FCT: DM - Dissertações de Mestrado
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- Estudo do Ponto Ótimo de Resseguro para Carteiras de Vida RiscoPublication . Correia, Daniela Filipa Cipriano; Real , Pedro; Cruz , PauloO presente estudo incide sobre a análise da estrutura de resseguro no ramo Vida de uma amostra da carteira de Vida Risco da seguradora Fidelidade - Companhia de Seguros, S.A., composta por dois produtos, o produto associado ao Crédito Habitação e o produto Empresarial. O objetivo central consistiu em identificar o ponto de equilíbrio entre a rentabilidade ajustada ao risco e os requisitos de capital regulatórios, de modo a apoiar a tomada de decisão estratégica. Numa primeira fase, procedeu-se a uma análise estatística descritiva da carteira, a qual evidenciou diferenças estruturais significativas entre os dois produtos. Enquanto o segmento de Crédito Habitação se destacou pela sua dimensão, diversificação e capitais médios mais elevados, o segmento Empresarial revelou capitais mais homogéneos e, regra geral, de montante inferior. Esta disparidade dos produtos refletiu-se igualmente nos padrões de cedência a resseguro e na volatilidade dos prémios de resseguro observados. Subsequentemente, avaliou-se a rentabilidade ajustada ao risco através do indicador RORAC, para diferentes níveis de retenção, complementando-se a análise com uma simulação estocástica de sinistros e com a aplicação da teoria da utilidade, considerando distintos perfis de aversão ao risco. Os resultados demonstraram que, no segmento de Crédito Habitação, a escolha do pleno apresenta um impacto praticamente residual, ao passo que, no segmento Empresarial, se verificaram ganhos marginais significativos até aproximadamente 150 000 euros de retenção. De um modo geral, os resultados indicam que a seguradora dispõe de uma margem de decisão relativamente ampla, sendo recomendável a adoção de um pleno de retenção situado entre 150 000 e 200 000 euros, uma vez que o resseguro é negociado de forma conjunta. Por fim, testou-se a robustez das conclusões simulando o agravamento da mortalidade de modo a que o valor esperado de óbitos se aproximasse de um cenário com probabilidade de ocorrência de 0,05% com a tábua de mortalidade sem agravamento. Constatou-se uma redução do RORAC em ambos os segmentos, mais acentuada no produto Empresarial.
- Vulnerabilidades e Tendências de Tempestades e InundaçõesPublication . Ferreira, Pedro Miguel Gil Mendes; Afonso, Maria de Lourdes; Rosa , CarlosAs alterações climáticas têm vindo a intensificar a frequência e a severidade de fenómenos meteorológicos extremos, como inundações e tempestades, potenciando riscos significativos a nível social, económico e territorial. Neste enquadramento, o presente trabalho tem como propósito analisar as vulnerabilidades associadas aos bens segurados da carteira de multirriscos e habitação da Fidelidade, bem como avaliar as tendências através da materialização de eventos extremos nas coberturas de inundações e tempestades. Para a identificação das vulnerabilidades, recorreu-se a Modelos Lineares Generalizados, que permitiram avaliar a influência de diferentes fatores com base ou não em características do bem seguro. Os resultados revelaram que variáveis externas, como por exemplo: zonas de risco a inundação, altitude, proximidade a um leito do rio fazem parte de um conjunto de variáveis que explicam de forma adequada o risco. De modo a avaliar a inferência dos eventos extremos históricos explicou-se desvios sentidos ao nível da frequência e dos custos entre a realidade estimada e observada em função de dados meteorológicos, estabelecendo correlações positivas com a precipitação e a velocidade do vento. Por outro lado, para modelar a severidade dos custos diários, aplicou-se a Teoria dos Valores Extremos, que possibilitou estimar a distribuição dos valores mais elevados e calcular Períodos Médios de Retorno. Esta abordagem permitiu quantificar a frequência esperada de perdas severas, oferecendo indicadores robustos para a gestão de risco. Em conjunto, os resultados obtidos reforçam a importância da integração de metodologias estatísticas na análise do risco climático, ao conjugar a identificação de fatores de vulnerabilidade com a quantificação do impacto económico de eventos extremos.
