刘今 彭朝晖 张灵珊 刘若芸 李整林

1) (中国科学院声学研究所, 声场声信息国家重点实验室, 北京 100190)

2) (中国科学院大学物理科学学院, 北京 100049)

受海面强风和海-气相互作用影响, 表面声道普遍存在于冬季海洋环境中, 是一种天然有利于声传播的波导.但是海面波浪使得海表形成粗糙界面, 会严重破坏这种优良性能.本文利用南海北部海区的一次冬季声传播实验数据, 研究表面声道声传播特性.研究表明, 海底底质对表面声道内声传播的影响较弱, 当海面风较小时, 涌浪造成的影响为主要原因.实验数据显示, 考虑涌浪后的粗糙海面给 7 0 km 远处带来了 1 0 dB 的传播损失增长.因此在考察南海北部海区冬季声场特性时, 不仅要考虑海面风浪的影响, 更需要考虑周围海域传来的涌浪的影响.研究涌浪存在时的声传播特性对提升声纳设备在海况较差时的使用性能具有重要意义.

1 引 言

在海洋中, 由于湍流和风浪的搅拌作用, 使得近海面的水体混合均匀形成等温层, 一般为几十米到上百米.此时海水声速受到静压力的作用呈现正梯度分布, 从而形成表面声道.当声源位于表面声道内时, 由于没有海底损耗, 声波可以在由海面以及表面声道底部形成的波导内实现远距离传输.但另一方面, 当声波不停地与海面碰撞时, 粗糙界面则会给声场带来很大影响.

粗糙海面主要由海浪或降雨造成, 是影响海洋中声传播的主要因素之一.粗糙海面不……