Umeå University's logo

Central Clearing Counterparties play a crucial role in financial markets, requiring robust risk management practices to ensure operational stability. A growing emphasis on risk analysis and stress testing from regulators has led to the need for sophisticated tools that can model extreme but plausible market scenarios. This thesis presents a method leveraging Wasserstein Generative Adversarial Networks with Gradient Penalty (WGAN-GP) to construct an independent scenario generator capable of modeling and generating return distributions for financial markets.

The developed method utilizes two primary components: the WGAN-GP model and a novel scenario selection strategy. The WGAN-GP model approximates the multivariate return distribution of stocks, generating plausible return scenarios. The scenario selection strategy employs lower and upper bounds on Euclidean distance calculated from the return vector to identify, and select, extreme scenarios suitable for stress testing clearing members' portfolios. This approach enables the extraction of extreme yet plausible returns. This method was evaluated using 25 years of historical stock return data from the S&P 500.

Results demonstrate that the WGAN-GP model effectively approximates the multivariate return distribution of several stocks, facilitating the generation of new plausible returns. However, the model requires extensive training to fully capture the tails of the distribution. The Euclidean distance-based scenario selection strategy shows promise in identifying extreme scenarios, with the generated scenarios demonstrating comparable portfolio impact to historical scenarios. These results suggest that the proposed method offers valuable tools for Central Clearing Counterparties to enhance their risk management.

Centrala motparter spelar en avgörande roll i dagens finansmarknad, vilket innebär att robusta riskhanteringsrutiner är nödvändiga för att säkerställa operativ stabilitet. Ökande regulatoriskt tryck för riskanalys och stresstestning från tillsynsmyndigheter har lett till behovet av avancerade verktyg som kan modellera extrema men troliga marknadsscenarier. I denna uppsats presenteras en metod som använder Wasserstein Generative Adversarial Networks med Gradient Penalty (WGAN-GP) för att skapa en oberoende scenariogenerator som kan modellera och generera avkastningsfördelningar för finansmarknader.

Den framtagna metoden består av två huvudkomponenter: WGAN-GP-modellen och en scenariourvalstrategi. WGAN-GP-modellen approximerar den multivariata avkastningsfördelningen för aktier och genererar möjliga avkastningsscenarier. Urvalsstrategin för scenarier använder nedre och övre gränser för euklidiskt avstånd, beräknat från avkastningsvektorn, för att identifiera och välja extrema scenarier som kan användas för att stresstesta clearingmedlemmars portföljer. Denna strategi gör det möjligt att erhålla nya extrema men troliga avkastningar. Metoden utvärderas med 25 års historisk aktieavkastningsdata från S&P 500.

Resultaten visar att WGAN-GP-modellen effektivt kan approximera den multivariata avkastningsfördelningen för flera aktier och därmed generera nya möjliga avkastningar. Modellen kan dock kräva en omfattande mängd träningscykler (epochs) för att fullt ut fånga fördelningens svansar. Scenariurvalet baserat på euklidiskt avstånd visade lovande resultat som ett urvalskriterium för extrema scenarier. De genererade scenarierna visar en jämförbar påverkan på portföljer i förhållande till de historiska scenarierna. Dessa resultat tyder på att den föreslagna metoden kan erbjuda värdefulla verktyg för centrala motparter att förbättra sin riskhantering.