海洋鋒現象及其對水聲傳播的影響.pdf

1、為了研究海洋鋒對聲傳播的影響,本章借鑒黑潮引起的臺灣海峽南部海洋鋒的歷史水文觀測資料,首次提出并建立了適合描述臺灣海峽南部海洋鋒的數學模型及其聲速表達式。通過與實測資料對比,我們建立的海洋鋒模型能準確反映客觀實際情況,表現出較好的效果。同時,本章在借鑒了前人研究經驗的基礎上,首次將經過融合的Argo等多源資料作為水聲模型的初始場,以往對聲波傳播和衰減數值模擬試驗的研究,多是利用海洋環(huán)境預報模式的結果作為輸入值,由于模式缺乏客觀、準確的要

2、素初始場,導致實驗結果精準度不高的問題無法克服,本文提出一種新途徑:采用Argo實測資料,建立了臺灣海峽南部海洋鋒的數學模型及其聲速表達式,利用MMPE水下聲場模型進行了海洋聲場數值模擬試驗,對目標海區(qū)典型的聲場結構進行了聲線路徑模擬和傳播損失的計算仿真,實驗結果通過與前人進行的實際大洋聲場實驗的結果比較,證實了本文的模擬結果是準確可信的,提高了水聲數值模擬試驗的準確有效性。
　　海洋環(huán)境對聲吶裝備效能的有效發(fā)揮關系密切,它既能對

3、聲吶裝備技術、戰(zhàn)術性能構成消極影響,也可增進聲吶裝備性能。海面和海底都會對聲波的反射造成損失。在復雜的海洋環(huán)境中聲納裝備的性能均會產生或弱或強的不穩(wěn)定變化,甚至會導致聲吶系統(tǒng)出現盲區(qū)或弱視區(qū),嚴重影響聲吶裝備的遠程探測,另一方面,也可利用水聲環(huán)境效應來達到戰(zhàn)術隱蔽的目的。由于海洋鋒是溫度的躍變區(qū),即是聲速的躍變區(qū),海洋鋒對聲線的傳播具有強烈的反射、折射作用,產生一系列的聲傳播的奇異區(qū),如同陸地中的山巒和屏障,因而海洋鋒對聲納的探測距離具

4、有屏蔽阻隔作用。
　　本章依據海洋鋒的動力學特性,運用MMPE水下聲場模型對聲波在海洋鋒面區(qū)的傳播規(guī)律進行了研究,并通過仿真試驗討論了聲速擾動因子、聲源頻率和聲源位置對聲傳播的影響以及對聲納探測帶來的誤差,旨在為海軍潛艇水下活動提供借鑒。一般來說,聲波從冷水區(qū)向暖水區(qū)傳播(對應有鋒)和聲波在冷水區(qū)(對應無鋒)傳播比較,傳播損失相差較大,在很多情況下相差10~20dB;有鋒存在時會聚區(qū)距離明顯增大,增大幾千米至十幾千米;強度較弱的海

5、洋鋒即擾動因子小所形成的聲場要比較強的海洋鋒即擾動因子大所形成的聲場的會聚區(qū)距離大,差值在幾十公里左右;在弱鋒面中會聚區(qū)的寬度(以高出最小傳播損失5dB來測定)比強鋒面中會聚區(qū)的寬度大,最大處可達30公里。因此我們認為強度較弱的海洋鋒的存在更利于聲納遠距離探測目標,更利于建立海上警戒、反潛、防潛作戰(zhàn)系統(tǒng);而強度較強的海洋鋒的存在更利于潛艇實施隱蔽。聲傳播損失隨頻率的增高而增大,原因是海水的吸收損失對高頻聲波作用更大,這是現代遠程聲納普遍