Cryptocurrency Volatility and Tail Risk: An Empirical Investigation Using ARMA-GARCH-X Models

An empirical investigation using ARMA-GARCH-X models

Autores

DOI:

https://doi.org/10.20397/2177-6652/2026.v26i1.3386

Palavras-chave:

Cryptocurrencies; Risk Management; ARMA-GARCH; Value-at-Risk; Expected Shortfall.

Resumo

Objetivo: Este estudo tem como objetivo avaliar o desempenho de diferentes especificações do modelo ARMA-GARCH na gestão de risco das principais criptomoedas, investigando se a inclusão de variáveis exógenas melhora a calibração de medidas de risco como Value-at-Risk (VaR) e Expected Shortfall (ES).

Metodologia: Para atingir esse objetivo, foram testadas 4.032 especificações do modelo ARMA-GARCH aplicadas às dez principais criptomoedas em negociação. O estudo incorporou o Índice de Medo e Ganância e o Volume de Negócios do Bitcoin como variáveis exógenas em uma estrutura ARMA-GARCH-X, comparando o desempenho das diferentes especificações em relação a um benchmark ARMA(1,1)-GARCH(1,1).

Originalidade: Apesar do crescente interesse na gestão de risco de criptoativos, ainda há lacunas na literatura quanto à eficácia da incorporação de variáveis exógenas em modelos de previsão, bem o incremento na qualidade das previsões à medida em que se utiliza modelagens mais complexas.

Principais resultados: Os resultados indicam que a inclusão de variáveis externas melhora a calibração de risco em alguns ativos, embora os ganhos sejam marginais e heterogêneos. Também se observa a ausência de uma parametrização ótima única, sendo necessário ajustar ordens ARMA, especificações GARCH e distribuições de erro para cada criptomoeda.

Contribuições teóricas / metodológicas: Do ponto de vista metodológico, o estudo contribui ao demonstrar a importância da calibração específica de modelos ARMA-GARCH para diferentes criptomoedas na estimação de risco. Ademais, os resultados sugerem que, embora modelos mais complexos possam melhorar a estimação do risco de cauda, os ganhos em capacidade preditiva em relação a modelos mais simples são limitados.

Palavras-Chave: Criptoativos; Gestão de Risco; ARMA-GARCH, Value-at-Risk; Expected Shortfall.

Biografia do Autor

Octávio Valente Campos, UFMG

Doutor em Controladoria e Contabilidade pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Professor do Centro de Pós-graduação e Pesquisas em Controladoria e Contabilidade (CEPCON)

Aureliano Angel Bressan, UFMG

 

Doutor em economia aplicada pela Universidade Federal de Viçosa. Professor Titular do Departamento de Ciências Administrativas na Universidade Federal de Minas Gerais

Referências

Abreu, D. P. A. de, Coaguila, R. A. I., & Camargos, M. A. de. (2022). Evolution of the degree of efficiency of the cryptocurrency market from 2014 to 2020: An analysis based on its fractal components. Revista de Administração Da UFSM, 15(2), Artigo 2.

Acerbi, C., & Tasche, D. (2002). On the coherence of expected shortfall. Journal of Banking & Finance, 26(7), 1487–1503. https://doi.org/10.1016/S0378-4266(02)00283-2

Acereda, B., Leon, A., & Mora, J. (2020). Estimating the expected shortfall of cryptocurrencies: An evaluation based on backtesting. Finance Research Letters, 33, 101181. https://doi.org/10.1016/j.frl.2019.04.037

Artzner, P., Delbaen, F., Eber, J.-M., & Heath, D. (1999). Coherent Measures of Risk. Mathematical Finance, 9(3), 203–228. https://doi.org/10.1111/1467-9965.00068

Baur, D. G., & Dimpfl, T. (2018). Asymmetric volatility in cryptocurrencies. Economics Letters, 173, 148–151. https://doi.org/10.1016/j.econlet.2018.10.008

Baur, D. G., Hong, K., & Lee, A. D. (2018). Bitcoin: Medium of exchange or speculative assets? Journal of International Financial Markets, Institutions and Money, 54, 177–189. https://doi.org/10.1016/j.intfin.2017.12.004

Cai, C. W., Xue, R., & Zhou, B. (2023). Cryptocurrency puzzles: A comprehensive review and re-introduction. Journal of Accounting Literature, 46(1), 26–50. https://doi.org/10.1108/JAL-02-2023-0023

Charfeddine, L., Benlagha, N., & Maouchi, Y. (2020). Investigating the dynamic relationship between cryptocurrencies and conventional assets: Implications for financial investors. Economic Modelling, 85, 198–217. https://doi.org/10.1016/j.econmod.2019.05.016

Charles, A., & Darné, O. (2019). The accuracy of asymmetric GARCH model estimation. International Economics, 157, 179–202. https://doi.org/10.1016/j.inteco.2018.11.001

Conlon, T., & McGee, R. (2020). Safe haven or risky hazard? Bitcoin during the Covid-19 bear market. Finance Research Letters, 35, 101607. https://doi.org/10.1016/j.frl.2020.101607

Engle, R. (2002). Dynamic Conditional Correlation: A Simple Class of Multivariate Generalized Autoregressive Conditional Heteroskedasticity Models. Journal of Business & Economic Statistics, 20(3), 339–350. https://doi.org/10.1198/073500102288618487

