极低频海洋噪声与风的相关性研究

风通过影响海洋表面从而产生200 Hz以上的深海环境噪声,但有研究指出,通过风生表面波之间的非线性相互作用产生的驻波,能够与海床共振构成海底微震,从而产生10 Hz以下的噪声。针对这一新型风生噪声机制,本研究对威克岛海域10 Hz以下的极低频噪声进行了分析。比较了不同频率下海洋环境噪声功率谱级与风速的相关性,并讨论了风速和风向对设立在威克岛南北部二组水听器三联体信号的影响,结果表明2 Hz处的海洋环境噪声级与风速相关性最好,而风速和风向变化越剧烈海洋环境极低频噪声与风速风向的相关性越好。     

海洋环境噪声垂直分布测试和分析

采用船舷法对某海域海洋环境噪声垂直分布进行了测量.数据处理与分析结果表明,在6种接收深度下,当地的海面风生破碎波浪噪声对环境噪声有显著贡献.给出了所测海域环境噪声在0.1～20.0kHz频段的宽带声级和接收深度以及多种频率谱级与风速的对数之间的关系.1.0～4.0kHz频段的谱级与风速的对数呈良好的线性关系,且基本上不受接收深度的影响.     

基于潜标测量的海洋环境噪声谱特性分析

利用海洋环境噪声测量潜标系统对南海典型海域开展了为期3个月的海洋环境噪声测量,16通道海洋环境噪声测量系统每小时测量两分钟噪声信号。数据处理结果表明,800~5 000Hz范围内,噪声谱与风速相关性最好,且风速越大相关性越好,噪声谱与风速的相关性好于与浪高的相关性。风关噪声谱级在海水中部基本不随接收深度发生变化,但由于测量水听器阵长度未能覆盖整个水深,因此未给出海面和海底处谱级变化规律。在400Hz以上的高频段整个风速范围内噪声谱级都随风速发生变化,且噪声谱级与对数风速具有很好的线性关系。     

实测海洋环境噪声数据谱级特性研究

通过对噪声测量潜标系统测得的94 d海洋环境噪声数据及相应的气象数据进行联合时频、相关性、统计特性分析,得到试验海区风速、降雨等自然现象与噪声谱级之间的关系。分析结果表明,海洋环境噪声谱级与风速变化在低频段相关性较低,高频段相关性较高,同时1 k Hz以上频段谱级值分布接近呈正态分布;降雨对环境噪声的影响主要分布在500 Hz以上频段。     

浅海环境噪声时间平稳性与起伏特性实测分析

海洋环境噪声具有时域非平稳和幅度起伏的特性。对于浅海海洋环境噪声的时间平稳性与起伏特性的研究,能够揭示浅海海洋环境噪声在时间尺度上的特性,为岸基与浅海声呐的设计、使用以及近岸安保提供技术支持。本文对实测的浅海海洋环境噪声进行时间平稳性与起伏特性分析,通过计算瞬时功率谱起伏率的概率分布,选取适当判别门限来确定环境噪声的平稳时间,得到浅海环境噪声平稳时间在3~5min内,并且不同频率的平稳时间不同;浅海环境噪声低频段与高频段在不同时间尺度上的起伏特性不同。本文还讨论了海况、季节和实验地点对浅海环境噪声平稳性的影响,分析表明噪声源的变化是引起浅海环境噪声场平稳性变化的主要原因。     

近海风电场水下打桩辐射噪声特性测量分析

对滨海海上风电场一次完整的打桩过程不同水深处环境噪声进行监测和分析。结果表明:打桩过程水下辐射噪声脉冲信号,在所研究海域附近环境噪声级由原来打桩前的130 d B左右瞬间增加约20~50 d B,20~20 000 Hz频段,打桩噪声谱级高于工程前该海域背景环境噪声谱级约30~65 d B,100~1 000 Hz频率打桩辐射噪声谱级出现多个峰值,不同水深谱级最高峰值频率为200 Hz。根据打桩水下辐射噪声监测结果和浅海Marsh和Schulkin半经验公式,计算打桩辐射噪声声源级(距声源中心1 m处)为210.2 d B(参考声压1μPa)。为水下打桩辐射噪声的深入研究提供了基础数据,分析结果可供海洋环境和海洋生物保护研究参考。     

南海某海域海洋环境噪声谱级风关特性分析

为探索南海某区域海洋环境噪声谱级与风场的相关特性,结合潜标海洋环境噪声数据及对应海域的海面风场再分析数据,计算各频段噪声级与风速相关系数及线性拟合函数。分析结果表明:400～1 000 Hz频段,海洋环境噪声谱级与海面风速的相关系数在0.5～0.8之间,达到中等相关。1 000～5 000 Hz频段,两者互相关系数大于0.8,达到高度相关。对海洋环境噪声谱级与对数风速的回归分析结果显示,1000～5 000 Hz频段,两者的线性函数关系显著;并且在1 000 Hz附近的拟合斜率最大,海洋环境噪声谱级对海面风速变化的灵敏度最高。     

