海水状态方程式

海水状态方程式亦称海水的P—V—T性质,它是描述海水的状态参数之间关系的数学表达式。最常用的是海水的比容(或密度)同温度(T)、盐度(S)及压力(P)之间关系的数学表达式,因为海水的密度(或比容)的测定目前还多限于实验室条件之下,要在海洋现场进行精密地测定是比较困难的,而有了海水状态方程式就可以很方便地从海洋现场调查中容易得到的温度、盐度和压力等观测资料,计算出海水的密度或比容。海水的密度或比容的精密资料不仅可直接用于动力高度等海洋学计算之中,而且还可用来计算作为温度、盐度和压力函     

全球海域最优声速计算模型的综合选定(一)

海水声速是海洋环境观测的基本要素之一,基于特定深度处的温度盐度等信息并结合声速经验模型可计算海水声速。当前诸多中文文献关于声速经验模型表达存在一些分歧甚至错误,核实了多个常用声速经验模型的正确表达。这也是开展全球海域调查测量时选择最优声速计算方案的前提和基础。     

声速剖面EOF表示的第一模态解析

为实现对声速剖面EOF表示后第一模态时间系数和空间函数变化规律的解析,提出了一种简化的声速剖面变化模型,即"拐点"深度值和声速值的变化;声速梯度的变化和表层海水温度周期性变化所引起的海水声速变化,通过将4种因素所引起的第一模态空间函数的变化规律与实际声速剖面簇第一模态空间函数的变化规律对比,分析引起实测声速剖面变化的主要因素,最后,分别用深海和浅海实测声速剖面数据对其进行验证。     

深海声速剖面结构变化对会聚区偏移特性的影响分析

应用分层声速剖面模型(LSSPM)和BELLHOP高斯束声场计算模型,对深海声速剖面结构变化引起的会聚区偏移特性进行了分析.结果表明,声速值的整体变化对会聚区影响很小,而混合层、主跃层、深海等温层及声道轴的变化都会使会聚区位置出现不同程度的偏移.主跃层是上层海洋变化的主要体现,混合层变化对会聚区的影响也是通过改变主跃层的形态结构实现的,跃层强度的增大使会聚区向远离声源方向偏移.深海等温层的声速变化体现了深海水团的结构差异,与主跃层引起的会聚区偏移呈反相变化.声道轴附近的声速变化体现了不同类型中层水团侵入和混合的影响,所引起的会聚区偏移反映了声道轴上层与下层梯度变化的综合效应,声速最小值的增加使会聚区向远离声源方向偏移.     

菲律宾海中部海域声速剖面结构及季节性变化

利用2019年菲律宾海中部海域经质量校正后的Argo浮标数据,采用Wilson第二方程式计算得到每个浮标站位不同水深的声速值,分析了研究区声速的垂向结构、水平分布及季节性变化特征,并初步探讨了声速与海底地形的关系.结果显示研究区声速在垂向上表现为典型的三层结构,从上到下分别是混合层、主跃变层、深海等温层;声速在100 ...     

多波束测深声速剖面数据使用中的若干问题

在对多波束测深声速剖面资料检查时发现,部分单位将海水压强简单地近似为海水深度,导致海水表层及浅水处的声速实际值受影响较大。分析了多波束测深声速剖面资料存在的若干问题,引入国际上由海水压强向深度转换的新实用模型,对存在的问题进行了纠正,基于实测声速剖面资料进行了试验性验证,提出了使用多波束测深声速剖面时需要注意的几个问题。     

南海深海区的海水声速特性

根据某年１２月和某年９月在南海深海区采集的海水温度、盐度和深度实测资料,按国家调查规范的声速换算经验公式失算得出相应调查海区的海水声速。给出了声速平面、垂直和断面分布及声速跃层强度和厚度的平面分布与变化特征。     

多波束测深数据处理及成图

针对多波束测深系统测量的特点,分别分析声速改正技术和潮位改正技术。从声速在海水中的传播出发,阐述海水中声速的测量,对声速的较正方法进行探讨,随后针对潮汐效应的影响,对多波束测深数据进行潮位改正,并利用海上试验实测的多波束测深数据,将处理后的数据绘制成海底地形数字地图。     

