < 1 olduğunda { X t : t ∈ T } ∞ zaman serisi, et ∼ WN (0, σ 2 ) iken X t = et + ∑ ρ j et − j şeklinde verilsin. ρ <1 olduğundan j =φ dolayı E( X t ) = 0 ∞ ve γ X (h) = σ 2 ∑ ρ zj + h = ρ hγ X (0) = ρ h j =0 σ2 1− ρ2 şeklinde olup { X t : t ∈ T } zaman serisi durağandır. Bununla birlikte, eğer ρ = 1 ise γ X (h) tanımlı değildir. Ayrıca, E ( X t ) değeri de hesaplanamaz. Dolayısı ile ρ = 1 olması durumunda seri durağan değildir. 11 3.3.2 Otoregresif zaman serileri (Autoregressive time series, AR) ∞ Burada X t = et + ∑ α j et − j zaman serisini göz önüne alındığında bu seri, j =1 ∞ X t = et + ∑ α j et − j ( 3.3.2.1) j =1 ∞ α X t −1 = et −1 + ∑ α j et −1− j ( 3.3.2.2) j =1 denklemlerinin yardımı ile serisinden elde edilen X t = α X t −1 + et şeklinde yazılabilir. Böylece MA(+ ∞ ) X t = α X t −1 + et şeklinde bir seriye ulaşılır. Bu seri, ( X t − µ ) = α ( X t −1 − µ ) + et veya X t = β 0 + β1 X t −1 + et şeklinde de yazılabilir. Görüldüğü gibi bu seri basit doğrusal regresyon denklemine benzemektedir. Bu seri birinci dereceden otoregresif zaman serisi olarak bilinmektedir. AR(1) serisi, α < 1 olmak üzere X t = α X t −1 + et şeklinde verildiğinde, E( X t ) = 0 Var ( X t ) = γ X (0) = σ2 1−α 2 ( 3.3.2.3) γ X (0) = Var ( X t ) = Var (α X t + et ) = α 2Var ( X t ) + Var (et ) + 2α Cov( X t −1 , et ) = α 2γ X (0) + σ 2 ve h>0 için, γ X (h) = Cov( X t , X t + h ) = Cov(α X t −1 + et , X t + h ) = α Cov( X t −1 , X t + h ) + Cov(et , X t + h ) 12 ( 3.3.2.4) = α Cov( X t −1 , X t + h ) = αγ X (h − 1) ( 3.3.2.5) şeklinde hesaplanmaktadır. Böylece AR(1) serisi için Yule-Walker denklemleri, γ X (0) = α 2 γ X (0) + σ 2 γ X (h) = αγ X (h − 1) ( 3.3.2.6) şeklinde yazılır. Yule-Walker denklemleri ile serinin varyansı ve otokovaryansı bulunur. Birinci denklem kullanılarak serinin varyansı aşağıdaki şekilde hesaplanır. σ2 Var ( X t ) = γ X (0) = 1−α 2 (3.3.2.7) Serinin otokovaryans fonksiyonunu ise, γ X (h) = αγ X (h − 1) = α (αγ X (h − 2)) = α 2γ X (h − 2) = ... = α hγ X (0) γ X ( h) = α h σ2 = α h γ X (0) 2 1−α ( 3.3.2.8) şeklinde olduğu kolayca görülür. Buradan serinin otokorelasyon fonksiyonu, ρ ( h) = α h (3.3.2.9) şeklinde olduğu açıktır. 13 Aslında, X t = α X t −1 + et şeklinde verilen bir zaman serisi MA(+ ∞ ) serisi olarak yazılabilir. Β k X t = X t −k olmak üzere( Β gerileme operatörü veya backshift operatörü), (1 − αΒ) X t = et ⇒ X t = ∞ ∞ 1 et = ∑ (αΒ) j et = ∑ α j et − j (1 − αΒ) j =0 j =0 ( 3.3.2.10) şeklinde yazılır. Yine dikkat edilirse bu geçiş ρ = 1 için geçerli değildir. Otoregresif zaman serileri serinin şimdiki ve geçmiş değerleri ile beyaz gürültüden etkilenir. Genel olarak, p inci dereceden bir otoregresif zaman serisi et ∼ WN (0, σ 2 ) bir beyaz gürültü serisi ve µ de serinin beklenen değeri olmak üzere, p ( X t − µ ) = ∑ α i ( X t −i − µ ) + et ( 3.3.2.11) i =1 şeklinde verilir ve AR(p) şeklinde gösterilir. p modelin derecesini, α i , i = 1,2,..., p ler ve σ 2 modelin parametrelerini göstermektedir. AR(p) zaman serisi modeli, p p X t = µ 1 − ∑ α i + ∑ α i X t −i + et i =1 i =1 ( 3.3.2.12) p şeklinde yazılabilir. Eğer, ∑α i = 1 ise, serinin beklenen değeri yok olmaktadır. Bu i =1 durumda seri durağan değildir. AR(p) zaman serisi modelinin karakteristik denklemi, p f ( m) = m p − ∑ α i m p −i = 0 i =1 14 şeklinde olsun. Bu denklemin köklerinden en az bir tanesi mutlak değerce 1’e eşit ise, seri durağan değildir. Denklemin köklerinden en az bir tanesi mutlak değerce 1’e eşit olması p için gerek ve yeter koşul: ∑α i = 1 olmasıdır (Akdi 2003). i =1 Eğer et ∼ WN (0, σ 2 ) olduğunda AR(p) zaman serisi modeli, p X t = ∑ α i X t −i + et ( 3.3.2.13) i =1 şeklinde verildiğinde bu serinin varyansı, p γ X (0) = Var ( X t ) = Cov( X t , X t ) = Cov X t , ∑ α i X t −i + et i =1 p = ∑ α i Cov( X t , X t −i ) + Cov( X t , et ) i =1 p = ∑ α iγ X (i ) + σ 2 ( 3.3.2.14) i =1 şeklinde bulunur. Ayrıca, h > 0 için otokovaryanslar, p γ X (h) = Cov( X t , X t + h ) = Cov X t , ∑ α i X t + h−i + et + h i =1 p p i =1 i =1 = ∑ α i Cov( X t , X t + h −i ) = ∑ α iγ X (h − i ) ( 3.3.2.15) olarak bulunur. Sonuç olarak Yule-Walker denklemleri: γ X (0) = α1γ X (1) + α 2γ X (2) + ... + α pγ X ( p ) + σ 2 γ X (h) = α1γ X (h − 1) + α 2γ X (h − 2) + ... + α pγ X (h − p ) şeklinde hesaplanır. 15 ( 3.3.2.16) 3.3.3 Kısmi otokorelasyon fonksiyonu Zaman serileri analizlerinde otokorelasyon fonksiyonu serinin model derecesini belirlemede çok açıklayıcı değildir. Özellikle AR serilerinde otokorelasyonlar model derecesi hakkında bilgi vermez ancak korelasyonların azalma hızına göre serinin durağanlığı hakkında bir şey söylenebilir. Fakat model derecesini belirlemede kısmi otokorelasyon fonksiyonu kullanılabilir. Herhangi bir { X t : t = 1, 2,3,..., n} zaman serisi verildiğinde, X t nin X t −1 , X t − 2 ,..., X t −h üzerine regresyonu yapıldığında, X t − h nin katsayısı h nci kısmi otokorelasyon olarak tanımlanır. Serilerin kısmi otokorelasyonları korelasyonlar yardımı ile kolaylıkla hesaplanmaktadır (Enders 1995). Burada, ρh ler serinin otokorelasyonlarını göstermek üzere Ph matrisi, 1 ρ 1 . Ph = . . ρh −2 ρ h −1 ρ1 1 ρ2 ρ1 . . . . . . ρ h −3 ρh−2 ρh−4 ρ h −3 . . . ρ h −1 . . . ρh−2 . . . . . . . . . . . . . . . ρ1 . . . 1 şeklinde olsun. Ph matrisinin yardımı ile Ph* matrisi, 1 ρ 1 . * Ph = . . ρh−2 ρ h−1 ρ1 1 . ρ2 ρ1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ρh −3 ρh−4 . . . ρh−2 ρh −3 . . . olarak yazılır. 16 ρ1 ρ2 . . . ρh−1 ρh Sonuç olarak φ (h) h nci kısmi otokorelasyon, φ (h) = det( Ph* ) det( Ph ) (3.3.3.1) şeklinde ifade edilir. Fakat MA serileri ve ARMA serileri için kısmi otokorelasyonların hesaplanması oldukça zaman almaktadır. Fakat aşağıda verilen formül ile bu sorun ortadan kalkmaktadır. Herhangi bir zaman serisinin otokorelasyonları ρ j , kısmi otokorelasyonları ise φ ( j ) ile gösterilsin. Bu durumda, (3.3.3.1) eşitliğinden, φ (1) = ρ1 ve φ (2) = ( ρ 2 − ρ12 ) (1 − ρ12 ) elde edilir. Diğer kısmi otokorelasyonlar φs , j = φ( s −1), j − φs ,sφ( s −1),( j −1) olmak üzere, h −1 φ (h) = ρ h − ∑ φ( h −1), j ρ h − j j =1 h −1 (3.3.3.2) 1 − ∑ φ( h −1), j ρ j j =1 formülü ile hesaplanabilir (Enders 1995). Bazı durağan zaman serileri modelleri için otokorelasyon ve kısmi otokorelasyon aşağıdaki şekilde elde edilir. İlk olarak et WN (0, σ 2 ) olmak üzere ikinci dereceden hareketli ortalama serisi, X t = et + β1et −1 + β 2et − 2 incelensin. Bu serinin otokovaryans fonksiyonu, σ 2 (1 + β12 + β 22 ) 2 σ ( β1 + β1β 2 ) γ X ( h) = σ 2β2 0 şeklindedir. 