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中国近海声速剖面的模态特征 总被引：1，自引：0，他引：1
利用WOA05数据集提供的气候态声速场数据,通过模糊C-均值聚类分析,得到了中国近海声速剖面模态特征的区域性分布和季节性变化。结果表明,中国近海的声速剖面结构可分为深海型(D型)、浅海型(S型)和过渡型(T型)三个基本类型。深海型剖面为"季节性跃层/正梯度+主跃层+深海声道+深海正梯度"结构,南海和菲律宾海因所属水系不同呈现出明显差异;浅海型剖面季节性变化强烈,冬季为正梯度或均匀型结构,其它季节为"混合层+季节性跃层+下均匀层"结构,负梯度强度与季节性跃层的变化有关,在夏季达到最强;过渡型剖面形态与邻近的深海型上层结构类似,但因受地形制约产生与深海型不同的声传播特征。海面太阳辐射、海洋环流、混合层以及水团配置的季节性变化导致的温盐场空间分布差异是造成不同海区、不同季节声场速剖面结构差异的根本原因。 相似文献
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将Argo浮标资料与卫星遥感再分析数据相结合,调用基于抛物方程算法的RAM(Range-dependent Acoustic Model)模型,研究了2012年第14号台风“天秤”对不完整深海声道(3 000 m)和完整深海声道(5 500 m)两种水深条件下声传播特性的影响。结果显示:台风对海水的影响局限于表层水体,具体为混合层加厚,混合层内温度梯度接近于零,声速在混合层内正梯度分布;混合层下方一定深度的水体增温,相应的声速也增大。声源在混合层内时,主要对海表层的声传播产生影响,两种水深条件下均出现表面波导声传播模式以及泄漏模式。声源在混合层以下时,不完整深海声道条件下台风使得会聚区向着声源方向靠近;完整深海声道条件下台风对会聚区的位置影响不明显,但声波的翻转深度增加近500 m。 相似文献
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应用分层声速剖面模型(LSSPM)和BELLHOP高斯束声场计算模型,对深海声速剖面结构变化引起的会聚区偏移特性进行了分析.结果表明,声速值的整体变化对会聚区影响很小,而混合层、主跃层、深海等温层及声道轴的变化都会使会聚区位置出现不同程度的偏移.主跃层是上层海洋变化的主要体现,混合层变化对会聚区的影响也是通过改变主跃层的形态结构实现的,跃层强度的增大使会聚区向远离声源方向偏移.深海等温层的声速变化体现了深海水团的结构差异,与主跃层引起的会聚区偏移呈反相变化.声道轴附近的声速变化体现了不同类型中层水团侵入和混合的影响,所引起的会聚区偏移反映了声道轴上层与下层梯度变化的综合效应,声速最小值的增加使会聚区向远离声源方向偏移. 相似文献
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东海黑潮锋作为中国近海的一类特殊海洋学现象,对水声传播产生的复杂影响已受到关注,但对其影响机制的认识还较为欠缺.应用BELLHOP水声学数值模型分析了典型东海黑潮锋环境下的声场特性,结果表明:穿过锋面时声线干涉伴随的声能强弱空间分布出现明显偏移,同时波导中泄漏的声能对锋面非均匀环境引起的传播损失进行了补偿,使波导区域之外的声能变化小于5dB(声波频率为1 kHz).相比之下,从外海暖水混合层向近海传播时表面声道的瓦解可使传播损失突然增大10 ～ 15 dB(声波频率为1 kHz).东海黑潮锋环境下的声场能量异常分布体现了海底地形和水文环境的共同影响,地形条件对声场样式起支配性作用,而锋面引起的非均匀水文环境则是使声能空间分布出现异常变化的关键调制性因素. 相似文献
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琉球群岛附近海域声场分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用美国海军的GDEM(generalized digital environm ental model)数据对琉球群岛附近海域声场进行了研究,分析了该海域声速最小值分布及其对应深度的分布规律;研究了横跨和穿越宫古水道两个断面上上述声场特征的变化,结果表明杭州湾以北的沿岸约30m地形等深线内,冬、春、秋季声速最小值出现在海面,并且有较为稳定的表面声道;夏季闽浙沿岸约30m地形等深线内,声速最小值出现在海面.奄美群岛、冲绳岛东侧130km范围内有很强的海水混合,上升流很明显,导致声速最小值出现的深度在冬夏比在春秋的深400m. 相似文献
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基于Argo数据的吕宋海峡东部海域的会聚区特征分析 总被引：2，自引：0，他引：2
