张 林, 刘 东, 陈文景, 孙雪海

中尺度涡条件下的深海声场效应研究

张 林1, 2, 刘 东1, 2, 陈文景2, 孙雪海1, 2

(1. 海军潜艇学院, 山东 青岛 266199; 2. 青岛海洋科学与技术试点国家实验室, 山东 青岛 266237)

通过构建中尺度涡的数学模型, 利用射线-简正波-抛物方程(RMPE)声学模型进行传播损失计算, 进而分析在深海声道、深海会聚区、海底反射3种传播模式下, 中尺度涡对深海声效应的影响。数值仿真结果显示, 暖涡对深海声道、会聚区产生下压效果, 使会聚区水平距离变大, 深海声道深度方向上变宽; 冷涡使会聚区上抬, 距离变短, 对声场散射现象明显。研究结果表明, 涡旋环境条件下, 声场特征会产生显著变化。试验结果揭示了中尺度涡对深海声场效应的影响, 对指导海上运用中尺度涡现象开展的科学研究、工程实践、军事运用具有积极的指导意义。

中尺度涡; 传播损失; 声学模型; 会聚区

海洋涡旋是指一种特性的水团被另一种特性不同的水体所包围, 同时自身具有封闭的顺时针或逆时针方向旋转运动的海洋中尺度特征[1]。涡旋是海洋中一种旋转的、平移的水体, 可类比于大气中的飓风现象。从本质上看涡旋是一种特殊类型的海洋锋。从涡旋的中心水体的温度特性来分, 一般将其分为冷涡和暖涡。海洋中存在大量的涡旋, 在黑潮流经的区域和湾流区域是典型的涡旋活动区域, 典型的涡旋直径在100~300 km, 时间尺度约为20~200 d, 表面旋转速度可以达到3 kn以上, 涡旋中心的移动速度比较缓慢, 从产生到消亡的周期可以达1年之久。……