17 , h=0 , h = ±1 , h = ±2 , h ≥3 (3.3.3.3) Otokorelasyon fonksiyonu ise, 1 ( β + β β ) /(1 + β 2 + β 2 ) 1 1 2 1 2 ρ X (h) = 2 2 β 2 /(1 + β1 + β 2 ) 0 , h=0 , h = ±1 , h = ±2 , h ≥3 (3.3.3.4) şeklinde bulunur. Burada β1 = −0.3 ve β 2 = −0.4 olsun. Bu durumda serinin otokovaryansları (3.3.3.3) de verilen otokovaryans fonksiyonu yardımıyla γ (0) = 1.25σ 2 , γ (1) = −0.18σ 2 , γ (2) = −0.4σ 2 şeklinde hesaplanır. Serinin otokorelasyonları ise ρ0 = 1 , ρ1 = −0.144 , ρ 2 = −0.32 ve h > 2 için ρ h = 0 olduğu açıktır. Serinin φ (2) = birinci ve ikinci kısmi otokorelasyonları, φ (1) = ρ1 = −0.144 ve ( ρ2 − ρ ) = −0.348 şeklinde hesaplanır. (3.3.3.2) formülü yardımı ile (1 − ρ ) 2 1 2 1 2 φ (3) = ρ3 − ∑ φ2, j ρ3− j j =1 2 1 − ∑ φ2, j ρ j =− φ21 ρ 2 + φ22 ρ1 1 − φ21 ρ1 − φ22 ρ 2 j =1 şeklinde yazılır. Burada, φ21 = φ11 − φ22φ11 = −0.194 şeklinde hesaplandıktan sonra bu değer formülde yerine yazılarak φ (3) = −0.1304 bulunur. Benzer şekilde φ (4) = −0.163 ve φ (5) = −0.088 olarak hesaplanır. Elde edilen grafikler şekil 3.1 de gösterilmiştir. Şekil 3.1 MA(2) serisi için otokorelasyonlar ve kısmi otokorelasyonlar 18 Otokorelasyonlar belli bir noktadan sonra sıfırdır, kısmi otokorelasyonlarda ise bir azalma görülmektedir. Bu durum incelenilen serinin MA(2) serisi olmasından kaynaklanmaktadır. İkinci olarak durağan bir AR(2) serisi et WN (0, σ 2 ) olmak üzere, X t = 1.7 X t −1 − 0.72 X t −2 + et serisi göz önüne alınsın. AR serileri bölümünde (3.3.2.16) da verilen Yule- Walker denklemleri yardımı ile γ (h) = α1γ X (h − 1) + α 2γ X (h − 2) (3.3.3.5) elde edilir. Bu eşitlik kullanılarak, α12 α1 γ X (1) = γ X (0) ve γ X (2) = + α 2 γ X (0) 1−α2 1−α2 ifadelerine ulaşılır. Serinin otokorelasyonları bu ifadeler kullanılarak elde edilir. Yani, ρ1 = γ X (1) α1 γ (2) α2 ve ρ 2 = X = 1 + α2 = γ X (0) 1 − α 2 γ X (0) 1 − α 2 şeklinde ifade edilir. Formüllerde α1 = 1.7 ve α 2 = −0.72 değerleri yerine yazıldığında ρ1 = 0.988372093 , ρ 2 = 0.960232558 şeklinde hesaplanır. Benzer şekilde diğer otokorelasyon değerleri de elde edilebilir. Serinin birinci kısmi otokorelasyonu, φ (1) = ρ1 = 0.988372093 bulunur. İkinci kısmi otokorelasyon ise, 1 P2 = ρ1 ρ1 1 P2* = ρ1 ρ1 1 0.988372093 = ρ 2 0.988372093 0.960232558 1 0.988372093 = 1 0.988372093 1 19 P2 ve P2* matrisleri yardımı ile det( P2* ) φ (2) = = −0.72 = α 2 det( P2 ) şeklinde hesaplanır. Kısmi otokorelasyonlar ikinci gecikmeden sonra sıfır olacaktır. Otokorelasyonlarda ise bir azalma görülmektedir. Bu durum serinin AR(2) serisi olmasından kaynaklanmaktadır. Durağan zaman serileri modellerinden MA serilerinde otokorelasyonların, AR serilerinde ise kısmi otokorelasyonların belli noktadan sonra sıfır olduğu görülmektedir. Ancak bazı serilenin otokorelasyonları ve kısmi otokorelasyonları azalmasına rağmen sıfır olmayabilir. Bu durumda serilere otoregresif hareketli ortalama serileri denir. Bir sonraki bölümde otoregresif hareketli ortalama serileri hakkında bilgi verilmektedir. 3.3.4 Otoregresif hareketli ortalama serileri (Autoregressive moving series, ARMA) Hareketli ortalama serileri her zaman durağan serilerdir. Otoregresif zaman serilerinin durağanlığı ise karakteristik denkleminin köklerine bağlıdır. Hareketli ortalama serilerinin otokorelasyonları belli bir yerden sonra sıfır olmaktadır. Bununla birlikte kısmi otokorelasyonları ise azalmaktadır. Otoregresif zaman serilerinde ise otokorelasyonlar azalmakta ve kısmi otokorelasyonlar belli bir yerden sonra sıfır olmaktadır. Bir zaman serisi verildiğinde otokorelasyonlar ve kısmi otokorelasyonlar ile serinin model dereceleri belirlenmektedir. Bazen serinin otokorelasyonları ve kısmi otokorelasyonları azalmasına rağmen sıfır olmayabilir. Böyle bir durumda seriye otoregresif zaman serisi veya hareketli ortalama serisi adı verilemez. Bu tür serilere otoregresif hareketli ortalama serileri denir. 20 WN (0, σ 2 ) ve θ q ≠ 0 olmak üzere, Bir MA serisi, et q X t − µ = et + ∑ θ i et −i (3.3.4.1) i =1 q şeklindedir. Bu serinin karakteristik denklemi, mq + ∑ θ i m q −i = 0 dır. Hareketli ortalama i =1 serileri her zaman durağan serilerdir ve karakteristik denklemin bütün kökleri mutlak değerce 1 den küçük ise seriye tersinirdir(invertible) denir. Serinin tersinir olması, ∞ ∞ i =1 i =0 ∑ π i < ∞ olmak üzere, et = ∑ π i ( X t −i − µ ) şeklinde yazılabilir olması anlamındadır. Ortalaması µ olan MA(q) serisini, θ ( B) = 1 + θ1 B + θ 2 B 2 + ... + θ q B q olmak üzere, X t = µ + θ ( B )et şeklinde yazabiliriz. Burada, B , gerileme operatörünü göstermektedir. Eğer serinin ortalamasının µ olduğunu varsayarsak, seriyi X t − µ = θ ( B)et şeklinde de ifade edebiliriz. Benzer şekilde ortalaması µ olan AR(p) serisi, p X t − µ = et + ∑ φi ( X t −i − µ ) şeklinde yazılır. AR serilerinin durağanlığı karakteristik i =1 denklemin köklerine bağlıdır. AR serileri her zaman tersinirdir. Eğer φ p = 0 olmak üzere, φ ( B ) = 1 − φ1 B − φ2 B 2 − ... − φ p B p şeklinde ise, AR(p) serisini, φ ( B )( X t − µ ) = et şeklinde yazabiliriz. Serinin ortalaması sıfır olduğu durumda ise φ ( B) X t = et şeklinde olacağı açıktır. Sonuç olarak, model dereceleri p ve q olan bir ARMA(p,q) serisi φ ( B)( X t − µ ) = θ ( B)et şeklinde gösterilir. Burada, p serinin AR kısmının model derecesini, q ise serinin MA kısmının model derecesini göstermektedir. Eğer serinin ortalaması sıfır ise, bir ARMA(p,q) serisi, 21 φ ( B) X t = θ ( B)et (3.3.4.2) şeklinde gösterilir. Daha açık bir şekilde ifade etmek istersek, model dereceleri p ve q olan µ ortalamalı bir ARMA(p,q) serisi φ p ≠ 0 ve θ q ≠ 0 olmak üzere p q j =1 i =1 ( X t − µ ) = ∑ φ j ( X t − j − µ ) + et + ∑ θ i et −i (3.3.4.3) şeklinde yazılır. Eğer serinin ortalaması sıfır ise ARMA(p,q) serisi, p q j =1 i =1 X t = ∑ φ j X t − j + et + ∑ θi et −i (3.3.4.4) olarak yazılır. Bir ARMA(p,q) serisinin durağan olabilmesi için, AR kısmının durağan olması; tersinir olabilmesi için ise MA kısmının tersinir olması yeterlidir. ∞ Eğer X t ARMA( p, q ) serisi durağan ise, ∑ψ j < ∞ şartı sağlandığında, j =0 ∞ X t = ∑ψ j et − j (3.3.4.5) j =0 şeklinde yazılabilir. Dolayısıyla serinin otokovaryans fonksiyonunun, ∞ γ (h) = σ 2 ∑ψ jψ j + h (3.3.4.6) j =0 şeklinde olacağı açıktır. Ancak burada ψ j katsayılarının belirlenmesi gerekir. 