海洋鋒現(xiàn)象及其對(duì)水聲傳播的影響.pdf

1、為了研究海洋鋒對(duì)聲傳播的影響,本章借鑒黑潮引起的臺(tái)灣海峽南部海洋鋒的歷史水文觀(guān)測(cè)資料,首次提出并建立了適合描述臺(tái)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(guò)與實(shí)測(cè)資料對(duì)比,我們建立的海洋鋒模型能準(zhǔn)確反映客觀(guān)實(shí)際情況,表現(xiàn)出較好的效果。同時(shí),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(guò)融合的Argo等多源資料作為水聲模型的初始場(chǎng),以往對(duì)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(guān)、準(zhǔn)確的要

2、素初始場(chǎng),導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)度不高的問(wèn)題無(wú)法克服,本文提出一種新途徑:采用Argo實(shí)測(cè)資料,建立了臺(tái)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(chǎng)模型進(jìn)行了海洋聲場(chǎng)數(shù)值模擬試驗(yàn),對(duì)目標(biāo)海區(qū)典型的聲場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了聲線(xiàn)路徑模擬和傳播損失的計(jì)算仿真,實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)與前人進(jìn)行的實(shí)際大洋聲場(chǎng)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(duì)聲吶裝備效能的有效發(fā)揮關(guān)系密切,它既能對(duì)

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(huì)對(duì)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(huì)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(cè),另一方面,也可利用水聲環(huán)境效應(yīng)來(lái)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(duì)聲線(xiàn)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(duì)聲納的探測(cè)距離具

4、有屏蔽阻隔作用。
　　本章依據(jù)海洋鋒的動(dòng)力學(xué)特性,運(yùn)用MMPE水下聲場(chǎng)模型對(duì)聲波在海洋鋒面區(qū)的傳播規(guī)律進(jìn)行了研究,并通過(guò)仿真試驗(yàn)討論了聲速擾動(dòng)因子、聲源頻率和聲源位置對(duì)聲傳播的影響以及對(duì)聲納探測(cè)帶來(lái)的誤差,旨在為海軍潛艇水下活動(dòng)提供借鑒。一般來(lái)說(shuō),聲波從冷水區(qū)向暖水區(qū)傳播(對(duì)應(yīng)有鋒)和聲波在冷水區(qū)(對(duì)應(yīng)無(wú)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(shí)會(huì)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(dòng)因子小所形成的聲場(chǎng)要比較強(qiáng)的海洋鋒即擾動(dòng)因子大所形成的聲場(chǎng)的會(huì)聚區(qū)距離大,差值在幾十公里左右;在弱鋒面中會(huì)聚區(qū)的寬度(以高出最小傳播損失5dB來(lái)測(cè)定)比強(qiáng)鋒面中會(huì)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(cè)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(duì)高頻聲波作用更大,這是現(xiàn)代遠(yuǎn)程聲納普遍