浅海声反射损失的实验研究

本文介绍在水深40—90米的浅海海域中三种类型沉积层海底上,用爆炸声源进行的海底反射损失的实验研究结果。实验结果与按均匀半空间底模型计算所得海底反射损失的理论曲线作了比较。结果表明:反射损失值明显地与底的类型有关,细砂底的反射损失较小,粉砂质泥次之,而粉砂质粘土的反射损失较大;对于同类型的海底,孔隙度大者反射损失也较大。此外,还讨论了沉积物中场速的两种经验公式的适用性。     

东海PN断面黑潮区域海底起伏对声传播的影响

利用2001年3月东海PN断面“973”调查获得的CTD数据，用数值模拟方法研究了PN断面黑潮区域海底起伏对声传播的影响。由深水区向浅水区传播，随着海底的抬升声线的海底反射和海面反射次数增加，声强衰减更快，限制声传播距离。由浅水区向深水区传播，随着海底降低声线上反转点深度增加，传播一定距离后部分声线不能到达上层水体，于是声强衰减也增快。     

由正入射遥测海底介质参数方法初探

通过数值模拟计算发现，对于分层有吸收海底，在层厚已知的条件下，除最下面的介质以外．有可能利用垂直入射的脉冲声波遥测各层的密度、声速与吸收系数。此法的要点是，根据入射波和层参数的假设值算得反射信号，与实际反射信号比较；然后改变参数再作计算，直到误差最小为止．此时对应的层参数即为介质参数值实际的估计值。指出根据这种方法有可能实现以自适应方法遥测分层海底的介质参数。     

加州海狮水下声信号的分析

国外对加州海狮水下声进行了不少研究,但尚未取得一致结论。我们对北京动物园中的加州海狮(Zalophus californianus) “东东”和“玲玲”的水下声信号进行了测试和分析。发现它们在水下发出许多种声信号。在缓慢的自由游泳状态发出幅度较低、没有明显规律的脉冲,而当快游接近池壁或跳出水面之前和入水之时,则发出上升时间短、幅度很大的脉冲列。“东东”三岁半,好动,发声极多,其脉冲声信号较易测到。     

浪、潮、风暴潮联合作用下的底应力效应

运用建立的二维非线性浪,潮和风暴耦全模式分析了波流相互作用下的底应力及其对耦合波浪场和流场的影响。由渤海的两次强寒潮过程的数值实验表明,在波流相互作用下,底应力明显增大,增大的底应力对波浪场影响甚微,但将明显改变水位和流速的大小,这种影响在近岸浅水区更加显著。     

南海狮的回声定位

国外对加州海狮(Zalophus californianus)的回声定位进行了一些研究,但其它种类海狮未见报导.我们在对加州海狮进行了一些实验后,对南海狮(Ostoriabyronia)进行了研究,以对其回声定位能力进行判断和评价,并与加州海狮进行对照比较.     

Low-frequency bottom loss

The shallow refracted path through sea floor sediments plays a significant role in the transmission of acoustic energy at low frequencies. For bottom grazing angles of 90/spl deg/ to 25/spl deg/, low-frequency acoustic energy was observed to come from reflected paths. For bottom grazing angles of 25/spl deg/ to 10/spl deg/ the dominant source of low-frequency acoustic energy is from shallow refracted paths through the sediments. At angles less than 10/spl deg/, low-frequency acoustic energy is received from both the refracted and the reflected paths. The refracted path is possible because of the positive gradient within the sediment. The sudden emergence of the refracted arrival is related to the overall sound path length in the sediment and sediment absorption of sound. Since sediment absorption is directly proportional to frequency, only low-frequency energy is transmitted via this path. The refracted path may well exist where unconsolidated sediments of at least a few hundred feet are present.     

Oceanographic variability in shallow-water acoustics and the dualrole of the sea bottom

Acoustic propagation in shallow water is examined. Multipath propagation and extensive boundary interactions, which along with a host of other phenomena produce a highly variable and often unpredictable acoustic field, are discussed. The responsible mechanisms, and hence the acoustic effects, cover a wide range of temporal and spatial scales and are classified as either deterministic or random, although the two types often act in concert. Because of extensive interactions with the sound field, the bottom can severely degrade waterborne propagation, although the sea bottom (and subbottom) can provide a seismic path that not only is relatively stable, but exists even under environmental conditions that preclude an effective waterborne path. Propagation in the bottom is particularly significant at very low frequencies. These various aspects of shallow-water acoustics are illustrated using the results of experiments conducted in diverse geographic areas     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究III 温度结构