22 Eğer ARMA(p,q) serisini φ ( B) X t = θ ( B)et şeklinde ise, φ ( B) X t = θ ( B)et ⇒ X t = θ ( B) e φ ( B) t (3.3.4.7) olacaktır. Buradaki ψ j katsayıları z < 1 olmak üzere, ψ ( z) = θ ( z) ∞ = ∑ψ z j φ ( z ) j =0 j (3.3.4.8) özdeşliğinden yararlanarak elde edilir. Ayrıca burada, θ ( z ) = 1 + θ1 z + θ 2 z 2 + ... + θ q z q φ ( z ) = 1 − φ1 z − φ2 z 2 − ... − φ p z p (3.3.4.9) dir. Bu eşitliklerin çözülmesi ile θ 0 = 1 ve j > q için θ j = 0 ve ayrıca j > p için φ j = 0 olduğundan çözümler, ψj− ∑ φψ k j −k =θj , 0 ≤ j < max( p, q + 1) 0< k ≤ j ψj− (3.3.4.10) ∑ φψ k j −k =0 , j ≥ max( p, q + 1) 0< k ≤ p şeklindedir (Brockwell and Davis 1987). Bu eşitlikler çözüldüğünde, ψ 0 = θ0 = 1 ψ 1 = θ1 + ψ 0φ1 = θ1 + φ1 ψ 2 = θ 2 + ψ 0φ2 +ψ 1φ1 = θ 2 + φ2 +ψ 1φ1 + φ12 ψ j katsayıları ardışık olarak bulunur. 23 3.4 Öngörü (Forecasting) Öngörü, gözlemlediğimiz değerlerin dışında rasgele değişkenin almasını beklediğimiz değerdir. Öngörüler yapılırken kullanılan bilgi, geçmiş zamanlardaki gözlem değerleridir. Bu gözlem değerleri yardımı ile rasgele değişkenin gelecekte alacağı değerler için bir tahminde bulunulur. X 1 , X 2 ,..., X n rasgele değişkenleri verildiğinde X n +1 için öngörü, X n +1 = E ( X n +1 X 1 , X 2 ,..., X n ) (3.4.1) olarak tanımlanır. Normal dağılım varsayımı altında bu koşullu beklenen değer X 1 , X 2 ,..., X n değerlerinin bir lineer birleşimidir. Kabul edelim ki Y1 , Y2 ,..., Yn rasgele değişkenleri et WN (0, σ 2 ) olmak üzere ( et ler de Y1 den bağımsız) Y1 Yt = α1Yt −1 + et , t =1 (3.4.2) , t≥2 modeline uygun olsun. α1 < 1 olsun yani serinin durağan olduğu varsayılsın. Bu durumda Yn +1 , Yn + 2 ,..., Yn + s değerleri öngörülmek istensin. e1 , e2 ,..., en ler bağımsız olduğundan dolayı en +1 rasgele değişkeni E (en+1 Y1 , Y2 ,..., Yn ) = E (en +1 ) = 0 Y1 , Y2 ,..., Yn lerden bağımsızdır. Dolayısı ile ) olacağından, Yn +1 = E (Yn+1 Y1 , Y2 ,..., Yn ) = α1Yn şeklinde hesaplanır. Yani öngörü sadece serinin aldığı son değere ve parametreye bağlıdır. 24 ) İki adım ilerisi için öngörü, Yn + 2 = E (Yn+ 2 Y1 , Y2 ,..., Yn ) = α12Yn olacaktır. Bu şekilde devam edilirse s adım ilerisi için öngörü, ) Yn + s = α1sYn (3.4.3) olarak hesaplanır. Görüldüğü gibi öngörüler örneklemin en son değerine bağlıdır ve s → ∞ için öngörüler serinin ortalaması olan 0 değerine yaklaşmaktadır. Bu öngörüler hesaplandıktan sonra öngörü hataları ve bu öngörü hatalarının varyansı da ) verilmelidir. Bir adım ilerisi için öngörü hatası, Yn +1 − Yn +1 = (α1Yn + en +1 ) − α1Yn = en +1 ve ) öngörü hatasının varyansı ise, Var (Yn +1 − Yn +1 ) = Var (en +1 ) = σ 2 olarak bulunur. İki adım ilerisi için elde edilen öngörü hatası, ) Yn + 2 − Yn + 2 = (α1Yn +1 + en + 2 ) − α12Yn = (α1 (α1Yn + en +1 ) + en + 2 ) − α12Yn = α12Yn + α1en +1 + en + 2 − α12Yn = α1en +1 + en + 2 dır. İki adım ilerisi için öngörü hatasının varyansı, ) Var (Yn + 2 − Yn + 2 ) = Var (α1en +1 + en + 2 ) = σ 2 1 + α12 şeklinde hesaplanır. 25 Bu şekilde devam edildiği zaman s adım ileri için öngörü hatası, s −1 ) Yn + s − Yn + s = ∑ α1j en + s − j (3.4.4) j =0 şeklindedir. Bu öngörü hatasının varyansı ise, s −1 ) Var (Yn + s − Yn + s ) = σ 2 ∑ α12 j (3.4.5) j =0 olacağı açıktır. Burada s → ∞ için öngörü hatalarının varyansı serinin varyansına doğru yaklaşır. Çünkü, s −1 ) σ2 Var (Yn + s − Yn + s ) = σ 2 ∑ α12 j → = Var (Yt ) 1 − α12 j =0 (3.4.6) dir. Yani, seri durağan ise öngörüler serinin ortalamasına doğru yaklaşır. Bununla birlikte, öngörü hatalarının varyansı da serinin varyansına doğru yaklaşır. Ancak serinin durağan olmaması durumunda (α1 = ±1) bu özellikler geçerli değildir. ) ) ) Eğer Yn +1 , Yn + 2 ,..., Yn + s değerleri aynı anda öngörülmek istendiğinde, Yn +1 , Yn + 2 ,..., Yn + s şeklinde öngörüler elde edilir. Bu öngörülerin hataları ise, ) en +1 Yn +1 − Yn +1 ) α1en+1 + en + 2 Yn + 2 − Yn + 2 . . = . . . . ) s s −1 Yn + s − Yn + s α1 en+1 + α1 en + 2 + ... + en + s (3.4.7) şeklindedir. 26 Buradan öngörü hatalarının varyans-kovaryans matrisi, ) ) ) ) Z = (Yn +1 , Yn + 2 ,..., Yn + s ) ' ve Z = (Yn +1 , Yn + 2 ,..., Yn + s ) ' % % olmak üzere, 1 α1 . 2 . α1 1 + α1 2 . . 1 + α1 + α14 ) ) E ( Z − Z )( Z − Z ) ' = σ 2 . . . % % % % . . . . . . . . . . . . . . α1s −1 . . . s −1 2j . . ∑ α1 j =0 . . . (3.4.8) şeklindedir. Eğer bir öngörü yapılıyorsa, bu öngörü için güven aralığı oluşturmak gereklidir. s adım ) ilerisi için öngörü Yn + s ise bu öngörü için %95 lik güven aralığı, s −1 ) Yn + s ± Z (0.05) σ 2 ∑ α12 j (3.4.9) j =0 olarak yazılabilir. Fakat pratikte buradaki α1 ve σ 2 değerleri parametrelerdir ve bunların ) tahmin değerleri kullanılır. Ayrıca, burada Yn + s kestiricisinin dağılımının bulunmasıdır. ) Bununla birlikte, yukarıda verilen güven aralığında Z (0.05) yazılabilmesi için Yn + s kestiricisinin dağılımının normal olması gerekir. Aşağıdaki model göz önüne alındığında, , t =1 Y1 Yt = α1Yt −1 + et , t ≥ 2 Eğer α1 < 1 ise seri durağandır. (3.4.10) 27 Ayrıca, σ2 E (Yt ) = 0 , Var (Yt ) = 1 − α12 dir. ) Burada, s → ∞ için Yn + s = α1sYn → 0 = Var (Yt ) ve öngörü hatalarının varyansı da, s −1 ) σ2 Var (Yn + s − Yn + s ) = σ 2 ∑ α12 j → = Var (Yt ) 1 − α12 j =0 dır. Ancak α1 = 1 ise seri durağan (3.4.11) değildir. Çünkü