- Option pricing with Rough Volatility Models. How to Partial Hedge when Volatility is Rough?Publication . Sequeira, Stefan Cipriano de Almeida; Marques, Maria Fernanda; Mota, PedroPartial hedging under rough volatility models in incomplete arbitrage-free market, that is, the problem of finding a portfolio of investments that minimizes the loss arising from the partial hedging of a contingent claim was studied. First, rough volatility model was defined, in particular the rough Heston model, and the problem was formulated. Rough volatility models are neither Markovian nor semi- martingales, which makes the problem difficult to solve. Thus, a Markovian model and the associated partial hedging problem were introduced. Next, convergence of this model to the original one was established and the problem for the Markovian model was approached using the Hamilton-Jacobi-Bellman equation for stochastic control problems. Difficulties arised due to the non-linearity of a partial differential equation. Thus, it was formulated a dual problem using the Legendre-Fenchel transform. Approximations for the problem (a lower bound) and for the optimal control process were found considering a smaller subset of dual control processes. Finally, using Python, an attempt was made to compute a lower bound for the problem in the case of the rough Heston model using its (log-prices) characteristic function under a class of probability measures and using fast Fourier transform.
- Measuring the Impact of Socially Responsible Investments on Portfolio Performance Using the Shapley ValuePublication . Sampaio, Maria Inês Gaspar; Mateus, Marta; Lopes, JoaquimThis dissertation investigates how the Shapley Value can contribute to a more rigorous analysis of portfolio performance, examining how companies with different levels of ESG (Environmental, Social, and Governance) risk influence portfolio outcomes. Traditional approaches, such as the Capital Asset Pricing Model, rely heavily on beta as a measure of systematic risk. However, beta has proven insufficient to capture the precise contribution of individual assets in a diversified portfolio. To address this limitation, cooperative game theory methods, in particular the Shapley Value, are applied to provide a more comprehensive decomposition of asset contributions. The study proceeds in two main steps. First, the Shapley Value is used to replicate and extend an established framework, applying it to major European stock indices in order to demonstrate how assets contribute to overall portfolio risk along the efficient frontier. Second, the focus shifts to Socially Responsible Investments. Using a data sample of 30 U.S. firms from 10 industrial sectors, grouped by different sustainability profiles according to Sustainalytics (2024) ESG risk ratings, three portfolios are constructed: sustainable, intermediate, and less sustainable. Performance is evaluated for both the Minimum Variance Portfolio and the Maximum Sharpe Ratio Portfolio, using two characteristic functions: the Sharpe ratio and Value at Risk. The results reveal that the impact of ESG profiles on portfolio performance depends on market conditions. In more volatile markets, portfolios composed of firms with medium levels of sustainability show stronger risk-adjusted performance, while in calmer periods portfolios of more sustainable firms tend to outperform. The results show that the effect of ESG profiles on portfolio performance changes with market conditions, and that the Shapley Value offers a more precise and informative attribution than beta.
- Comparação de Estratégias de Delta Hedging no Mercado FOREX. Uma possível abordagem para os bancosPublication . Costa, Eduardo Freixial da; Esquível, ManuelO mercado de taxas de câmbio (FOREX) caracteriza-se pela elevada volatilidade e pela importância crucial da gestão do risco cambial, onde os modelos tradicionais, e.g. Black- Scholes [63], têm sido amplamente utilizados para avaliação de opções e implementação de estratégias de cobertura. Contudo, a sua adequação pode ser considerada limitada devido à sua ausência de capacidade para capturar fenómenos de reversão à média [68], frequentemente observado nas taxas de câmbio. Neste contexto, o problema central deste trabalho consiste em avaliar se o modelo de Ornstein-Uhlenbeck Geométrico (OUG) constitui uma alternativa viável ao modelo de Black-Scholes na modelização de taxas de câmbio e na implementação de estratégias de cobertura no mercado de FOREX. O interesse deste problema reside na possibilidade de identificar um modelo mais realista e eficiente, capaz de melhorar o ajustamento estatístico aos dados e reduzir os custos de cobertura. Para tal, foram desenvolvidos os cálculos necessários para a formulação explícita da estratégia de delta hedging no âmbito do processo OUG, permitindo a sua aplicação prática e comparável ao modelo de Black-Scholes. A análise empírica foi realizada com base em diferentes pares cambiais (EUR/USD, EUR/BRL e EUR/AUD), considerando múltiplos cenários de evolução das taxas de câmbio. A metodologia aplicada baseou-se na estimação dos parâmetros através do método da máxima verosimilhança, seguidamente, procedeu-se à avaliação da qualidade dos ajustamentos por meio de indicadores de desempenho (AIC, RMSE, MSE e MAE). Por fim, avaliou-se, de forma comparativa, os custos e a eficiência da estratégia de cobertura delta hedging. Os resultados obtidos demonstram que o modelo OUG apresenta, de forma consistente, melhor ajustamento aos dados e custos de cobertura inferiores, ainda que o modelo de Black-Scholes se revele competitivo em pares de moeda com características estacionárias. Conclui-se que o OUG representa uma alternativa robusta ao Black-Scholes no mercado de FOREX.