利用2010-2013年的Argo浮标观测资料,对吕宋海峡东部海域(19°~23°N,123~127°E)的会聚区特征进行综合分析。研究结果如下:(1)吕宋海峡东部海域4个季节表面的声速从大至小依次为夏季、秋季、春季和冬季,夏季最大为1 543.5m/s,冬季最小为1 533.4m/s;混合层深度从大到小依次为冬季、秋季、春季和夏季;(2)采用WOA13气候态数据对声速剖面进行深海延拓,获得全海深的声速剖面,分析4个季节的声道特征。声道轴深度和声速较为稳定,声道轴深度在1 000~1 040m之间,声道轴处的声速为1 482m/s,4个季节的平均声道厚度都超过4 500m,利于会聚区形成;(3)研究区较易发生会聚现象,发生会聚现象概率高于50%的占70.6%;会聚现象的发生概率季节变化明显,春季、冬季极易发生声场的会聚现象,夏季最小;(4)运用RAMGeo声场模型对研究区4个季节的声传播损失进行仿真,分析会聚区的季节变化特征。当声源深度100m,接收深度10m时,第一会聚区,离声源的距离在61~64km左右,夏季离声源最近,春、冬季较远;会聚区宽度上,夏季最宽为10km,春季最窄为4.6km;会聚区增益分布特点与会聚区宽度刚好相反,春季最大为14.6dB,夏季最小为8.5dB。 相似文献
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南海西部中尺度暖涡环境下汇聚区声传播效应分析 总被引：2，自引：0，他引：2
应用高斯束射线模型对南海西部中尺度暖涡环境下的汇聚区声传播效应进行了分析.结果表明,暖涡引起的声速场环境变化和海底地形变化的双重效应使汇聚区声道出现了复杂的变异.当水深大于临界深度时,涡引起的环境变化起主要作用.对于暖涡结构,涡中心产生的汇聚区距离最远;声波从涡中心向外侧传播时,汇聚区距离逐渐变小;声波从涡外侧向中心传播时,汇聚区距离逐渐变大.当水深小于临界深度时,海底地形变化起主要作用,地形变浅使汇聚区声道出现"截断效应",声道中的能量迅速衰减.在暖涡西侧,声速场的水平非均匀性与陆坡式的地形对声传播起着相反的效应.与声速结构不随距离变化的情况相比,暖涡环境使陆坡地形临界深度附近的汇聚区声道结构发生了明显的变异. 相似文献
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针对北极部分海域中的双声道波导现象,研究了冰层覆盖下水平变化双声道波导中的声传播。使用微扰法推导并确定了粗糙下表面的冰层反射系数,结合Bellhop射线模型,计算并分析了实测海域中双声道波导水平变化时的声传播特性,并研究了声源深度、声源入射角以及声源频率对水平变化的双声道波导中声传播的影响规律。结果表明,在北极,深海声道中的声传播大多被限制在深海声道的上、下边缘之间;声源与水平变化的深海声道轴处于同一深度时声传播损失较小,当声源位于深海声道边界以外时,水平变化的声速剖面相比于水平不变时具有更低的声传播损失;入射角对双声道波导中声传播影响较小;随着声源频率的增加,表面声道中声传播损失也随之增大,但是对深海声道影响不明显,在相同频率下水平变化的声速剖面更利于声传播。 相似文献
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中层冷水是出现在我国东海西北部和南黄海西部海区的一种特殊海洋现象,其分布规律及形成机制已有较清晰的认识,但这种现象引起的水声传播效应却尚不明确。应用KRAKEN简正波模型对1996-05一处实测中层冷水环境下的声场进行计算与分析,并与均匀声速环境下的声场进行比较,发现声波在冷水层中传播时在较强的陷获作用下能够形成波导型声场,使传播损失相对于常规环境明显减小,对于1kHz的声波2种声场的传播损失差异可达15~20dB。与深海波导不同的是,中层冷水环境引起的浅海波导是特定区域和季节条件下出现的一类特殊现象,其声场特性明显受到海面和海底制约,波导效应引起的声场能量变化与温跃层和逆温层的厚度以及梯度大小有关。 相似文献
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西北太平洋副热带模态水形成区声传播特性分析 总被引：4，自引：1，他引：3
利用Argo剖面数据和水声学数值模型,分析了西北太平洋副热带模态水(STMW)形成区因季节性环境差异所引起的水声传播变化特征。声场计算结果表明,STMW形成区域的声传播为近表层波导与会聚区的复合形式,其中会聚区终年存在,表面波导在秋、冬两季混合层加深的环境条件下出现,次表层波导在夏季STMW潜沉的环境条件下出现。上层海洋中两类不同形式的波导使表层和次表层的声能分布呈反相变化,波导内与波导外的声能差异可达10~15dB(声波频率为1 000Hz)。STMW的季节性变化还会引起会聚区的位置差异,具体情况与声源深度有关。声源在20m时,夏季会聚区距离最远,秋季、春季次之,冬季最近,夏季和冬季相差6.6km;声源在150m时,夏季会聚区距离缩短了3.1km,其他季节变化不大。 相似文献
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应用WOA13季节平均数据和BELLHOP模型,在季节、声源频率等因素确定的情况下,分10 m表面声源和250 m水下声源,分析北大西洋冬季东、西部海区的声波导情况。在给出不同海区位置的声速场和声波导具体信息的基础上,研究其规律:最小声速值和声道轴深度由直布罗陀海峡向外递减扩散,表层声速值和声速梯度由南向北递减,声跃层存在于低纬度海区,混合层在低纬度通常在100 m以内,在高纬度增加至100 m以上。10 m深度表面声源的汇聚区反转深度随纬度增加逐渐减少,西部海区深于东部海区;西部海区的汇聚区跨度大于东部海区,东西部跨度最大值出现在25°N和15°N,传播损失基本一致。250 m水下声源的汇聚区反转深度浅于10 m深度表面声源时,同样是西部海区大于东部海区,汇聚区跨度呈低-高-低规律,东西部跨度最大值出现在35°N和25°N;东部海区25°N以南、西部海区15°N以南,不同接收深度上的传播损失差异较大,以北差异较小。同时简要叙述了声影区对目标探测的影响。 相似文献