几种经典海洋环境噪声谱分析

目前风关海洋环境噪声实验研究结果较多,其中较为经典的是Knudsen谱、Wenz谱、Piggott谱、Crouch谱,以及风速与噪声谱级的对数关系等。对这几种经典的海洋环境噪声谱进行了概述,分析了其数据来源,并对Wenz谱、Piggott谱和Crouch谱进行了比较,探究了其差异产生的原因,并给出了不同情况下进行风关海洋环境噪声估计时的参考建议。     

星载微波散射计海面风场与海洋环境噪声的相关特性分析

根据海洋环境噪声机理及风关噪声已有的研究成果,提出利用星载微波散射计反演的海面风场数据进行海洋环境噪声分析,并对HY-2A和ASCAT数据与噪声谱级的相关性进行了对比分析。选取南海海域作为研究区,利用潜标测量系统获取的噪声数据和多源散射计风场数据开展了相关实验,并采用NCEP海面风场数据进行对比分析。结果表明,ASCAT数据与噪声的相关性优于HY-2A,散射计数据优于NCEP数据,散射计风场更适合海洋环境噪声的分析研究。该研究内容拓展了微波散射计风场数据的应用领域,并为海洋环境噪声研究提供了更好的技术手段。     

东沙海域海洋环境噪声特性分析及其与风速的相关性研究

本研究利用亚洲海国际实验南海区所获取的海洋环境噪声数据,研究了2001年5月3日0时至5月17日0时海洋环境噪声的时频特性.实验期间有热带风暴西马仑经过,导致海面风速和风生海洋环境噪声随西马仑的逼近和远离出现了显著的升降.以1 250 Hz的海洋环境噪声为例,海洋环境噪声级在这一期间内有一个明显的升高、稳定和缓慢下降的过程.结合再分析风速数据研究海洋环境噪声级与风速的相关性,结果表明,在较高频1 250 Hz处,海洋环境噪声级与风速的互相关系数r为0.50;在较低频50~400 Hz处,两者的互相关系数r在-0.20~0.20之间.此外,本研究利用噪声级与对数风速之间的线性关系式,将海洋环境噪声级与实验过程中海面风速数据做回归分析,确定拟合系数,将此系数用于反演估计海面风速,反演误差在5%~20%之间.     

一种基于环境噪声的被动测深方法

研究利用环境噪声进行水深探测的一种被动测深的方法。基于阵列信号处理,应用时域格林函数恢复原理,获取被动接收阵中接收信号所隐藏的时延信息,探索利用垂直海底传播的海洋环境噪声可实现水深探测的原理,建立了基于二元垂直阵的被动测深数学模型,分析了水听器接收到的环境噪声直达波及海底反射信号的时延与水听器阵列尺寸及海底深度间的数学关系,推导了深度解算理论公式。计算机仿真及水池实验验证了方法的有效性,为被动水深探测提供了一种新的技术途径。     

基于AR模型的海洋环境噪声仿真预测研究

文章主要介绍了AR模型及其参数确定的基本方法。应用Matlab仿真软件,对海洋环境噪声信号的时间序列进行仿真分析,并对预测值与真实值进行比较。结果表明,应用AR模型预测得到的环境噪声信号很好地逼近了实测值,预测的功率谱也具有较高的精度,模拟的结果较好,为海洋环境噪声的预报提供了一种简单可行的模式。     

目标信号和海上环境噪声的测量及分析

本文主要论述对海上目标信号和海洋环境噪声的测量及其结果的分析。着重分析了目标信号及环境噪声的声级、信噪比、相关性和目标检测作用距离,为短基线系统被动定位系统的设计提供依据。     

船舶噪声对浅海海洋环境噪声空间相关的影响

通过对2001年亚洲海国际声学实验(ASIAEX)得到的海洋环境噪声数据进行处理,计算了噪声场空间相关系数、功率谱密度和垂直指向性,分别研究了受到远距离和近距离船舶辐射噪声影响的海洋环境噪声空间相关性.结果表明:船舶距离较远(10 km)时其辐射噪声会导致500 Hz以下的海洋环境噪声的空间相关性提高,而对500 Hz以上噪声的空间相关性没有影响;船舶距离较近(≤10 km)时,船舶辐射噪声会导致500 Hz以下的海洋环境噪声相关系数振荡变化,噪声空间相关性曲线在噪声信号声程差相差四分之一波长时出现第一个零点,对500 Hz以上的海洋环境噪声则会引起噪声能量升高,噪声的空间相关性也相对提高.基于现有理论,分别讨论了远距离船舶和近距离船舶产生的噪声场声学特性,对两种噪声场的海洋环境噪声空间相关性进行了合理的解释.     

曹妃甸浅海人工岛工程海底泥沙冲淤

浅海人工岛建设改变了周边海洋环境动力边界条件,引起周边海域泥沙冲淤变化.对卫星遥感数据和地形测量数据进行了对比分析,结合研究区风浪、潮流、悬浮泥沙分析了海底地形变化原因,研究了周边海域的泥沙冲淤规律,并对淤积和侵蚀的程度进行了量化评价,提出可以对护岛潜堤进行优化设计,此研究对类似浅海人工岛建设具有指导作用.     