印度洋某测区多波束测量声速改正分析

海水声速是影响多波束测深精度的主要因素之一,声速改正方法是否正确直接关系测量结果的精度和可靠性。为保证多波束测深精度,除需具备符合精度要求的多波束系统及其外围设备外,在测量过程中还必须保证各项校正和改正的精度,而在各项校正和改正过程中最难以控制精度的因素便是声速改正。因此,应在测量前充分了解测区的声速变化情况,掌握海区声速变化特征,确定合理的声速剖面测量间隔和布设方位。文中阐述了海水声速特性,分析了印度洋某测区温度、盐度、声速变化规律,对多波束测深进行了正确的声速改正。     

南海北部海区上层水体平均声速场的变化

对所收集到的南海北部海区的温度、盐度和深度历史资料进行了声速的计算、统计与分析,结果表明该海区上层水体的平均声速场有较明显的年际变化:表层声速的平面分布显示出沿岸水与外海水强弱交替变化的特征,声速等值线的走向几乎与岸线平行,等声速线的值自近岸向外海增加,大陆架外缘海区声速的水平梯度较大;下层声速的分布以环流和水体共同作用的形式出现,50m层声速平面分布的趋势除冬季与表层稍为相似外,其余季节与表层有明显的差别,春、夏季节50m层声速自西向东增加,而秋季与其表层分布相反,自近岸向外海减小;声速的垂直分布受海水升温与降温的影响显著,春、夏季表层海水升温,海表声速最大,声速自海表随深度的增加而减小;秋、冬季表层附近水层降温,声速稍偏低,普遍出现正梯度现象,最大声速移至表层以下的水层,这个深度随季节的改变而改变,随海区的不同而不同.该海区的平均声速有年波动现象,表层波幅最大,随深度的增加波幅变小,至100m水层其波动的位相几乎与表层相反.     

台湾省恒春西南海域声速场分析

选取联系南海与台湾海峡 及巴士海峡的主要海上交通和军事要道－我国台湾省恒春西南海域作为研究海域,依据1998年夏,冬季对本海域海洋环境补充调查的CTD资料,按《海洋调查资料处理》的声速换算经验公式,推算得到本海域的海水声速系列,结合该海域温,盐环境背景,分析其声速场特性,给出海水声速的平面,垂及断面分布,也给出了本海域海水声速跃层深度,厚度和强度等三大表征值的变化特性及其声道位置。     

声速剖面仪测量技术综述

海水声速是影响海洋探测仪器性能的主要因素之一。声速剖面仪是进行海水声速探测的主要仪器,利用声速剖面仪可以获取某一区域切面上海水声速随深度变化的情况,从而为海洋探测仪器提供精确的声速剖面,对海洋经济开发、国防军事、科学研究等有重要的意义。文中介绍了测量声速的基本方法以及声速剖面技术,对国内外常用的声速剖面进行了介绍,论述了声速剖面仪的检测技术,并对国际上使用先进的"时间飞跃"(TOF)技术测量声速进行了概述。     

海水温盐垂直结构的声反射回波模型及应用

基于等时厚分层假设,建立海水温盐垂直结构的声反射回波计算模型,并对实际海洋层结状态的声反射回波特征进行了详细分析。结果表明:声反射回波幅度变化的位置和海水介质温盐梯度变化不为零的位置一致,回波幅度和梯度变化幅度成正比;而回波的极性反映了梯度变化的趋势。将该模型用于反演试验,能够直接得到海水温、盐垂直结构反演结果,效果较好,克服了以往反演算法中不便于密度和声速分离的缺点。     

长江口海域声速剖面特性及其对多波束勘测的影响

利用2004年10-12月一个航次的测量数据,分析了长江口附近某海区的声速结构特点,发现该海域的声速结构受长江冲淡水的影响非常大,随着潮汐的变化,声速日变化量较大,具有类似潮周期现象,即随着落潮大量淡水和泥沙的注入以及涨潮时新鲜海水的补充,声速的时空变化较大,致使多波束系统的波束导向和声线跟踪偏差较大,很大程度的地影响了多波束系统的勘测精度(特别是边缘波束对应的水深数据误差更大)。针对于此,给出了几点改进建议。     

