海洋中的各类动力过程可引起声速剖面的扰动,中尺度现象在其中扮演着重要角色。中尺度涡在海洋中广为分布,占整个海洋中绝大多数海流动能。中尺度涡携带的冷、暖水团可显著改变周围海洋环境参数分布,引起声速剖面的水平非均匀性,进而使得区域内的声传播规律产生差异。以往国内研究多数采用理想涡旋模型,而对应的实验数据较少,无法进行对比验证,缺少深入的机理分析。
针对上述问题,声学所相关人员利用“实验1”科考船在南海开展了南海中尺度涡环境下的声传播实验,基于实测数据同化得到的重构水文数据,通过涡旋自动探测和追踪方法,获取暖涡扰动下随时间变化的声速场;将实验结果与数值计算结果进行对比,分析南海暖涡引起的声传播特性差异;结合重构水文数据,分析第一会聚区附近暖涡状态变化所导致的声场起伏规律,并给出相应的理论解释。
实验结果表明,随着时间的推移,暖涡逐渐衰退,伴随着大小和动能的减?。幌啾扔谖尬行肪?,暖涡的存在使得声线反转深度加深,部分直达声线与海底作用,导致了会聚区的减弱或消失以及海底声反射区的出现;第一会聚区处的直达声路径接收深度随时间逐渐抬升,伴随着高声强区覆盖深度和能量变化,该声能量起伏与暖涡状态变化一致。
?实验区域内不同时刻的涡旋探测结果(上半部分)和声传播测线上对应的重构声速扰动(下半部分)
?声传播测线上不同环境下的声传播损失二维彩图。(a) 暖涡环境实验结果;(b) 暖涡环境仿真结果;(c) 无涡环境仿真结果
不同接收深度随时间变化的脉冲到达结构