Y0 = 0 alındığında, t Yt = ∑ e j olduğundan, kovaryans, Cov(Yt , Yt + h ) = σ 2 min(t , t + h) dir ve otokovaryanslar j =1 zamana bağlıdır. Öngörüler hesaplanırken serinin durağan olup olmaması hakkında bir bilgi gerekmez. Çünkü öngörüler koşullu beklenen değer olarak hesaplanır. Dolayısıyla dağılım bilindiği sürece öngörüler hesaplanabilir. Öngörüler hesaplanırken durağanlığa gerek duyulmaz fakat durağanlık öngörülerin hesaplanmasında önemli bir rol oynamaktadır. Yukarıda hesaplanan öngörüler serinin durağan olmaması durumunda( α1 = 0 olması ) durumunda) sabit kalmaktadır. Bu durumda öngörüler, her s için, Yn + s = Yn şeklinde ) olacaktır. Yani s → ∞ ve α1 = 1 ise E (Yn + s − Yn + s ) 2 = σ 2 s → ∞ olur. Diğer taraftan, α1 > 1 ise, s −1 ) α 2s −1 E (Yn + s − Yn + s ) 2 = σ 2 ∑ α12 j = σ 2 12 →∞ α1 − 1 j =0 (3.4.12) olacaktır. Y0 değeri bir rasgele değişkendir ve istatistiki sonuç çıkarımında önemli role sahiptir. Genelde Y0 = 0 olarak alınmaktadır. Fakat bazen Y0 = µ gibi bir sabit değer alınmaktadır. 28 Eğer Y1 = α1Y0 + e1 olduğunda, Y0 = 1 α1 Y1 − 1 α1 e1 ⇒ Y0 = α *Y1 − α *e1 (3.4.13) ) ve α * < 1 olduğundan, Y0 = α *Y1 olacaktır. p p ) Bir AR(p) modeli X t = et + ∑ α j X t − j şeklinde verilmiş ise öngörüler, X n + s = ∑ α j X n + s − j j =1 j =1 ardışık olarak elde edilir. 3.5 Durağan Olmayan Zaman Serileri İstatistik ve ekonomi gibi çalışma alanlarında kullanılan serilerin çoğu durağan olmayan zaman serileridir. Birim köklü zaman serileri durağan olmayan zaman serileri arasında büyük yer tutmaktadır. Bir serinin durağan olmadığı düşünülüyor ise seri mutlaka test edilmelidir. Eğer ki durağan değilse, durağanlık sağlanmalıdır. Çünkü zaman serilerinde durağanlık, en önemli kavramalardan birisidir. Dolayısıyla analizlere başlamadan önce serinin durağan olup olmadığı araştırılmalıdır. Ayrıca durağan serilerle çalışmak, istatistiki anlamda güvenilir sonuçlar elde etmemizi sağlar. Zaman serileri uzun dönemde trend ile deterministik sürecin lineer bileşimi olarak yazılabilir. Deterministik trend, zaman serisinin zaman içinde sürekli olarak artması(veya azalması) şeklindeki eğilim olarak tanımlanır. (3.5.1) X t = X 0 + tµ Modeldeki {tµ } rasgele olmayan terimler serisine deterministik trend adı verilir. Ayrıca et WN (0, σ 2 ) olmak üzere, X t = X t −1 + et (3.5.2) serisi göz önüne alınsın. 29 Ardışık olarak yazıldığında, t X t = X 0 + ∑ ei = X 0 + vt (3.5.3) i =1 t elde edilir. Modeldeki {vt } = ∑ ei serisine de stokastik trend denir. Stokastik trend, serideki i =1 zamanla artan (veya azalan) eğilimin sürekli olmaması, genellikle artış(veya azalış) içerisinde olan bir seride azalışlarında(veya artışlarında) gözlendiği durumu ifade etmektedir. Yukarıdaki (3.5.1) ve (3.5.3) modelleri birleştirildiğinde, t X t = X 0 + t µ + ∑ ei = X 0 + t µ + vt (3.5.4) i =1 modeli elde edilir. Modelde bulunan {tµ + vt } terimi ise deterministik ve stokastik trendlerin birleşimidir. Burada X 0 stokastik bir rasgele değişken ya da stokastik olmayan bir sabit olarak düşünülür. Uygulamada ise genellikle X 0 = 0 veya X 0 = µ olarak alınabilir. Bir serinin beklenen değeri zamana bağlı iken serinin otokovaryansları zamana bağlı değil ise bu serinin deterministik trend içerdiği düşünülür (Yalçın 2002). Yukarıda verilen (3.5.4) modelinde verilen seri için vt durağan ise tµ deterministik trend olarak adlandırılır. Burada vt nin otokovaryansları zamana bağlıdır. Bazı seriler (3.5.4) modelindeki vt gibi durağan olmayan bileşen içerebilir. Bu tür serilerin stokastik trend içerdiği düşünülür. Başka bir ifade ile bir serinin sadece otokovaryansları zamana bağlı ise seri stokastik trend içeriyor denir. Bazı seriler hem deterministik hem de stokastik trend içerebilir. Durağanlık, zaman serilerinde en önemli kavramalardan birisidir. İstatistiki sonuç çıkarımlarının çoğunda öncelikle serinin durağan olup olmadığı araştırılır. Örneğin Türkiye ekonomisindeki birçok değişken durağan değildir. Dolayısıyla geleceğe yönelik kararlar 30 alırken analizler yapılmadan önce çalıştığımız serilerin durağanlığı sağlayıp sağlamadığı mutlaka kontrol edilmelidir. Aksi takdirde elde edilen sonuçlar istatistiki anlamda güvenilir olmayacaktır. Bir seriyi durağan hale getirmek için çeşitli yollar vardır. Eğer seri sadece deterministik trend içeriyor ise serinin ortalaması çıkarılarak durağanlık sağlanabilir. Seri sadece stokastik trend içeriyor ise serinin durağanlığı fark alma yöntemi ile sağlanabilir. Ancak burada fark alma operatörünün önceden tanımlanmış olması gerekir. Zaman serilerinde durağanlığı veya birim kökü test etmek için çeşitli yöntemler vardır. Bu yöntemlerin içinde en çok kullanılan Dickey-Fuller testidir. Aşağıda Dickey-Fuller testine kısaca değinilecektir. 3.5.1 Dickey-Fuller birim kök testi Herhangi bir serinin(genellikle iktisadi serinin) birim kök içerip içermediğini sınamak için en çok kullanılan yöntem parametrelerin en küçük kareler tahmin edicilerinin dağılımına göre geliştirilen Dickey-Fuller yöntemidir. Dickey-Fuller yöntemi, parametrelerin en küçük kareler tahmin edicisinin birim kök varsayımı altındaki dağılımına dayanır. Ancak DickeyFuller testleri, süreç birim köke sahip ve bu durum fark alma yöntemi ile ortadan kaldırılabiliyorsa uygulanır. Dickey-Fuller birim kök testleri, zaman serilerinde birim kök araştırmasını sağlayan ilk biçimsel yöntemdir. Birinci dereceden bir otoregresif zaman serisi modeli, et X t = ρX t −1 + et WN (0, σ 2 ) olmak üzere, (3.5.1.1) şeklinde verilsin. Bu denklemin birinci dereceden farkı alındığında aşağıdaki model X t − X t −1 = ρX t −1 − X t −1 + et (3.5.1.2) veya 31 ∇X t = ( ρ − 1) X t −1 + et (3.5.1.3) şekline dönüşür. Burada, γ = ρ − 1 olarak tanımlandığında (3.5.1.3) denklemi, ∇X t = γX t −1 + et (3.5.1.4) şeklinde olmaktadır. Dolayısıyla, (3.5.1.1) modeline göre H 0 : ρ = 1 hipotezi ile H 0 : γ = 0 hipotezi denktir. Burada (3.5.1.1) de verilen zaman serisi için, H 0 : ρ = 1 yokluk hipotezi altında, Cov( X t , X t + h ) = σ 2 min(t , t + h) şeklindedir yani kovaryans zamanın bir fonksiyonu olmaktadır. Sonuç olarak, H 0 : ρ = 1 yokluk hipotezi altında, (3.5.1.1) de verilen zaman serisi durağan değildir. Durağan olmayan zaman serilerinde H 0 : ρ = 1 hipotezinin testinde t istatistiği kullanılır. Burada kullanılan t istatistiğinin dağılımı negatif olarak sola çarpıktır. Dolayısıyla, sol uçtaki kritik değerler Student t dağılımınkinden daha küçük olabilmektedir. Dağılım standart t dağılımı olmadığında limit dağılımı aşağıdaki üç ayrı model için, ∇X t = γX t −1 + et (3.5.1.5) ∇X t = α + γX t −1 + et (3.5.1.6) ∇X t = α + β t + γ X t −1 + et (3.5.1.7) sırasıyla τ , τ µ , τ τ olmaktadır (Enders 1995). Burada, τ , τ µ ye göre ve τ µ de τ τ ya göre daha güçlüdür (Dickey et all. 1986). 