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Forscher am ARC Industrial Transformation Research Centre for Transforming Energy Infrastructure through Digital Engineering (TIDE) der University of Western Australia haben einen bedeutenden mathematischen Durchbruch erzielt, der zur Transformation der Meeresforschung und -technologie beitragen könnte.
Dr. Lachlan Astfalck, ein Forscher an der Fakultät für Physik, Mathematik und Informatik der UWA, und sein Team haben eine neue Methode zur Schätzung der Spektraldichte entwickelt, um langjährige Vorurteile zu beseitigen und den Weg für präzisere ozeanografische Studien zu ebnen.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift veröffentlicht Biometriebekannt für die Bedeutung, die er originellen methodischen und theoretischen Beiträgen mit direktem oder potenziellem Anwendungswert beimisst.
„Das Verständnis des Ozeans ist für viele Bereiche von entscheidender Bedeutung, darunter Offshore-Technik, Klimabewertung und -modellierung, erneuerbare Technologien, Verteidigung und Transport“, sagte Dr. Astfalck.
„Unsere neue Methode ermöglicht es Forschern und Branchenexperten, Meerestechnologien sicherer und präziser voranzutreiben. »
Die Schätzung der Spektraldichte ist eine mathematische Technik, mit der der Energiebeitrag von Schwingungssignalen wie Wellen und Strömen gemessen wird, indem die Frequenzen identifiziert werden, die die meiste Energie tragen.
„Traditionell war der Welch-Schätzer aufgrund seiner Benutzerfreundlichkeit und weit verbreiteten Zitierung die Goldstandardmethode für diese Analyse. Allerdings birgt diese Methode ein inhärentes Risiko einer Verzerrung, die erwartete Schätzungen basierend auf Modellannahmen verzerren kann, ein Problem, das oft übersehen wird“, sagte Dr. Astfalck.
Das TIDE-Team hat den verzerrten Welch-Schätzer entwickelt, der nichtparametrisches statistisches Lernen nutzt, um diese Verzerrungen zu beseitigen.
„Unsere Methode verbessert die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Spektralberechnungen, ohne dass spezifische Annahmen über die Form oder Verteilung der Daten erforderlich sind. Dies ist besonders nützlich, wenn es um komplexe Daten geht, die nicht bekannten analytischen Mustern folgen, wie etwa interne Gezeiten in Meeresschelfregionen. “ sagte Dr. Astfalck.
Die neue Methode wurde kürzlich in einem TIDE-Forschungsprojekt vom Dozenten der UWA Ocean Graduate School und TIDE-Mitarbeiter Dr. Matt Rayson angewendet, um komplexe nichtlineare Ozeanprozesse zu untersuchen.
„Der Ozean ist schwer zu messen und zu verstehen, und die Arbeit, die wir leisten, zielt darauf ab, einige dieser Geheimnisse aufzudecken“, sagte Dr. Rayson.
„Die neue Methode ermöglicht es uns, Ozeanprozesse, Klimamuster, Meeresströmungen und Sedimenttransport besser zu verstehen und bringt uns so der Entwicklung der nächsten Generation numerischer Ozeanmodelle näher. »
Mehr Informationen:
Lachlan C Astfalck et al, Debiasing der Welch-Methode zur Schätzung der spektralen Dichte, Biometrie (2024). DOI: 10.1093/biomet/asae033
Zur Verfügung gestellt von der University of Western Australia
Zitat:Eine mathematische Methode zur Schätzung der Spektraldichte soll helfen, die Geheimnisse des Ozeans zu entschlüsseln (5. Juli 2024), abgerufen am 5. Juli 2024 von https://phys.org/news/2024-07-mathematical-method-spectral-density- ozean.html
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