台湾岛恒春西南海域声速场特性分析

选取联系南海与台湾海峡及巴士海峡的主要海上交通和军事要道———我国台湾岛恒春西南海域作为研究海域 ,依据 1 998年夏、冬季对本海域海洋环境补充调查的CTD资料 ,按《海洋调查资料处理》(GB1 2 76 3 7- 1 991 )的声速换算经验公式 ,推算得到本海域的海水声速系列 .结合该海域温度、盐度环境背景 ,分析其声速场特性 ,在给出海水声速的平面、垂直及断面分布的同时 ,也给出了本海域海水声速跃层深度、厚度和强度等三大表征值的变化特性及其声道位置     

基于正交匹配追踪的声层析方法

声速剖面的变化会对声传播产生较大的影响，经验正交函数模型经常用来实现对声速剖面数据的简化描述。然而在内波、湍流等海水不均匀性存在时，这种正则化操作会造成声速重构精度的大幅降低。本文利用字典学习生成声速剖面的非正交原子，在稀疏编码时采用正交匹配追踪（OMP，Orthogonal Matching Pursuit）算法，更新字典则使用KSVD （Kernel Singular Value Decomposition）的字典更新算法。由于字典学习不需要强制使用正交条件，对于训练数据更加灵活，从而可以使用少数的原子组合达到更高的重构精度。利用一次浅海声学实验多次测量的声速剖面研究了海水声速剖面的经验正交函数表示和字典学习，研究表明：相比于正交函数表示，学习字典可以利用少数原子（甚至一个原子）更好的解释声速剖面扰动。字典学习可以提高声速剖面的稀疏性，从而提高声速剖面的反演精度。     

有效声速泰勒级数逼近的适用条件

在水下高精度声学定位和声纳水深测量中,需要高精度的有效声速参量。在实际中,精确计算有效声速需要声线跟踪算法,但计算成本较高。有效声速的泰勒级数逼近作为一种有效声速的近似逼近方法,可避免大量计算成本。讨论了有效声速泰勒级数逼近公式的不同阶数逼近情况,特别是给出了两类有效声速泰勒级数逼近公式的适用条件,以及他们随高度增大适用性和逼近精度的变化。研究表明,当声速剖面稀疏时,宜采用谐波平均声速下的泰勒级数改正公式;当高度角小于50°时,有效声速泰勒级数逼近精度出现明显的衰减。     

海底沉积物的基本地声结构与地声模型

为准确建立海底地声模型,本文探讨地声模型的基本组成和基本结构。通过样品实验室测量,分析南海海底表层沉积物的密度、孔隙度与声速随着埋深变化的关系,得出海底实际存在的低声速表面–声速缓慢变化类型、低声速表面–声速增大类型、高声速表面–声速缓慢变化类型和高声速表面–声速增大类型4种典型地声结构;对比钻探测量,分析黄海海底沉积物的密度、孔隙度与声速随埋深变化关系,得出海底地声模型分层特征与地声结构组合特征。研究表明,地声模型可以归结为4种基本地声结构的组合,通过与底层海水声速、同层内声速剖面以及与上层海底沉积物下表面声速的比较,可以建立各种海底地声模型;基于实验室测量法建立的地声模型可以作为参考地声模型,但需要考虑实际海底温度和压力梯度以及海底沉积物的频散特性等,借助于声速比校正法和频散性理论模型进行计算及修正。     

温、盐、深探头在多波束测量中的综合运用

针对多波束测量中存在的声速误差问题,探讨了声速误差对多波束测量的影响以及影响表层声速和换能器动态吃水深度变化的主要因素,提出了一种旨在提高多波束测量精度的有效手段——温、盐、深探头的综合运用,以便实时测定表层海水的声速和换能器的动态深度吃水改正。     

声速剖面测量

海水中声的传播速度随时间、地点的不同而变化,一般为1430-1550m/s。获取海水中声速垂直和水平分布数据,可用于回声测深仪、声纳等设备对海底与水中目标的准确探测。声速剖面是描述随深度增加的声传播