32 ∧ H 0 : ρ = 1 veya H 0 : γ = 0 hipotezinin test edilmesi istendiğinde hesaplanan τ veya ∧ varyans bilindiğinde n( ρ τ − 1) istatistiğinin değeri kritik değerlerden küçük ise yokluk hipotezi red edilmektedir. Başka bir ifade ile X t serisi durağandır. 3.5.2 Genişletilmiş Dickey-Fuller birim kök testi Veri üretim süreci AR(p) olan bir zaman serisinin, p ≥ 2 olmak üzere, AR(1) olarak modellenmesi hata terimlerinde otokorelasyonlara sebep olacağından serinin durağanlığını araştırmak için Dickey-Fuller testinin kullanılması başlangıçta geçersiz olacaktır. Bunun nedeni et lerin beyaz gürültü süreci olması varsayımı bozulmasıdır. Fakat verilen bir birim köklü serinin herhangi bir X t AR( p ) (veya ARMA(p,q)) serisi içinde Dickey-Fuller testi uygulanmaktadır. Bu durumda da verilen bir X t serisinin, p ∇X t = α 1 X t −1 + ∑ β j ∇X t − j + et (3.5.2.1) j =1 şeklinde yazılması durumunda H 0 : α1 = 0 H0 : Xt serisi birim köklüdür yokluk hipotezini hipotezinin test edilmesi ile aynı olacaktır. Bunun için X t nin X t −1 , ∇X t −1 ,..., ∇X t − p üzerine regresyonunun yapılması durumunda X t −1 in katsayısı hesaplanır ve τˆ = αˆ1 Sαˆ1 test istatistiği(veya τ µ ,τ τ ) kullanılır. Kritik değerler Dickey-Fuller testinde kullanılan değerler ile aynıdır. Bir serinin birim kök içerip içermediğini sınamak için çeşitli bilgisayar programları kullanılmaktadır. Çalışmada 1987:01-2007:01 dönem aralığında Türkiye için sanayi üretim endeksi(industrial production index) ele alınmıştır. Bu serinin birim kök içerip içermediği 33 incelenmiştir. Sanayi üretim endeksi için Eviews programına ait birim kök sınaması sonuçları aşağıdaki çizelge 3.1 de belirtilmiştir. Çizelge 3.1 Sanayi üretim endeksi serisi birim kök testi Augmented Dickey-Fuller test statistic Test critical values: 1% level 5% level 10% level t-Statistic Prob. 0.084829 -3.520307 -2.900670 -2.587691 0.9625 Birim kök sınaması sonuçlarına göre, p değerinin oldukça büyük olduğunu görülür. Dolayısıyla 1987:01-2007:01 dönem aralığında Türkiye için sanayi üretim endeksi serisi birim kök içermektedir. Yapılan analizlerin istatistiksel anlamda güvenli olabilmesi için serinin birim kökten arındırılması gerekmektedir. Bunun için serinin birinci dereceden farkı alınır. Sanayi üretim endeksi serisinin birinci dereceden farkı alındıktan sonra yapılan birim kök sınaması sonuçları aşağıdaki çizelge 3.2 de verilmiştir. Çizelge 3.2 Sanayi üretim endeksi fark serisi birim kök testi Augmented Dickey-Fuller test statistic Test critical values: 1% level 5% level 10% level t-Statistic Prob. -8.272710 -3.520307 -2.900670 -2.587691 0.0000 Serisinin birinci dereceden farkı alındıktan sonra yapılan birim kök sınaması sonuçları göre, p değerinin küçüldüğü dikkat çekmektedir dolayısıyla serinin birim kökten arındırıldığı anlaşılır. 34 İktisadi serilerin büyük çoğunluğu birim kök içermektedir. Bu nedenle istatistiksel anlamda güvenli sonuçlar almak için analizlere başlamadan önce serilerin birim kök içermediğinden emin olmak gereklidir. Seri birim köklü ise yukarıdaki şekilde seri birim kökten arındırılmalıdır. Aksi takdirde sonuçlar çok farklı çıkabilmektedir. 35 4. VEKTÖR OTOREGRESİF(VAR) MODELLER VAR modelleri zaman serileri modelleri arasında en fazla kullanılan modellerdir. Bu modeller öncelikle makroekonomik değişkenler arasındaki ilişkilerin incelenmesinde ve rasgele şokların değişkenlere olan etkisinin analizinde kullanılır. İktisadi ilişkilerin çoğu oldukça karmaşıktır. Bundan dolayı iktisadi ilişkiler eşanlı denklemler yardımıyla incelenmektedir. Eşanlı denklemlerde bağımlı-bağımsız değişken kavramı yerine içsel-dışsal değişken kavramı ortaya çıkmaktadır. İçsel değişken, değeri model içerisinde belirlenen değişken olarak tanımlanırken; dışsal değişken, değeri model dışında belirlenen değişken olarak tanımlanabilir. İktisadi ilişkilerde çoğunlukla değişkenler birbirleriyle ilişkilidir. Değişkenler ilişkili olduğundan dolayı, değişkenleri içsel ya da dışsal değişken olarak ayırmak oldukça zorlaşmaktadır. VAR modellerinde modeli kısıtlayan varsayımların kesinlikle kullanılması gerekmemektedir. Bundan dolayı model iktisadi teoriden bağımsız şekilde oluşturulabilir. Ayrıca bu modellerde içsel ya da dışsal değişken ayrımı da gerekmemektedir. Seçilen bütün değişkenler birlikte ele alınır. Bu özelliği ile diğer eşanlı denklemlerden ayrılır. VAR analizinde sonuçlarının istatistiki anlamda güvenilir olması için, kullanılan serilerin durağan olması gereklidir. Zaman serileri genellikle durağan değildir. Bu nedenle analizlere başlamadan önce serilerin durağan olup olmadığı incelenir. Eğer ki seriler durağan değil ise önce seriler durağanlaştırır sonra analize başlanır. 