Fung, K., Jeong, J., & Pereira, J. (2022). More to cryptos than bitcoin: A GARCH modelling of heterogeneous cryptocurrencies. Finance Research Letters, 47, 102544. https://doi.org/10.1016/j.frl.2021.102544

Gandal, N., & Halaburda, H. (2014). Competition in the Cryptocurrency Market (SSRN Scholarly Paper 2501640). https://papers.ssrn.com/abstract=2501640

Hasan, F., Al-Okaily, M., Choudhury, T., & Kayani, U. (2024). A comparative analysis between FinTech and traditional stock markets: Using Russia and Ukraine war data. Electronic Commerce Research, 24(1), 629–654. https://doi.org/10.1007/s10660-023-09734-0

Huang, Y., Wang, H., Chen, Z., Feng, C., Zhu, K., Yang, X., & Yang, W. (2024). Evaluating Cryptocurrency Market Risk on the Blockchain: An Empirical Study Using the ARMA-GARCH-VaR Model. IEEE Open Journal of the Computer Society, 5, 83–94. https://doi.org/10.1109/OJCS.2024.3370603

Kristoufek, L., & Vosvrda, M. (2019). Cryptocurrencies market efficiency ranking: Not so straightforward. Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications, 531, 120853. https://doi.org/10.1016/j.physa.2019.04.089

Lánský, J. (2017). Bitcoin System. Acta Informatica Pragensia, 6(1), 20–31. https://doi.org/10.18267/j.aip.97

Liu, Y., Tsyvinski, A., & Wu, X. (2022). Common risk factors in cryptocurrency. The Journal of Finance, 77(2), 1133-1177. https://doi.org/10.1111/jofi.13119

López-Cabarcos, M. Á., Pérez-Pico, A. M., Piñeiro-Chousa, J., & Šević, A. (2021). Bitcoin volatility, stock market and investor sentiment. Are they connected?. Finance Research Letters, 38, 101399. https://doi.org/10.1016/j.frl.2019.101399

Malek, J., Nguyen, D. K., Sensoy, A., & Tran, Q. V. (2023). Modeling dynamic VaR and CVaR of cryptocurrency returns with alpha-stable innovations. Finance Research Letters, 55, 103817. https://doi.org/10.1016/j.frl.2023.103817

Markowitz, H. (1952). Portfolio Selection. The Journal of Finance, 7(1), 77–91. https://doi.org/10.1111/j.1540-6261.1952.tb01525.x

Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. https://bitcoin.org/bitcoin.pdf

Ngunyi, A., Mundia, S., & Omari, C. (2019). Modelling Volatility Dynamics of Cryptocurrencies Using GARCH Models. http://repository.dkut.ac.ke:8080/xmlui/handle/123456789/978

Orujov, S., Elvira, V., Poterie, A., Rajabov, F., & Septier, F. (2025). VS-LTGARCHX: A Flexible Variable Selection in Log-TGARCHX Models. Journal of Time Series Econometrics, 17(1), 1-34. https://doi.org/10.1515/jtse-2023-0035

Silva, L., & Maciel, L. (2025). Cryptocurrency price returns volatility modeling and forecasting with GARCH models. RAUSP Management Journal, 60(1), 220-234. https://doi.org/10.1108/RAUSP-04-2023-0056

Sözen, Ç. (2025). Volatility dynamics of cryptocurrencies: a comparative analysis using GARCH-family models. Future Business Journal, 11(1), 166. https://doi.org/10.1186/s43093-025-00568-w

Suryono, R. R., Budi, I., & Purwandari, B. (2020). Challenges and Trends of Financial Technology (Fintech): A Systematic Literature Review. Information, 11(12), Artigo 12. https://doi.org/10.3390/info11120590

Trimborn, S., & Härdle, W. K. (2018). CRIX an Index for cryptocurrencies. Journal of Empirical Finance, 49, 107–122. https://doi.org/10.1016/j.jempfin.2018.08.004

Troster, V., Tiwari, A. K., Shahbaz, M., & Macedo, D. N. (2019). Bitcoin returns and risk: A general GARCH and GAS analysis. Finance Research Letters, 30, 187–193. https://doi.org/10.1016/j.frl.2018.09.014

Urquhart, A. (2016). The inefficiency of Bitcoin. Economics Letters, 148, 80–82. https://doi.org/10.1016/j.econlet.2016.09.019

Wang, G.-J., Ma, X., & Wu, H. (2020). Are stablecoins truly diversifiers, hedges, or safe havens against traditional cryptocurrencies as their name suggests? Research in International Business and Finance, 54, 101225. https://doi.org/10.1016/j.ribaf.2020.101225

Wei, M., Sermpinis, G., & Stasinakis, C. (2023). Forecasting and trading Bitcoin with machine learning techniques and a hybrid volatility/sentiment leverage. Journal of Forecasting, 42(4), 852-871. https://doi.org/10.1002/for.2922

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Publicado

2026-06-17

Como Citar

Pereira Alves de Abreu, D., Valente Campos, O., & Bressan, A. A. (2026). Cryptocurrency Volatility and Tail Risk: An Empirical Investigation Using ARMA-GARCH-X Models: An empirical investigation using ARMA-GARCH-X models. Revista Gestão & Tecnologia, 26(1), 7–40. https://doi.org/10.20397/2177-6652/2026.v26i1.3386

Edição

Seção

ARTIGO