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针对深海声定位受海洋环境变化影响明显、需考虑测量系统的环境适应性和宽容性设计问题，提出一种评估海水环境变化对定位性能影响的仿真分析方法，将声场计算、误差传播与交会解算联合建模，以西太平洋中纬度海域夏季和冬季环境为代表性场景讨论了季节性环境变化对定位性能的影响方式和影响程度。仿真结果表明，当接收器位于海洋近表层时，在夏季和冬季呈现出两种不同的声信道样式，夏季季节性温跃层影响下的定位精度较差，冬季表面波导影响下的定位精度相对较好，两者均方根误差(RMSE)相差超过50 m；当接收器位于海洋中上层时，直达波有效作用范围的季节性变化引起定位性能差异，冬季定位精度优于夏季，两者RMSE相差15～20 m；当接收器位于海洋近底层时，利用可靠声路径定位精度较高，定位性能季节性变化不明显。研究认为，海水的季节性环境变化能够改变半会聚区尺度水面声定位的声信道特性以及到达声信息、误差传播、交会求解等测量因素，进而对接收深度位于海洋上层的声定位性能产生明显影响。 相似文献
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海洋声速剖面严重影响着水下声传播特性,近实时地获取声速剖面对水下声通信、水下定位、鱼群探测等都有重要意义。单经验正交函数回归（single Empirical Orthogonal Function regression,sEOF-r）方法通过建立声速剖面的经验正交系数与海面遥感数据之间的线性回归关系来反演声速剖面。但是,海洋是一个复杂的动力系统,声速与海面遥感数据并不是简单的线性关系,因此,本文基于Argo历史网格数据,通过自组织映射（Self-Organizing Map,SOM）生成海平面高度异常（Sea Level Anomaly,SLA）、海表面温度（Sea Surface Temperature,SST）等海表遥感数据以及表层声速仪测量的表层声速与声速剖面异常之间的非线性映射;然后利用近实时的海表遥感数据和表层声速反演三维海洋声速场。声速剖面反演的结果表明,在多源信息融合的优势下,本文方法的反演性能最稳定且精度最高,声速剖面的平均反演精度比经典sEOF-r方法提高约2 m/s,比未考虑表层声速的经典SOM方法提高约1 m/s。 相似文献
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Kastelein RA van der Heul S Verboom WC Triesscheijn RJ Jennings NV 《Marine environmental research》2006,61(1):19-39
To prevent grounding of ships and collisions between ships in shallow coastal waters, an underwater data collection and communication network (ACME) using underwater sounds to encode and transmit data is currently under development. Marine mammals might be affected by ACME sounds since they may use sound of a similar frequency (around 12 kHz) for communication, orientation, and prey location. If marine mammals tend to avoid the vicinity of the acoustic transmitters, they may be kept away from ecologically important areas by ACME sounds. One marine mammal species that may be affected in the North Sea is the harbour seal (Phoca vitulina). No information is available on the effects of ACME-like sounds on harbour seals, so this study was carried out as part of an environmental impact assessment program. Nine captive harbour seals were subjected to four sound types, three of which may be used in the underwater acoustic data communication network. The effect of each sound was judged by comparing the animals' location in a pool during test periods to that during