浅海型水下滑翔机技术研究现状分析

美国Teledyne Webb Research公司按照型号系列化、结构模块化和测量多样化的设计思路研制水下滑翔机,其Slocum 200浅海型和Slocum 1000深海型水下滑翔机在海洋环境观测领域具有广泛的客户需求。文中以200 m浅海型和1 000 m深海型两款水下滑翔机为例,详细对比了两者的技术特点,并在此基础上阐述了两者各自适用的海洋环境观测应用范围,两者优势互补,难以取代对方。浅海型水下滑翔机具有锯齿剖面密度大、折返机动性高和平均前向速度快的特点,适合在近海岸、陆架坡折和深海温跃层等区域对高时空变率海洋现象进行观测。近几年,我国深海型水下滑翔机技术取得了惊人进步,同时,我国浅海型水下滑翔机技术也在快速发展,这对推动我国海洋环境监测业务水平的提升意义重大。     

拖曳声源深海传播损失算法改进

为实现水声传播损失高效准确计算,以满足工程应用要求,基于南海某深水海域水声调查数据研究改进拖曳声源深海传播损失算法。首先,对信号时间序列分析发现:深海多途传播结构显著,可分为直达波、第一二次海底反射波,信号幅度逐渐减小,海面反射波与直达波重叠;目标信号中心频率产生多普勒频移,与声源拖曳速度对应较好;"单频"正弦信号并非单一频点上的声信号,为一窄带功率谱,谱峰对应信号中心频率。进而,从信号识别及多途效应处理两方面对算法进行改进:基于功率谱频带分布,设计Butterworth滤波器带通截止频率,从频域上滤除噪声信号;依据环境噪声电压幅值,制定其判定标准,从时域剔除与目标信号同频带噪声信号。算法改进后可较好适应低信噪比环境下多途拖曳声源信号能量计算,快速高精度得到传损失数据。     

浅海坐底式海洋环境监测系统开发应用及其回收方法研究

首先概述了坐底式海洋环境监测系统的发展历程、结构组成、工作原理和系统功能等。设计开发了一套浅海坐底式海洋环境监测系统，并在北黄海海域进行了长时间应用。对其结构组成特点、原理功能和实际应用情况等进行了详细阐述，并结合一段时间的监测数据，说明其可为海洋科学研究、海水养殖与海洋工程等提供基础数据。对坐底式海洋环境监测系统的布放与回收方法进行介绍，针对近海经常出现无释放器或释放器失灵的坐底式海洋环境监测系统，且潜水员或作业型水下机器人（ROV）不方便下潜系缆的情况，设计了一种实操性强的打捞回收方法。总结归纳了所设计的浅海坐底式海洋环境监测系统特点及回收方法，可为相关应用与研究提供参考借鉴。     

JASON-1与TOPEX/POSEIDON卫星高度计数据在中国海和西北太平洋的一致性分析及印证

利用JASON-1和TOPEX/POSEIDON卫星高度计在相互校正阶段的观测资料,对两者在中国海和西北太平洋测得的海面风速、有效波高、后向散射截面、海平面高度等参数进行一致性分析;利用j,v模型及主要分潮的调和常数,对中国陆架浅海的JASON-1海平面高度数据进行浅海潮汐修正,使用验潮站月平均水位资料对修正结果加以印证。结果显示,2颗高度计观测的海洋环境参数具有强相关性,JASON-1具备了完成延续TOPEX/POSEIDON数据集这一使命的条件。但是,2套系统对于同一海洋环境参数的观测还是存在不能忽略的差异,对这种差异进行了分析,并给出了修正模型。所使用的浅海潮汐修正方法有效地抑制了中国陆架浅海潮波对海平面高度反演的影响,所使用浅海水域的5个验潮站月平均水位资料与JASON-1高度计经过浅海潮汐修正后的海平面高度的相关系数为0.738,标准偏差为0.096m。通过进一步融合JASON-1和TOPEX/POSEIDON在并行飞行期间的海平面高度数据并与验潮站资料比较显示,两者的相关系数提高到0.83,标准偏差为0.067m。     

北冰洋冰下环境噪声：长期冰站观测结果

本文利用中国第9次北极科学考察长期冰站自容水听器记录的数据对北冰洋冰下环境噪声进行了研究。通过对两段7秒长的冰层引起的噪声的时频分析表明：无论是冰层碰撞噪声还是冰层破裂噪声在时域都存在大量的峰值点（呈现脉冲特性），在频域都存在丰富的频率分量。冰层碰撞噪声可以持续数秒，而冰层破裂噪声的持续时间要短得多（小于几十毫秒）。本文采用高斯分布和对称alpha稳态分布来拟合冰下脉冲噪声。对称alpha稳态分布可以跟踪脉冲噪声的重尾，从而获得更好的性能，而高斯分布则效果不佳。本文还分析了冰下环境噪声观测试验期间采集到的气象参数，推断出冰下脉冲噪声是由较高的风速和升高的大气温度共同作用于冰层造成的。本文还研究了冰下环境噪声长期的功率谱密度变化与气象参数之间的皮尔逊相关系数。