Estadística desde cero · Lección 31 de 31

Series temporales: tendencias, estaciones y correlaciones falsas

En una frase: Los datos recogidos en el tiempo traen tendencias, estaciones y memoria, así que compara lo comparable (este enero con el enero pasado) y nunca correlaciones dos series con tendencia sin mirar antes sus cambios.

La idea

Casi todo este curso ha tratado los datos como una bolsa de observaciones sueltas. Una serie temporal es distinta: la misma cosa medida una y otra vez a lo largo del tiempo, como las ventas mensuales, las temperaturas diarias o el precio de una acción. Las series temporales tienen tres costumbres que rompen las reglas habituales:

El quiosco de helados de la tía Mari

La tía Mari tiene un quiosco de helados junto al lago. En enero de su tercer año vendió 50 helados, menos que los 55 de diciembre. El tío Paco, su asesor financiero autoproclamado, lo llama «un desplome del 9%» y propone cerrar.

Mari le recuerda que es enero.

Estas son sus ventas mensuales del tercer año, según un modelo sencillo del quiosco: un patrón estacional más un crecimiento constante del 1% al mes.

Com­pa­ra­ciónCambio
Enero frente al di­ciem­bre an­te­rior9,1% abajo
Sep­tiem­bre frente a agosto26,9% abajo
Enero frente al enero del año an­te­rior11,1% arriba
Julio frente al julio del año an­te­rior10,0% arriba
Año entero frente al an­te­rior10,2% arriba (1448 frente a 1314)

En las comparaciones de un mes con el anterior manda la estación. Cada otoño parece un hundimiento y cada primavera un boom. La solución es comparar lo comparable: este enero con el enero pasado (interanual), o un año completo con otro. Los institutos de estadística publican cifras «desestacionalizadas» por la misma razón.

Helados vendidos al mes, tercer año

Ene50
Feb56
Mar76
Abr102
May141
Jun194
Jul221
Ago216
Sep158
Oct106
Nov67
Dic61
Modelo: un patrón estacional más un crecimiento del 1% al mes. El año subió un 10,2% sobre el anterior, aunque el otoño parezca un hundimiento.

Memoria: la autocorrelación

El precio de hoy de una acción es casi exactamente el de ayer más un cambio pequeño. Correlaciona una serie de precios consigo misma desplazada un día y sale alrededor de 0,98 en nuestra simulación: un vínculo fortísimo llamado autocorrelación. Correlaciona en cambio los cambios diarios y sale alrededor de 0,00. Esa es toda la diferencia entre un nivel, que lo recuerda todo, y su cambio, que puede no recordar nada.

Importa porque casi todas las pruebas suponen observaciones independientes. Un año de precios diarios no son 250 informaciones independientes. Se parece más a una sola línea que vaga.

La trampa de la correlación falsa

Este es el error más caro del tema. Generamos 2000 parejas de paseos aleatorios sin ninguna relación, de 250 pasos cada uno (piensa en dos precios de acciones inventados que no tienen nada que ver), y calculamos la correlación de cada pareja:

Qué co­rre­la­cio­na­mosParejas con co­rre­la­ción por encima de 0,5 (cual­quier signo)
Los niveles (los «precios»)41%
Los cambios diarios0%

Dos series que vagan a menudo vagan en la misma dirección durante un tiempo, y su correlación parece fuerte por pura casualidad. La pareja típica tuvo una correlación de 0,42. Es una correlación espuria (o regresión espuria), y por eso «estos dos gráficos van juntos» no demuestra nada por sí solo. Correlaciona los cambios, lo que quita el vagabundeo compartido, y el vínculo falso desaparece.

Tres costumbres para cualquier dato en el tiempo

Pruébalo tú

Un blog enseña dos líneas que suben juntas de 2000 a 2020: el número de suscripciones de streaming y el precio medio nacional de la vivienda. La correlación es 0,95. El autor sugiere que el streaming encarece las casas.

1. ¿Por qué 0,95 no impresiona aquí? 2. ¿Qué comprobarías en su lugar?

Ver la respuesta

1. Las dos series tienen fuertes tendencias al alza, y casi cualquier par de series con tendencia sale muy correlacionado. En nuestra simulación hasta paseos aleatorios sin relación superan 0,5 en el 41% de los casos; dos series que crecen sin parar lo harán aún mejor.

2. Correlaciona los cambios de un año a otro: ¿subió más deprisa la vivienda los años en que subieron más deprisa las suscripciones? Luego pregunta por causas comunes, como el aumento de los ingresos y los tipos de interés bajos, que empujan las dos cosas hacia arriba (lección 7).

Las palabras que usa tu profesor

El pro­fe­sor diceSig­ni­fi­ca
Serie tem­po­ralLa misma mag­ni­tud medida re­pe­ti­da­men­te en el tiempo
Ten­den­ciaLa deriva a largo plazo hacia arriba o hacia abajo
Es­ta­cio­na­li­dadUn patrón que se repite a in­ter­va­los fijos
Des­es­ta­cio­na­li­za­ciónQuitar el patrón es­ta­cio­nal típico para poder com­pa­rar meses
Au­to­co­rre­la­ciónLa co­rre­la­ción de una serie con sus propios valores pasados
Paseo alea­to­rioUna serie en la que cada valor es el an­te­rior más un paso al azar
Es­ta­cio­na­riaUna serie cuya media y dis­per­sión no derivan con el tiempo; los cambios suelen serlo, los niveles no
Co­rre­la­ción (re­gre­sión) espuriaUn vínculo fuerte pero sin sentido entre dos series con ten­den­cia
Di­fe­ren­cia­ciónTra­ba­jar con los cambios de un periodo a otro en lugar de con los niveles

Tres cosas para recordar

La parte 3, por ahora

Las lecciones 20 a 31 añaden herramientas que encontrarás en casi cualquier curso y cualquier informe de investigación: las distribuciones binomial y de Poisson para contar, el ANOVA para comparar más de dos grupos, el tamaño del efecto para decidir si un resultado significativo importa, la regresión a la media para detectar cambios que no necesitan causa y la diferencia entre observar y experimentar para decidir qué causa qué. Después, el equipo práctico: los histogramas para ver la forma de los datos, la regresión múltiple para mantener fijos otros factores, el bootstrap para intervalos sin fórmulas, las odds ratios para leer titulares de salud, las pruebas de rangos para datos que no se portan bien y las series temporales para todo lo que se mide en el tiempo.

Forma parte de Estadística desde cero, un curso gratuito para principiantes de WrongStat. No sustituye a tu profesor, pero esperamos que sea un buen traductor.