王颖 王学锋 周士弘 赵晨 赵俊鹏 杨勇

1) (北京航天控制仪器研究所，研发中心，北京 100094)

2) (北京市光纤传感系统工程技术研究中心，北京 100094)

3) (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)

研究复杂海洋环境中海底地震波激发及其传播特性,对海底物理力学特性研究、资源勘探等具有重要的意义.目前针对时域海底地震波的研究大都局限于水平分层的情况,而实际的海底地质条件比较复杂,基于理想环境假设得出的数值解与实际差别较大.本文在考虑倾斜、隆起等非水平海底模型的情形下,采用时间2 阶精度、空间10 阶精度的交错网格有限差分方法,同时结合多轴完全匹配层边界条件,对复杂海洋环境下的海底地震波进行时域数值模拟与分析.利用计算得到的声场时域波形,分析了复杂海洋环境下海底地震波的传播特性.结果表明,采用空间高阶精度的交错网格有限差分方法,可改善数值计算中的频散问题;同时采用多轴完全匹配层替代传统的完全匹配层,解决了液-固介质中远距离声场数值模拟不稳定的问题.在含倾斜与隆起构造的复杂海底模型中,海底基岩隆起改变了Scholte 波的传播方向,更有利于在较浅深度处接收到Scholte 波.

1 引言

海深、海底和海水声速剖面等海洋声学环境的复杂性,对声传播影响很大,导致海洋中的声传播过程非常复杂[1,2].特别是低频/甚低频声波,由于其具有很强的穿透性,能量可透射到海底……