baseline periods, during which no sound was produced. Each of the four sounds could be made into a deterrent by increasing its amplitude. The seals reacted by swimming away from the sound source. The sound pressure level (SPL) at the acoustic discomfort threshold was established for each of the four sounds. The acoustic discomfort threshold is defined as the boundary between the areas that the animals generally occupied during the transmission of the sounds and the areas that they generally did not enter during transmission. The SPLs at the acoustic discomfort thresholds were similar for each of the sounds (107 dB re 1 microPa). Based on this discomfort threshold SPL, discomfort zones at sea for several source levels (130-180 dB re 1 microPa) of the sounds were calculated, using a guideline sound propagation model for shallow water. The discomfort zone is defined as the area around a sound source that harbour seals are expected to avoid. The definition of the discomfort zone is based on behavioural discomfort, and does not necessarily coincide with the physical discomfort zone. Based on these results, source levels can be selected that have an acceptable effect on harbour seals in particular areas. The discomfort zone of a communication sound depends on the sound, the source level, and the propagation characteristics of the area in which the sound system is operational. The source level of the communication system should be adapted to each area (taking into account the width of a sea arm, the local sound propagation, and the importance of an area to the affected species). The discomfort zone should not coincide with ecologically important areas (for instance resting, breeding, suckling, and feeding areas), or routes between these areas. 相似文献
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黑潮在冬季常以流套的方式入侵南海,并多伴随着反气旋涡的脱落,脱落的反气旋涡将黑潮高温、高盐水带入南海,影响南海东北部水文要素和声速场的空间分布,目前尚未有对黑潮流套脱落反气旋涡声学效应的研究。利用2009～2020年卫星高度计数据和再分析数据,在南海东北部选取了6个冬季黑潮流套脱落反气旋涡,研究了其水文和声场结构,并应用Bellhop高斯射线模型仿真给出了其对声传播的影响。结果表明:(1)6个黑潮脱落反气旋涡平均半径为110～135km,垂向深度可达1 000～1 200 m,最大旋转速度为0.4～0.6 m/s。反气旋涡中心暖水下沉,温度异常均为正异常,暖核位置位于100～250 m处,最大正异常达到2.5°C。中心盐度异常呈现负-正-负的三核结构。反气旋涡在100～900 m深度声速为正异常,最大正异常超过8 m/s,出现在400 m左右。(2)声波从涡外穿过涡旋和从涡内向外传播,当地形不会影响声线的反转时,会聚区的位置发生后移,后移的距离在5～10 km;当地形阻碍声线的反转时,声线与地形接触的位置不同,会聚区可能出现前移或后移,后移最大为29km,前移最大可达23km。(3)当... 相似文献