36 İki değişkenli VAR modeli, standart şekilde aşağıdaki gibi ifade edilebilir: Yt = α 1 + k ∑ k ∑ λ1iY t − i + i =1 Z t = β1 + k ∑ λ 2 i Z t − i + e1 t i =1 k ∑ γ 1iY t − i + i =1 γ 2i Z t−i + e2t (4.1) i =1 Ayrıca iki değişkenli VAR modeli matrisler yardımı ile aşağıdaki şekilde de ifade edilebilir: k ∑ λ1i Yt α1 i =1 Z = β + k t 1 γ ∑ 1i i =1 Y e i =1 t −i + 1t k e Z γ 2 i t −i 2 t ∑ i =1 k ∑λ 2i (4.2) Yukarıdaki iki değişkenli VAR modelinde; k modelde gecikmelerin uzunluğunu, e ortalaması sıfır ve sabit varyanslı normal dağılıma sahip rasgele hata terimlerini göstermektedir. VAR modelinde hataların kendi gecikmeli değerleriyle ilişkisiz olduğu varsayılır. Bunun nedeni değişkenlerin gecikme uzunluğunun arttırıldığında otokorelasyon sorununun ortadan kalkmasıdır (Özgen ve Güloğlu 2004). Hata terimleri arasındaki korelasyon sıfırdan farklı ise, yani hata terimleri birbirleriyle ilişkili ise, hata terimlerinin birindeki değişim diğer bir hata terimini etkileyecektir. Ayrıca hata terimleri, modeldeki tüm değişkenlerle ilişkisizdir. VAR modelinin sağ tarafında içsel değişkenlerin gecikmeli değerleri yer almaktadır. Dolayısıyla eşanlılık problemi ile karşılaşılmaz. Dolayısıyla tahminlerde en küçük kareler yöntemi kullanılabilir. VAR modelleri, kısıtlanmış ve kısıtlanmamış VAR modelleri ikiye ayrılmaktadır. VAR analizinde sonuç alabilmek için üç yol uygulanır. 37 1. Granger Nedenselliğini 2. Varyans Ayrıştırması 3. Etki-Tepki Fonksiyonları VAR modelleri tek başına ekonomik yorum için fazla bir şey ifade etmez. Dolayısıyla VAR modellerinde güvenilir ekonomik yorumlara ulaşabilmek için yukarıdaki üç yöntem kullanılır. 4.1 Granger Nedensellik Testi 1969 yılında Granger, nedensellik ve dışsallık kavramlarını ortaya atmıştır (Granger 1969). Granger nedensellik testine göre; eğer Z değişkenine ait bilgiler modele eklendiğinde Y değişkeninin öngörüsüne katkıda bulunuyor ise Z değişkeni Y değişkeninin nedenidir (Özgen ve Güloğlu 2004). Yukarıda verilen iki değişkenli VAR modeli için Granger nedensellik sınaması şu şekilde yapılır: H 1 hipotezinin red edilememesi halinde Z değişkeni, Y değişkeninin nedeni değildir. H 1 : λ21 = λ22 = ... = λ2 k = 0 H 2 hipotezinin red edilememesi halinde Y değişkeni, Z değişkeninin nedeni değildir. H 2 : γ 11 = γ 12 = ... = γ 1k = 0 Eğer H 1 ve H 2 hipotezlerinin her ikisi de red edilirse, Z ve Y nedensellik olduğu anlaşılır. 38 arasında iki taraflı Granger nedensellik sınaması için oluşturulan hipotez testleri, F testiyle sınanabilir: F= ( SSE (red ) − SSE ( full )) / r SSE ( full ) /(n − p ) (4.1.1) F istatistiğindeki SSE (red ) kısıtlanmış modelin hata kareler toplamını, SSE ( full ) kısıtlanmamış modelin hata kareler toplamını, r kısıt sayısını, n gözlem sayısını ve p modeldeki parametre sayısını göstermektedir. Eğer F değeri, F tablo değerinden büyükse, H 1 ve H 2 hipotezleri reddedilir (Özgen ve Güloğlu 2004). 4.2 Etki-Tepki Fonksiyonları VAR analizinde, değişkenler arasındaki ilişkileri belirlemede etki-tepki fonksiyonlarının önemli bir yeri vardır. Etki-tepki fonksiyonu bir değişkendeki şokun, sistemdeki değişkenlerin her birinin gelecek değerleri üzerindeki etkisini ölçen bir büyüklüktür (Saçkan 2006). VAR modelinden etki-tepki katsayılarını elde etmede kullanılan çeşitli yöntemler vardır. Bu yöntemlerden birisi hataların Cholesky ayrıştırması ile dikleştirilmesi ve elde edilen varyans-kovaryans matrisinin köşegen matris haline getirilmesidir. Cholesky ayrıştırmasından yararlanıldığında değişkenlerin modeldeki sıralaması önem kazanmaktadır (Özgen ve Güloğlu 2006). Etki-tepki fonksiyonlarının gerçek değerleri hesaplanamaz. Çünkü etki-tepki fonksiyonları, VAR modeli katsayılarının doğrusal olmayan bir fonksiyonudur. Ancak, etki-tepki fonksiyonlarının gerçek değerlerini içeren güven aralıkları oluşturulabilir. Bu konuda Monte Carlo ve bootstrap yöntemleri sıkça kullanılmaktadır. 39 Etki-tepki fonksiyonları çeşitli bilgisayar programları yardımı ile çizdirilebilir. Çalışmada Eviews programı ile 1987:01-2007:01 dönem aralığında Türkiye için döviz kuru ve tüketici fiyat endeksi serileri incelenmiştir ve etki-tepki fonksiyonları şekil 4.1 de verilmiştir. Kurdak i D egis ik ligin Tük etic i Fiy at Endek s ine Etk is i Kurdak i D egis ik ligin Gec ik melerine Etk is i 0.012 0.012 0.010 0.010 0.008 0.008 0.006 0.006 0.004 0.004 0.002 0.002 0.000 0.000 -0.002 -0.002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 Tük etic i Fiy at Endek s indek i D egis ik ligin Kurdak i D egis ik lige Etk is i 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tük etic i Fiy at Endek s indek i D egis ik ligin Gec ik melerine Etk is i 0.012 0.012 0.010 0.010 0.008 0.008 0.006 0.006 0.004 0.004 0.002 0.002 0.000 0.000 -0.002 -0.002 -0.004 3 -0.004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 Şekil 4.1 Doğrusal olmayan etki-tepki fonksiyonları 40 7 8 9 10 11 12 Etki-tepki fonksiyonları grafiklerine ilişkin sonuçlar şu şekilde verilebilir: Kurdaki değişikliğin gecikmelerine olan etkisini gösteren grafiğe bakıldığında, kurda beklenmeyen bir değişim olduğunda gecikmelerinin ilk tepkisi negatif yöndedir. Değişimin altı ay kadar etkili olduğu ve daha sonraki aylarda etkisinin ortadan kalktığı görülmektedir. Kurdaki değişikliğin tüketici fiyat endeksine etkisi incelendiğinde, kurda beklenmeyen bir değişim olduğunda tüketici fiyat endeksinin ilk tepkisi pozitif yöndedir. Daha sonra tüketici fiyat endeksinin verdiği tepki giderek azalmaktadır ve yedinci aydan sonra tamamen ortadan kalkmaktadır. Tüketici fiyat endeksindeki değişikliğin kurdaki değişikliğe olan etkisini gösteren grafik yardımı ile tüketici fiyat endeksinde beklenmeyen bir değişim olduğunda kurdaki değişikliğin verdiği tepkinin ilk aylarda negatif yönde olduğu söylenir. Bu tepkinin etkisi yaklaşık yedi-sekiz ay kadar sürdükten sonra yok olmaktadır. Tüketici fiyat endeksindeki değişikliğin gecikmelerine olan etkisi incelendiğinde, tüketici fiyat endeksinde beklenmeyen bir değişim olduğunda gecikmelerinin verdiği tepki ilk aylarda negatif yönde olduğu görülür. Bu tepkinin etkisi yaklaşık altı-yedi ay kadar sürdükten sonra yok olmaktadır Sonuç olarak etki-tepki fonksiyonlarının grafikleri yardımı ile serilerde meydana gelen değişikliklerin etkisi ortalama yedi ay kadar sürmektedir daha sonra etki ortadan kalkmaktadır. 41 4. 