数值模拟结果表明: 冬季长江口及其邻近海区温度分布为近岸低, 外海高; 近岸和海底地形变化缓慢区温度呈垂直均匀分布, 海底地形变化显著的陡坡区生成温度锋; 外海深水区的中上层温度低且呈垂直均匀分布, 底层温度高并形成弱的分层。春季, 近岸温度高、外海低; 近岸温度大致呈垂直均匀分布, 外海出现明显分层; 长江口以北温度表层低、底层高; 长江口及其以南表层和底层温度低, 而中层高; 陡坡区至外海生成温度锋, 随着温度锋自陡坡至外海的下移,锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 而锋面以下温度却大致呈水平均匀分布。夏季, 海区的温度分布和春季一样, 为近岸高、外海低; 长江口及其以南近岸浅水区温度呈垂直均匀分布; 长江口以北和长江口及其以南的外海温度自表层至底层由高变低且大致呈水平均匀分布, 并在表层至次表层生成强温跃层, 跃层强度随水深增加迅速减弱, 深底层温度几乎呈均匀分布且保持低温特征。秋季, 海区的温度分布与冬季相同, 也为近岸低, 外海高; 在长江口以北, 近岸温度为表层高, 底层低; 外海底层温度低且大致呈水平均匀分布, 而底层以上温度高且大致呈垂直均匀分布; 长江口及其以南, 近岸温度呈垂直均匀分布, 陡坡至外海的表层至底层生成弱的温度锋,随温度锋自陡坡至外海的下移, 锋面以上温度逐渐变为垂直均匀分布, 长江口以南陡坡区的底层温度几乎呈均匀分布。     

深海浅钻在海洋区域地质调查中的应用

深海浅钻是集机、电、液、光等多学科于一体的复杂系统,能够实现定点获取岩石样品,主要应用于深海底矿产资源勘探和深海底地质调查等方面。＂海洋六号＂船配备的深海浅钻是目前国内先进的光电复合缆供电取样钻机,并首次应用到我国海洋区域地质调查中,成功钻获3个岩石样品和2个沉积物样品,为进一步研究南海矿产资源及深海过程演变等提供了基础资料。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究IV 盐度结构

盐度的数值模拟结果表明: 一年四季长江口及其邻近海区的盐度分布均为近岸低, 外海高,近岸与外海盐差大。冬季近岸和外海的上层盐度呈垂直均匀分布, 陡坡及外海的底层出现层化; 近岸特别是长江口及其以南近岸盐度的水平变化显著, 外海变化缓慢。春季在长江口以北, 近岸至外海的表层至近底层盐度呈垂直均匀分布, 近岸至外海的底层存在一个向北延伸的盐舌; 长江口及其以南近岸和外海的表层至次表层盐度呈垂直均匀分布, 在近岸稍远的表层至次表层形成盐跃层, 其强度自近岸至外海和自表层至底层逐渐减弱; 在陡坡区的底层盐度几乎呈均匀分布, 并保持高盐特征。夏季除长江口及其以南近岸浅水区盐度呈垂直均匀分布外, 其它区域盐度均出现剧烈分层, 在长江冲淡水区形成强盐跃层, 其强度自表层至底层迅速减弱, 陡坡至外海的底层盐度大致呈均匀分布且保持高盐特征。秋季长江口以北近岸浅水区表层盐度低且出现层化, 表层以下盐度高且呈垂直均匀分布; 近岸以远自表层至底层呈垂直均匀分布, 在外海上层盐度低且呈垂直均匀分布, 而底层盐度高并出现分层;长江口及其以南近岸浅水区盐度呈垂直均匀分布, 陡坡区出现层化, 其盐度为表层低, 底层高; 层化自表层至底层逐渐增强, 并随陡坡至外海的减弱, 上层又逐渐变为垂直均匀分布。     

Estimation of Geoacoustic Properties of Marine Sediment Using a Hybrid Differential Evolution Inversion Method

This paper reports the inversion of midfrequency (1500–4500 Hz) chirps from a short-range transmission experiment conducted on the New Jersey Continental Shelf during the 2006 Shallow Water Experiment (SW06). The source was held at different depths and the sound signals were recorded at a vertical line array to investigate the interactions with the sea bottom at various grazing angles. Strong reflections from the sediment layer were seen in the data for all of the sources. Due to the presence of complex microstructures in the thermocline of the oceanic sound-speed profile, fluctuations both in amplitude and arrival time of the direct path arrivals were observed. Time variation of the water-column environment was also evident during the source transmissions. To mitigate the effects of the ocean environment on the seabed property estimation, a multistage optimization inversion was employed. The sound speed and the experimental geometry were inverted first using only the travel times of the water-column arrivals. The bottom sound speed and the sediment layer thickness were then inverted by matching the travel times of the bottom and sub-bottom reflections. The average of the estimated values for the sediment sound speed is 1598 m/s, consistent with in situ measurements from other experiments in the vicinity.      

