海洋鋒現(xiàn)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(shù)學(xué)模型及其聲速表達(dá)式。通過與實(shí)測資料對比,我們建立的海洋鋒模型能準(zhǔn)確反映客觀實(shí)際情況,表現(xiàn)出較好的效果。同時,本章在借鑒了前人研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,首次將經(jīng)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(shù)值模擬試驗(yàn)的研究,多是利用海洋環(huán)境預(yù)報(bào)模式的結(jié)果作為輸入值,由于模式缺乏客觀、準(zhǔn)確的要

2、素初始場,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)度不高的問題無法克服,本文提出一種新途徑:采用Argo實(shí)測資料,建立了臺灣海峽南部海洋鋒的數(shù)學(xué)模型及其聲速表達(dá)式,利用MMPE水下聲場模型進(jìn)行了海洋聲場數(shù)值模擬試驗(yàn),對目標(biāo)海區(qū)典型的聲場結(jié)構(gòu)進(jìn)行了聲線路徑模擬和傳播損失的計(jì)算仿真,實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過與前人進(jìn)行的實(shí)際大洋聲場實(shí)驗(yàn)的結(jié)果比較,證實(shí)了本文的模擬結(jié)果是準(zhǔn)確可信的,提高了水聲數(shù)值模擬試驗(yàn)的準(zhǔn)確有效性。
　　海洋環(huán)境對聲吶裝備效能的有效發(fā)揮關(guān)系密切,它既能對

3、聲吶裝備技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)性能構(gòu)成消極影響,也可增進(jìn)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(fù)雜的海洋環(huán)境中聲納裝備的性能均會產(chǎn)生或弱或強(qiáng)的不穩(wěn)定變化,甚至?xí)?dǎo)致聲吶系統(tǒng)出現(xiàn)盲區(qū)或弱視區(qū),嚴(yán)重影響聲吶裝備的遠(yuǎn)程探測,另一方面,也可利用水聲環(huán)境效應(yīng)來達(dá)到戰(zhàn)術(shù)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(qiáng)烈的反射、折射作用,產(chǎn)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(jù)海洋鋒的動力學(xué)特性,運(yùn)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(jìn)行了研究,并通過仿真試驗(yàn)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(yīng)有鋒)和聲波在冷水區(qū)(對應(yīng)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(qiáng)度較弱的海

5、洋鋒即擾動因子小所形成的聲場要比較強(qiáng)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(qiáng)鋒面中會聚區(qū)的寬度大,最大處可達(dá)30公里。因此我們認(rèn)為強(qiáng)度較弱的海洋鋒的存在更利于聲納遠(yuǎn)距離探測目標(biāo),更利于建立海上警戒、反潛、防潛作戰(zhàn)系統(tǒng);而強(qiáng)度較強(qiáng)的海洋鋒的存在更利于潛艇實(shí)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(xiàn)代遠(yuǎn)程聲納普遍