- ENHANCING HOME CARE EFFICIENCY. A HEURISTIC OPTIMIZATION APPROACHPublication . Galvão, Vera Beatriz Maria; Gomes, Maria IsabelThanks to modern medicine, life expectancy has been increasing steadily for many years and people live longer and healthier lives than ever before. However, this positive trend presents challenges. Portugal’s aged and aging population can cause a strain on the available home care services, as more and more people require these services, which provide the elderly with healthcare and social care services in the comfort of their homes. This growing demand pushes home care providers to improve the organization of their services, in order to be able to serve the most people with the resources available. This concern, as well as the similar circumstances encountered all around the world, have led to the growing popularity of the Home Healthcare Routing and Scheduling Problem, which we will be the focusing on in this dissertation. In particular, we will focus on the case study of a Portuguese charity organization that provides home care services. This case study has been approached before but that approach was unable to yield feasible solutions for all the days in the planning period in a reasonable computational time. This previous approach also did not account for car-sharing among caregivers, an important feature in our case study. In this dissertation we will approach the problem using three heuristic methods. The first two methods ignore the car-sharing aspect to allow for a better comparison with the available data, while the third incorporates it. We will compare the solutions produced by these methods to the original planning of this organization, as well as to the solution obtained in the previous approach.
- Deteção de Partículas Contaminantes Presentes em Amostras de Óleo LubrificantePublication . Casmarrinha, Leonor Isabel Mortágua; Natário, Isabel; Silva, AndréOs lubrificantes industriais desempenham um papel essencial no bom funcionamento e longevidade das máquinas. No entanto, a sua eficácia pode ser gravemente comprometida pela contaminação com detritos metálicos resultantes do desgaste de componentes das máquinas. Os métodos atuais de deteção são demorados e dispendiosos, podendo atrasar decisões de manutenção e aumentar riscos operacionais. Esta dissertação de mestrado, desenvolvida no âmbito do projeto MicroLubProbe da GALP, propõe uma metodologia automatizada para deteção e medição de partículas metálicas contaminantes presentes em imagens de microscopia de óleos e massas lubrificantes, recorrendo a técnicas de processamento digital de imagem. O algoritmo integra etapas de conversão de espaços de cor, aumento de contraste, redução de ruído e segmentação, implementados em Python com a biblioteca Open Source Computer Vision Library (OpenCV). Foram testadas várias técnicas de filtragem e realce avaliadas com mais do que uma métrica quantitativa. O desenvolvimento inicial do algoritmo foi realizado com imagens obtidas em laboratório, uma vez que na fase inicial ainda não estavam disponíveis imagens recolhidas no terreno. Nessas condições controladas, e em imagens capturadas com foco adequado e iluminação homogénea, o algoritmo apresentou bom desempenho, identificando e quantificando partículas com precisão e consistência. No entanto, quando aplicado posteriormente às imagens de terreno, surgiram limitações significativas, o desempenho foi afetado por grandes diferenças no tipo de dados e nas condições de aquisição. Perante estes resultados, foi testada uma nova abordagem mas, dado que o conjunto de imagens disponível para esta fase foi extremamente reduzido (apenas duas imagens), não permitiu validar o método nem confirmar o seu potencial para integração em sistemas de monitorização em tempo real. São necessários mais dados de campo e ajustes de calibração para garantir a fiabilidade da solução fora do ambiente laboratorial.