3 Varyans Ayrıstırması Varyans ayrıştırması, her bir rasgele şokun, gelecek dönemler için öngörü hata varyansına olan etkisi belirlemek için kullanılmaktadır. Varyans ayrıştırması, modeldeki içsel değişkenlerden birisindeki değişimi, tüm içsel değişkenleri etkileyen ayrı ayrı şoklar olarak ayıran bir yöntemdir. Varyans ayrıştırması ile elde edilen sonuçların yorumlanması oldukça önemidir. Yukarıda verilen iki değişkenli VAR modelini düşünürsek ε 1t de meydana gelen bir şok Z değişkeninin öngörü hata varyansını etkilemiyorsa, Z değişkeni dışsal değişken olarak adlandırılır. Bunun nedeni; Z değişkeninin, Y değişkeninden bağımsız hareket etmesidir. Eğer, ε 1t de meydana gelen bir şok Z değişkeninin öngörü hata varyansını tamamen etkiliyorsa, Z değişkeni içsel değişken olarak adlandırılır. Varyans ayrıştırmasında değişkenlerin sırası oldukça önemlidir çünkü analiz sonuçlarına etki etmektedir. Dolayısıyla yapılacak yorumlar da etkilenmektedir (Özgen ve Güloğlu 2006). 42 5.VEKTÖR OTOREGRESİF MODELLER YARDIMI İLE TÜRKİYE’DEKİ DÖVİZ KURU GEÇİŞİ EŞİK DEĞERİNİN TESPİTİ Döviz kuru geçişi ile bir birim şokun genel fiyat seviyesine nasıl geçtiği araştırılır. Döviz kuru artışları ve azalışları süresince kur geçişkenliği farklı olabilir. Dolayısıyla döviz kurlarından fiyatlara geçiş etkisinin asimetrik bir yapıya sahip olduğu görülebilir. Döviz kuru geçişi; tüketici fiyat endeksi, sanayi üretim endeksi, enflasyon, büyüme oranı gibi çeşitli ekonomik değişkenlerden etkilenebilmektedir. Literatürde döviz kuru geçişi ile ilgili çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Yapılan çalışmalarda döviz kuru değişimlerinin fiyatlara etkisini tespit etmek için vektör otoregresif(VAR) metodolojisi kullanılmıştır. McCarthy(1999) da bazı gelişmiş ülkeler için genel fiyat seviyesi üzerindeki döviz kuru geçişi araştırılmıştır. Ülkelerin çoğunda, tüketici fiyatları için döviz kuru geçişi anlamlı bulunmuştur. Ayrıca, gelişmiş ekonomiler üzerinde çeşitli ampirik çalışmalar sunulmuştur. Bu çalışmaların çoğunda döviz kuru geçişinin tamamlanmamış olduğu gözlenmiştir (Menon 1995a). Fiyatlardaki azalma seviyesi, geçiş mekanizması için önemlidir. Mart 2003’ten itibaren ABD Dolarındaki artış trendinin enflasyon üzerinde çok fazla etkisinin olduğunu söylemek zordur. Bundan dolayı, artış üzerindeki azalma etkisinde asimetriklik bulunabilir. Asimetrinin bir türü ABD Dolarındaki artışa karşı azalmadır. Asimetri sıfır etrafında olmayabilir fakat sıfıra yakın pozitif bir sayı etrafında olması beklenmektedir. Bu çalışmada, Türkiye ekonomisinin temel makro ekonomik değişkenleri üzerindeki döviz kuru geçişi, eşik vektör otoregresif tekniği ile araştırılmıştır. Çalışmada büyüme oranı, enflasyon, spread ve döviz kuru değişkenleri kullanılmıştır. Ayrıca kullanılan bu değişkenler aylık frekansta ölçülmüş olup 1987:01-2007:01 dönem aralığını kapsamaktadır. 43 Bu çalışmadaki amaç, 1987:01-2007:01 dönem aralığı için Türkiye ekonomisinin temel makro ekonomik değişkenleri üzerindeki döviz kuru geçişi eşik değerini tahmin etmektir. Ayrıca tahmin edilen eşik değer yardımı ile döviz kuru geçişinin hangi dönemden sonra etkili olduğu tespit edilecektir. Aşağıda çalışmada kullanılan metodoloji, veri ve bulgular açıklanmaktadır. 5.1 Metodoloji Bu çalışmada Türkiye’deki döviz kuru geçişi eşik değerini tespit etmek için Balke(2000) tarafından önerilen eşik vektör otoregresif model(TVAR) kullanılmıştır. Eşik vektör otoregresif model kullanılmasının nedeni döviz kuru serisindeki lineer olmayan yayılımdır. Çalışmada lineer olmayan yayılımı incelemek ve eşik değeri tespit etmek için kullanılan model aşağıda verilmiştir: Yt = A1Yt + B1 ( L)Yt −1 + ( A2Yt + B 2 ( L)Yt −1 ) I (ct − d > γ ) + et % % % % % % (5.1.1) Burada Yt ; büyüme oranı, enflasyon, spread ve döviz kuru değişkenlerini içermektedir. % Ayrıca spread değişkeni faiz oranları arasındaki fark olarak alınmıştır. Ayrıca, et hata % 1 2 1 2 terimlerini, B ( L) ve B ( L) gecikme matrislerini göstermektedir. A ve A döviz kuru geçişinin etkili olduğu dönem ile önceki dönem arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Ayrıca modelde bulunan ct − d eşik değişkendir ve Ι(ct − d > γ ) gösterge fonksiyonu aşağıdaki gibi tanımlanmaktadır: 1 , ct −d > γ Ι(ct − d > γ ) = d .d . 0 , (5.1.2) 44 Modelde yer alan gecikme uzunluğu vektör otoregresif model yardımı ile belirlenebilir. Çalışmada gecikme uzunluğu d = 1 olarak alındı (Balke 2000). Doğrusal olmayan VAR modellerinin dinamik özellikleri çerçevesinde bir fikir elde etmek için etki-tepki analizi kullanılabilir. Modelin doğrusal olmayan yapısı etki-tepki analizini doğrusal modellere göre daha karmaşık hale getirmektedir. Etki-tepki fonksiyonu; et nin % değeri biliniyorken, Yt + k ’nın koşullu beklenen değerindeki değişimdir ve E Yt + k Ωt −1 , et − E Yt + k Ωt −1 (5.1.3) şeklinde ifade edilebilir. Burada Ωt −1 üzerinde çalıştığımız kümeyi göstermektedir. Ayrıca, Ωt −1 bilgi kümesi olarak adlandırılır. 5.2 Veri ve Bulgular Çalışmada büyüme oranı, enflasyon, spread ve döviz kuru değişkenleri kullanılmıştır ve kullanılan bu değişkenler aylık frekansta ölçülmüş olup 1987:01-2007:01 dönem aralığını kapsamaktadır. Çalışmada büyüme oranı ve enflasyon serileri sırasıyla aşağıdaki şekilde hesaplanmıştır: X t = 100 × log ( (ip )t /(ip)t −1 ) (5.2.1) Yt = 100 × log((cpi )t /(cpi )t −1 ) (5.2.2) 45 Burada; X t büyüme oranını, Yt enflasyonu göstermektedir. Ayrıca ip ve cpi ise sırasıyla, sanayi üretim endeksini(industrial production index) ve tüketici fiyat endeksini(consumer price index) göstermektedir. Yukarıda verilen eşik vektör otoregresif model yardımıyla analizler yapılmıştır. Eşik değerin tahminine ilişkin istatistikler çizelge 5.1 de gösterilmiştir. Döviz kuru geçişi eşik değeri 0.0498 olarak tahmin edilmiştir. Hesaplanan büyüme oranı serisinde bu değerin 2002:02 dönemine denk geldiği gözlenmiştir. Çizelgedeki p değerleri yardımı ile eşik değerin anlamlı olmadığını iddia eden yokluk hipotezinin %5 anlamlılık düzeyinde red edildiği anlaşılmaktadır. Çizelge 5.1 Eşik değerin tahmini ve test istatistikleri