Des chercheurs du centre de recherche sur la transformation industrielle ARC de l’Université d’Australie occidentale pour la transformation des infrastructures énergétiques par l’ingénierie numérique (TIDE) ont réalisé une percée mathématique importante qui pourrait contribuer à transformer la recherche et la technologie océaniques.
Le Dr Lachlan Astfalck, chercheur à l’École de physique, de mathématiques et d’informatique de l’UWA, et son équipe ont développé une nouvelle méthode d’estimation de la densité spectrale, s’attaquant à des biais de longue date et ouvrant la voie à des études océanographiques plus précises.
L’étude a été publié dans le journal Biométrieconnu pour l’importance qu’il accorde aux contributions méthodologiques et théoriques originales ayant une valeur directe ou potentielle dans les applications.
« Comprendre l’océan est crucial pour de nombreux domaines, notamment l’ingénierie offshore, l’évaluation et la modélisation du climat, les technologies renouvelables, la défense et les transports », a déclaré le Dr Astfalck.
« Notre nouvelle méthode permet aux chercheurs et aux professionnels de l’industrie de faire progresser les technologies océaniques avec plus de confiance et de précision. »
L’estimation de la densité spectrale est une technique mathématique utilisée pour mesurer la contribution énergétique des signaux oscillatoires, tels que les ondes et les courants, en identifiant les fréquences qui transportent le plus d’énergie.
« Traditionnellement, l’estimateur de Welch a été la méthode de référence pour cette analyse en raison de sa facilité d’utilisation et de sa citation généralisée. Cependant, cette méthode comporte un risque inhérent de biais, qui peut déformer les estimations attendues en fonction des hypothèses du modèle, un problème souvent négligé », a déclaré le Dr Astfalck.
L’équipe TIDE a développé l’estimateur Welch débiaisé, qui utilise l’apprentissage statistique non paramétrique pour supprimer ces biais.
« Notre méthode améliore la précision et la fiabilité des calculs spectraux sans nécessiter d’hypothèses spécifiques sur la forme ou la distribution des données, ce qui est particulièrement utile lorsqu’il s’agit de données complexes qui ne suivent pas de modèles analytiques connus, tels que les marées internes dans les régions du plateau océanique », a déclaré le Dr Astfalck.
La nouvelle méthode a récemment été appliquée dans un projet de recherche TIDE par le maître de conférences de l’Ocean Graduate School de l’UWA et collaborateur TIDE, le Dr Matt Rayson, pour étudier les processus océaniques non linéaires complexes.
« L’océan est difficile à mesurer et à comprendre, et le travail que nous faisons vise à découvrir certains de ces mystères », a déclaré le Dr Rayson.
« La nouvelle méthode nous permet de mieux comprendre les processus océaniques, les modèles climatiques, les courants océaniques et le transport des sédiments, nous rapprochant ainsi du développement de la prochaine génération de modèles océaniques numériques. »
Plus d’information:
Lachlan C Astfalck et al, Débiasing de la méthode de Welch pour l’estimation de la densité spectrale, Biométrie (2024). DOI: 10.1093/biomet/asae033