- Spatial Analysis of Street Crime in Urban Areas Under the Jurisdiction of the Guarda Nacional Republicana. The case study of the city of Almada (2022-2023)Publication . Oliveira, Inês Lança de; Natário, Isabel; Simões, PaulaCrime can exhibit strong spatial concentration, with a small number of hotspots accounting for a significant share of events, as described by Weisburd’s law of crime concentration. This study investigates the spatial distribution of street crime in Almada, Portugal, using 2022–2023 data from the Guarda Nacional Republicana (GNR). The aim is to identify patterns that can inform Intelligence-Led Policing strategies and contribute to a better understanding of microgeographic crime patterns in Almada. We employ spatial point pattern analysis and model crime as a Log-Gaussian Cox Process (LGCP), suitable for clustered events. Inference is conducted using a Bayesian framework via the Integrated Nested Laplace Approximation (INLA) and the Stochastic Partial Differential Equation (SPDE) approach, allowing inclusion of covariates and structured random spatial effects. Exploratory spatio-temporal non-parametric analysis reveals concentrated hotspots in the north-east, along the Costa da Caparica coastline, and the north-west corner of Caparica e Trafaria, with significant clustering up to 1.25 km. LGCP models incorporating socio-economic and urban covariates derived from census data indicate that urban density, male- dominated populations, and unemployment increase crime risk, while older populations and immigrants are protective. Covariate inclusion partially explains spatial clustering, though residual analysis and model selection criteria suggest model specification could be improved, namely with richer covariates such as points of interest.
- Análise de temperaturas extremas em LisboaPublication . Olivença, Inês Alves Cabaço de Castro; Caeiro, Frederico; Mateus, AyanaAs temperaturas extremas são acontecimentos que influenciam significativamente as po- pulações nas mais diversas áreas, que no contexto presente das alterações climáticas, só tenderão a aumentar em frequência e intensidade. Assim como toda a região do Mediter- râneo, Lisboa também é um local suscetível a um aumento de ocorrências desta natureza. Os modelos clássicos da estatística podem, no entanto, subestimar a probabilidade de eventos extremos, uma vez que se concentram sobretudo no comportamento médio dos dados. A Teoria de Valores Extremos surge então como uma alternativa. Neste trabalho modelaram-se os dados da série diária das temperaturas máximas de Lisboa para o período de 1856–2019, através de metodologias da Teoria de Valores Extremos, nomeadamente, o método dos blocos, com a distribuição de Valores Extremos Generalizada (GEV), e o método peaks-over-threshold (POT), com a distribuição de Pareto Generalizada (GP). Os estimadores dos parâmetros foram obtidos através do método de máxima verosimilhança. Além dos modelos estacionários, foram também considerados cenários de não estacionariedade, com modelos que incorporam tendências ao longo do tempo. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que os modelos GEV e GP, tanto estacionários quanto não estacionários, descrevem adequadamente as temperaturas extremas. Destes, os modelos não estacionários representaram uma melhoria face aos estacionários na modelação dos dados. Adicionalmente, foram calculados níveis de retorno com períodos de retorno de 10, 20, 50 e 100 anos.
- Análise e Otimização do Desempenho de Turbinas Eólicas. Controlo Inteligente de Guinada e Deteção de Desalinhamento com Dados ReaisPublication . Paralta, Henrique Domingos; Natário, IsabelO vento é uma fonte de energia renovável limpa em crescimento constante, tanto em Portugal, como no mundo. Foram estudados os regimes de vento e a produção energética durante os anos de 2020-2023, referentes ao parque Eólico do Vale Grande, localizado no município de Arganil que é constituído por 6 aerogeradores, que serão o alvo deste estudo. Na presente tese, a análise da performance das turbinas eólicas consiste na deteção do erro de guinada estático através de indicadores estatísticos que fazem a comparação entre os valores de produção de energia reais e os valores ótimos teóricos. Foi detado um desalinhamento de guinada por volta dos -7º e, assumindo-o verdadeiro, existe uma perda média de cerca de 7% na eficiência da turbina (WEC1) ao longo do período estudado. Na tentativa de mitigar o erro de guinada dinâmico foi desenvolvido um modelo preditivo da direção do vento utilizando Redes Neuronais, arquitetura LSTM e um modelo classificativo capaz de identificar futuras oscilações repentinas na direção do vento. Simulando o algoritmo de controlo de guinada original, que se foca apenas em corrigir o erro médio registado no último intervalo de tempo, foi possível analisar o impacto que a adição do modelo preditivo ao modelo de controlo teria na diminuição do erro médio absoluto e no erro de guinada dinâmico. Os efeitos desta adição não foram positivos mas a sua análise tomou um papel importante na discussão de métodos alternativos ou suplementares de otimização do algoritmo de controlo.