典型东海黑潮锋环境下的声场分布异常分析

中 图分 类 号 ： Ｐ ７ ３ ３ ． ２
文 献标 识 码 ： Ａ
文章编号 ： ２ ０ ９ ５ ４９ ７ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ３ ２ ４ － ０ ７
海 洋锋 是海洋 中不 同性质 的水体 交汇 形成 的过 渡 区域 ， 它 的存 在使 海水 的 温度 （ 或盐度） 特性 在 狭
陆架 边缘 ， 形 状 大 致 与 黑 潮 路 径 相 一 致 ． 从 统
计 特 征来 看 ， 东海黑潮锋终年存在 ， 平 均 宽 度 约 为 ５ １ ． １ ｋ ｍ， 平均强度约 为 ０ ． ２ ６ ℃／ ｋ ｎ ｉ ． 东 海 黑 潮 锋 区别 于其 他深 海 海 洋 锋 的重 要 特 征 就 是 它 存 在 于东 海 陆 架 外 缘 的 斜 坡 附 近 ， 锋 面 两 侧 的 环 境 变
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 ．
关键词： 海洋 声学 ； 东海黑潮锋 ；非均 匀环境 ；声场 ；海底 地形
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． Ｉ Ｓ Ｓ Ｎ． ２ ０ ９ ５ ４９ ７ ２ ． ２ ０１ ３ ． ０ ３ ． ０ ０ ４
第３ ２卷
第３ 期
应 用 海 洋 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｏｃ ｅ ａ ｎ Ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ
Ｖｏ Ｉ ＿ ３２．Ｎｏ ． ３
Ａｕ ｇ ．， ２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ８月
典型 东海 黑 潮锋 环 境 下 的声 场 分布 异 常分 析
和 三维 海洋 学 模 型 分 析 了 冰 岛 东部 极 地 海 洋锋 系 统 中 的声 传 播 效 应 ； Ｍｅ ｌ ｌ ｂ ｅ ｒ ｇ等 （ １ ９ ９ １ ） 讨 论 了 １ ９ ８ ３年 夏季 格 陵 兰 海 西 部 锋 区 的环 境 声 学 效 应 ， 这些 研 究进 一 步 揭 示 了 声 波 在 锋 区 中 传播 时 声 场
用 具 体海 区 接 近 真 实 的环 境 代 替 理 想 环 境 ， 因此
化 与地 形 变 化 都 很 显 著 ， 使 得 附 近 海 域 的 声 传 播
特征 变 得 异 常 复 杂 ． 东 海 黑 潮 锋 所 在 海 区 是 我 国
从 近海 到 西 太 平 洋 的必 经 区域 ， 因此 研 究 这 个 海
张 旭 ， 刘 艳， 孙 杰
（ 中国人民解放军 ９ １ ５ ５ ０部队 ， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ３ ）
摘要： 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Ｂ Ｅ Ｌ Ｌ Ｈ Ｏ Ｐ水 声 学数 值模 型 分析 了典 型 东海 黑潮锋 Nhomakorabea环 境
采 用 的大 多 为理 想 环 境 模 型 和 简 单 的水 声 传 播 模
型， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｅ ｙ和 Ｗｉ ｎ ｆ ｒ ｅ ｙ （ １ ９ ７ ６） 对 早 期 的 结 果 进 行 了 总结 Ｊ ． 随着海洋 调查 资料 的不 断 积 累 及海 洋 学 数
值 模 型 和水 声 计 算 模 型 的快 速 发 展 ， 研 究 中 逐 渐
对 于海 洋 环 境 及 声 源 一 接 收 条 件 具 有 显 著 的敏 感 性１ ４ ］ ． Ｃ ａ ｒ ｍａ ｎ等 （ １ ９ ９ ４ ） 在 非 均 匀 海 洋 环 境 的基 础
上进 一 步 考 虑 了 地 形 因 素 ， 应 用 抛 物 模 型 分 析 了 湾 流 附近 大 陆坡 与 藻 海 之 间 强锋 区 的复 杂 海 洋 环 境 下 的声 传 播 ， 并 讨 论 了海 洋 环 境 的 变 化 和 真 实 海底 地 形 变 化 的 交 互 作 用 对 低 频 一 远 程 声 传 播 的
东 海黑 潮 锋是 低 温 近 岸 水 和 高 温 的黑 潮 水 之
问形 成 的 海 洋 锋 ， 一般位 于 ２ ０ ０ Ｉ Ｉ ｌ 等 深 线 附 近 的
传播 特性 的影 响开 始受 到 广 泛 关注 ． 最 初 的研 究 围
绕 着如何 建立锋 面环境 与声 传 播变 化 的关 系展 开 ，
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 ５ ｄ Ｂ （ 声波频 率为 １ ｋ Ｈ ｚ ） ． 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 １ ０～１ ５ ｄ Ｂ （ 声 波频率 为 １ ｋ Ｈ ｚ ） ． 东海 黑潮锋 环境 下的 声场 能量异 常分布体 现 了海底地 形
影 响 ．
窄的 区域 内产 生显 著 的 变化 ， 进 而使 声传 播 呈 现 出
明显 的变异 特 征 （ 如 会 聚 区 的偏 移 、 多 路 径 到 达 次 序 的改 变 和水平折 射等 ） ．
自２ ０世 纪 ７ Ｏ年代大 规模 的海洋调 查揭 示 了 中
尺度 现象普 遍存 在 于世 界 大 洋 中 以来 ， 海 洋锋 对 声
得 出 了一 些 更 复 杂 的声 传 播 现 象 ． 例如 ， Ｈ ｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ －
ｓ ｈ ａ ｗ等 （ １ ９ ９ １ ） 根 据 距 离 相 关 的射 线 模 型 Ｇ Ｒ ＡＳ Ｓ
域 的水 声 学特 性 对 于 我 国近海 和 远海 水 声 工 程 的 应 用具 有 重要 意 义 ． 然而 ， 目前 我 国对 于 东 海 黑 潮