Eşik Eşik Değişkenin Değişken Tahmini Döviz Kuru MA(2), d = 1 γ = 0.0498 Wald İstatistikleri Sup- Avg- Exp- 117.58 73.08 54.95 (0.000)* (0.000)* (0.000)* * eşik değeri anlamlı değildir yokluk hipotezini %5 anlamlılık düzeyinde red edildiğini göstermektedir Dört değişkenli eşik vektör otoregresif modelini kullandığımız çalışmada enflasyon, spread ve döviz kurundaki ±1 standart sapmalık şoklar karşısında büyüme oranının nasıl bir tepki verdiği etki-tepki fonksiyonları yardımı ile incelenmiştir. Etki-tepki fonksiyonları şu şekildedir: 46 Şekil 5.1 Büyüme oranının gecikmelerine etkisi Şekil 5.1 de büyüme oranının gecikmelerine verilen şokların büyüme oranına olan etkisi gösterilmektedir. Etki-tepki fonksiyonu grafiğine göre büyüme oranının gecikmelerinde meydana gelen ±1 standart sapmalık şokların kendisine olan etkisi 7 dönem sürmektedir. Ayrıca büyüme oranının gecikmelerinde meydana gelen negatif şoklara verilen ilk tepki negatif bölgeden başlayarak iki bölge arasında gidip gelmektedir. Pozitif şoklara verilen ilk tepki ise pozitif bölgeden başlayarak iki bölge arasında gidip gelmektedir. 47 Şekil 5.2 Enflasyonun büyüme oranına etkisi Şekil 5.2 de enflasyonda meydana gelen ±1 standart sapmalık şokların büyüme oranına etkisi gösterilmektedir. Etki-tepki fonksiyonu grafiğine göre enflasyonda meydana gelen ±1 standart sapmalık şokların büyüme oranına olan etkisi yaklaşık 8 dönem sürmektedir. Şokların etkisi 8. dönemden sonra giderek azalmaktadır. 48 Şekil 5.3 Spreadin büyüme oranına etkisi Şekil 5.3 de spread de meydana gelen ±1 standart sapmalık şokların büyüme oranına etkisi gösterilmektedir. Etki-tepki fonksiyonu grafiğine göre spread de meydana gelen ±1 standart sapmalık şokların büyüme oranına olan etkisi belli bir süre sonra giderek sıfıra yaklaşmaktadır. 49 Şekil 5.4 Kurdaki değişikliğin büyüme oranına etkisi Şekil 5.4 de döviz kuruna verilen şokların büyüme oranına olan etkisi gösterilmektedir. Etki-tepki fonksiyonu grafiğine göre döviz kurunda meydana gelen ±1 standart sapmalık şokların büyüme oranına olan etkisi 8 dönem sürmektedir. Şokların etkisi 8. dönemden sonra azalmaktadır. Enflasyon, spread ve döviz kuru değişkenlerine verilen ±1 standart sapmalık şokların büyüme oranına etkisinin ortalama 7-8 dönem sürdüğü ve bu dönemlerden sonra şokların büyüme oranı üzerindeki etkisinin sıfıra yaklaştığı gözlenmiştir. 50 6. SONUÇ Bu çalışmada, Türkiye ekonomisinin temel makro ekonomik değişkenleri üzerindeki döviz kuru geçişi, eşik vektör otoregresif tekniği ile araştırılmıştır. Çalışmanın birinci derece sonuçları şu şekilde özetlenebilir: Eşik vektör otoregresif tekniği ile elde edilen bulgularda, 1987:01-2007:01 dönemi için Türkiye ekonomisinin temel makro ekonomik değişkenleri üzerindeki döviz kuru geçişi eşik değerinin 0.0498 olduğu ve bu değerin 2002:02 dönemine denk geldiği bulunmuştur. Ayrıca döviz kuru serisinde lineer olmayan bir yayılım olduğu gözlenmiştir. Etki-tepki fonksiyonları yardımı ile enflasyon, spread ve döviz kuru serilerine verilen pozitif ve negatif şokların büyüme oranına etkisinin ortalama 7-8 dönem sürdüğü ve daha sonra şokların büyüme oranı üzerindeki etkisinin kaybolma eğilimi gösterdiği gözlenmiştir. 51 KAYNAKLAR Akdi, Y. 2003. Zaman Serileri Analizi , Bıçaklar Kitabevi, Ankara. Arat, K. 2003. Türkiye'de Optimum Döviz Kuru Rejimi Seçimi ve Döviz Kurlarından Fiyatlara Geçiş Etkisinin İncelenmesi, Türkiye Cumhuriyet Merkez Bankası Dış İlişkiler Genel Müdürlüğü, Ankara. Balke, N.S. 2000. Credit and Economic Activity: Credit Regimes and Nonlinear Propagation of Shocks, The Review of Economics and Statistics, v. 82, pp. 344-349. Berument, H. 2007. Measuring Monetory Policy for a Small Open Economy-Turkey, Journal of Macroeconomics. Brockwell P. J. and Davis R. A. 1987. Time Series: Theory and Methods , SpringerVerlang, New York. Dickey A.D., Belli W.R. and Miller R. B. 1986. Unit Roots in Time Series Models: Tests and Implications, The American Statistician, Vol. 40, No.1. Enders, W. 1995. Applied Econometric Time Series , Canada, sayfa.460. Fuller, W. A. 1976. Introduction to Statistical Time Series , New York. Granger C.W.J. and Newbold P. 1986. Forecasting Economic Time Series, Academic Press Hamilton J. D. 1994. Time Series Analysis, Princeton University Pres, sayfa.799. McCarthy, J. 1999. Pass-Through of Exchange Rates and Import Prices to Domestic Inflation in Some Industrialized Economies, BIS Working Papers, No.79. Menon, J. 1995a. Exchange Rate Pass-Through, Journal of Economic Surveys, Vol. 9, No. 2, June, pp. 197-231. Menon, J. 1995b. Exchange Rates and Import Prices for a Small Open Economy, Applied Economics, Vol. 27, No. 3, March, pp. 297-301. Özgen, F.B. ve Güloğlu, B. 2004. Türkiye’de İç Borçların İktisadi Etkilerinin VAR Tekniğiyle Analizi, ODTÜ Gelişme Dergisi, 31 Haziran, 2004, 93-114. 52 Saçkan, O. 2006. Genel fiyat düzeyinin belirlenmesinde para ve maliye politikası dominant rejimler: Türkiye örneği, 1988-2005, Türkiye Cumhuriyet Merkez Bankası Emisyon Genel Müdürlüğü, Ankara. Yalçın, Y. 2002. Stokastik Birim Kök Süreci Üzerine Bir Araştırma: Teori ve Uygulama, Gazi Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, Ankara. Wei, W. S. M. 1990. Time Series Analysis, Addision Wesley Pub. Comp., California 53 ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı: Keziban TEKİN Doğum Yeri: Uşak Doğum Tarihi: 02/10/1982 Medeni Hali: Bekar Yabancı Dili: İngilizce Eğitim Durumu Lise: Anıttepe Lisesi, 1999 Lisans: Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi İstatistik Bölümü, 2005 Yüksek Lisans: Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İstatistik Anabilim Dalı, 2008 Çalıştığı Kurum ve Yıl Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi İstatistik Bölümü Araştırma Görevlisi, 2005 - Yayınları Özdemir, Z A; Tekin, K. ; Berument, H.; Akdi, Y., Türkiye’ de Döviz Kuru Geçişi: Şokların Lineer Olmayan Yayılımı 5. İstatistik Kongresi, 20-24 Mayıs 2007, Antalya 54