湄州湾现代沉积过程

湄州湾强劲的潮流导致外海泥沙输入,但受一定程度的限制,海湾周围的陆源碎屑成为沉积物质的主要来源。水动力,特别是潮流作用控制现代沉积的格局,潮流冲刷槽为粗粒沉积属海底冲刷产物,两侧的斜坡及潮坪,从湾中央向岸,从粗细混合沉积物过渡为细粒沉积,属淤积产物。     

中尺度涡条件下的深海声场效应研究

通过构建中尺度涡的数学模型,利用射线-简正波-抛物方程(RMPE)声学模型进行传播损失计算,进而分析在深海声道、深海会聚区、海底反射3种传播模式下,中尺度涡对深海声效应的影响。数值仿真结果显示,暖涡对深海声道、会聚区产生下压效果,使会聚区水平距离变大,深海声道深度方向上变宽;冷涡使会聚区上抬,距离变短,对声场散射现象明显。研究结果表明,涡旋环境条件下,声场特征会产生显著变化。试验结果揭示了中尺度涡对深海声场效应的影响,对指导海上运用中尺度涡现象开展的科学研究、工程实践、军事运用具有积极的指导意义。     

THE BOTTOM REFLECTION OF CONTINENTAL SHELF

This paper analyses the seabed reflection coefficient of the "geoacoustic model" of continental terrace in shallow water, which includes two kinds of parametres: the "type parameters" and the "structure parameters".For small grazing angle, the "structure parameters" become nonsensitive in a certain band of sound frequency and the reflection coefficient is determined by the "type parameters". However, the former are sensitive for "low sound speed" sea floors.For large grazing angle, the "structure parameters" affect sound reflection character greatly.     

深海季节性环境变化对半会聚区尺度水面声定位影响分析

针对深海声定位受海洋环境变化影响明显、需考虑测量系统的环境适应性和宽容性设计问题，提出一种评估海水环境变化对定位性能影响的仿真分析方法，将声场计算、误差传播与交会解算联合建模，以西太平洋中纬度海域夏季和冬季环境为代表性场景讨论了季节性环境变化对定位性能的影响方式和影响程度。仿真结果表明，当接收器位于海洋近表层时，在夏季和冬季呈现出两种不同的声信道样式，夏季季节性温跃层影响下的定位精度较差，冬季表面波导影响下的定位精度相对较好，两者均方根误差(RMSE)相差超过50 m；当接收器位于海洋中上层时，直达波有效作用范围的季节性变化引起定位性能差异，冬季定位精度优于夏季，两者RMSE相差15～20 m；当接收器位于海洋近底层时，利用可靠声路径定位精度较高，定位性能季节性变化不明显。研究认为，海水的季节性环境变化能够改变半会聚区尺度水面声定位的声信道特性以及到达声信息、误差传播、交会求解等测量因素，进而对接收深度位于海洋上层的声定位性能产生明显影响。     

黄河口新口门海域流场分析

1996年9月在黄河口新口门附近海域设置3个断面9个站位,对海流、水温、盐度和含沙量进行了连续2个潮周期多层次同步观测。结果表明：新口门属不正规的半日潮型。流速口门前大于两侧,左侧最小,深水区大于浅水区,流速垂向分布呈不均匀现象,表层大于底层频率最高。含沙量垂向分布为上小下大,泥沙输移方向口门处与径流方向一致,其它部位与潮汐相对应。泥沙扩散范围达500km^2。     

南极东胡安池塘的独特沉积环境及其成因剖析

本文通过X射线衍射图谱分析和透射电子显微镜照片鉴定,南极东胡安池塘沉积物中,存在着具有代表独特环境特征和沉积学特征的方解石、石膏、石盐和坡缕石等矿物。由于碳酸钙溶度积有效地控制硬石膏向方解石矿物转化机理,所以在盆地下表层细粒碎屑沉积物中方解石的含量偏高。东胡安池塘的原先深坑凹道可能是古地理年代中地震或火山爆发所造成,盆地内940,000×10~3kg可溶性盐类沉积物,也许是过去长期海浸—海退—海侵—海退的反复过程中,被侵蚀凝聚沉淀和期后冰川剥蚀的结果。     

桩柱周围海底冲刷深度计算及动力参数的选取

通过６０年代以来研究的桩柱周围海底冲刷深度计算模式的对比分析表明,我国学者王汝凯等人提出的“普遍冲刷深度”、“局部冲刷深度”和“总冲刷深度”的计算模式在科研和生产实践中是可行的,能给设计和施工提供科学的和有价值的参数。各种冲刷深度的计算模式如下：普遍冲刷深度ｌｇ（Ｓｕ０／ｎ＋０．０５）＝－０．６６３＋０．３６４９ｌｇα（１）局部冲刷深度ｌｇ（Ｓｕ１／ｈ）＝－１．２９３５＋０．１９１７ｌｇβ（２）总     

近海海洋对热带风暴线性响应的底坡度和底摩擦效应

一个简单的二维线性模式用于考查近海海洋对过境热带风暴的动力响应过程中的底坡度和底摩擦效应。选择了自东向西和向西后转向的两个模式风暴路径。数值试验结果表明，海底坡度与风暴引起的水位波动、风暴中心后部的尾流以及路径右侧后方面的涡旋密切相关。而底摩察是阻尼风暴潮和风暴流持续增长的重要因子。结果还表明，近海对风暴的强响应偏向于风暴轨迹的右侧，这与Ｃｈａｎｇ和Ａｎｔｈｅｓ（１９７８）对深海响应的研究结论是一