基于WOA13数据的北大西洋声传播分析

应用WOA13季节平均数据和BELLHOP模型,在季节、声源频率、声源深度和掠射角等因素确定的情况下,分析北大西洋冬季(1-3月)声道轴深度、最小声速值、表层声速值的分布,通过仿真计算研究选用位置点5 m深度声源的声传播规律:反转深度随纬度升高而降低,低纬度海岭东西两侧差别不大,15°N以北为西侧大于东侧。55°N以南海区可形成汇聚区波导,海岭西侧的汇聚区跨度大于海岭东侧,有混合层时还存在一定强度的表面波导,汇聚区处5 m、100 m和250 m接收深度上的传播损失差异较小,增益为7～19 dB,55°N以北海区则为有焦散结构的表面波导。以北大西洋35°N为界,以南以汇聚区波导探测有利,以北以表面波导探测有利。     

基于WOA13数据的海区位置对北大西洋声波导影响分析

应用WOA13季节平均数据和BELLHOP模型,在季节、声源频率等因素确定的情况下,分10 m表面声源和250 m水下声源,分析北大西洋冬季东、西部海区的声波导情况。在给出不同海区位置的声速场和声波导具体信息的基础上,研究其规律:最小声速值和声道轴深度由直布罗陀海峡向外递减扩散,表层声速值和声速梯度由南向北递减,声跃层存在于低纬度海区,混合层在低纬度通常在100 m以内,在高纬度增加至100 m以上。10 m深度表面声源的汇聚区反转深度随纬度增加逐渐减少,西部海区深于东部海区;西部海区的汇聚区跨度大于东部海区,东西部跨度最大值出现在25°N和15°N,传播损失基本一致。250 m水下声源的汇聚区反转深度浅于10 m深度表面声源时,同样是西部海区大于东部海区,汇聚区跨度呈低-高-低规律,东西部跨度最大值出现在35°N和25°N;东部海区25°N以南、西部海区15°N以南,不同接收深度上的传播损失差异较大,以北差异较小。同时简要叙述了声影区对目标探测的影响。     

黑潮延续体温盐锋的时空变化特征及其声场的初步分析

通过对WOA13多年(1955—2012年)季节平均数据的分析,利用绝对梯度最大值连线的方法,得到日本东海岸黑潮延续体温盐锋轴的空间信息,对锋轴线上的锋强度的季节变化特征进行了分析,并利用BELLHOP模型初步讨论了锋区内的声场特点。认为黑潮延续体锋轴线的位置随深度增加逐渐南移,其温盐强度随季节随深度都有明显变化,1—3月份混合层现象明显,此时水下声道受到声源深度的影响明显。     

海洋混合层结构对表面声道中声传播特性的影响分析

利用WOA05气候态数据集和北黄海调查数据,应用BELLHOP高斯束射线模型分析了我国近海及西太平洋典型海区的混合层结构对表面声道中声传播特性的影响,结果表明:我国近海的混合层结构有显著的区域性和季节性变化;深海中主要表现为混合层深度变化,这种变化直接影响表面声道的空间分布,声波在混合层中的表面声道中传播与在混合层外的影区中传播产生的能量场差异较大;浅海中混合层深度与声速梯度的空间变化都很明显,声速梯度的增大和混合层的加深都能使更多声线以反转的形式传播,使表面声道声场增强。两组海上实验数据表明,在真实海洋中混合层可在短时间内出现生消变化或在局部海域出现非均匀分布。在浅海温跃层环境下,海-气边界特定的物理过程能够使混合层发生间歇性的变化,当表面声道出现时近表层声场明显增强。     

基于WOA13数据对亚南极锋的季节变化特征研究

海洋锋深刻反映着海洋环境要素的变化,研究海洋锋对渔业和水下声学的应用有着重要的参考价值。WOA13是一种平均格点化数据,对于研究海洋锋季节变化特征有着很好的优势。文中利用WOA13季节平均温度数据,选取0.25经纬度网格数据,对南极洲亚极地锋进行了季节变化特征研究。以绝对梯度的最大值连线画出锋线具体位置,对比不同季节断面T-D分布图的差异,得到了亚极地锋的锋面结构、强度等季节变化信息。     

由远程声传播估算海洋pH值的一种方法

海洋中的低频(<1000Hz)声吸收主要决定于海洋的pH值.虽然测得的远程(1000km量级)声传播的绝对幅度相当复杂地依赖于海洋的介质和环境参数,但对不同频率间的相对吸收差的测量能给出有用的信息.此外,沿海面反射声线(RSR)的传播衰减还应附加上海面散射引起的损失.原则上通过比较发射和接收到的声信号的频谱能估算海洋的pH值和表面粗糙度.我们分析了北太平洋750km声传播实验的部分数据.实验结果与理论估算定性地相符,但其测量精度还不足以进行定量的比较(该实验并不是为测量相对吸收差而设计的).估算表明,为了获得0.05的pH测量精度,当信号频率为550±100Hz,传播距离为750km时,对北太平洋(pH≈7.7)和大西洋(pH≈8.0)海域分别需要对100和60个独立测量样本进行平均以消除内波及噪声引起的幅度谱畸变.     

海水对海洋平台声发射传播特性影响研究

针对海洋平台水下钢结构无损检测的需要,研究在空气、淡水和海水作为耦合介质的情况下,声发射波在钢结构传播过程中幅值和能量的变化趋势,以及幅值和能量损失的原因。基于声发射波反射原理,分析声发射波在钢结构中传播的多径效应及波形转换特性,并解释了时域波形发生分离的原因。根据实验结果,分析了盐度对声发射波传播特性的影响。该项研究为提高海洋平台声发射检测中故障源的精确定位提供了实验依据。     

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。     

声跃层结构变化对深海汇聚区声传播的影响

根据射线理论建立了线性声速结构条件下的声跃层强度与深海汇聚区关系模型,用最小位移角讨论了海洋环境变化（如声跃层强度变化、声跃层位置变化及季节性跃层生消等）与汇聚区距离和宽度变化的相关性.结果表明,声跃层的结构变化对汇聚区特征影响很大.声跃层强度增大使汇聚区向远离声源的方向变化,跃层强度每增加0.01 s-1对应的汇聚区位移增大约为3.5～5.0 km.声跃层位置变化对汇聚区的影响小于声跃层强度,与两层结构的声速剖面相比,上行结构使汇聚区向靠近声源的方向变化,声跃层上升200 m对应的汇聚区位移减小约为1.0～1.5 km,声跃层越浅,汇聚区距离越近;下行结构使汇聚区向远离声源的方向变化,混合层加深200 m对应的汇聚区位移增大约为1.0～1.5 km,混合层越深,汇聚区距离越远.季节性跃层的生消使近表层有负梯度、零梯度和正梯度的变化.负梯度结构的变化规律与两层结构条件下的声跃层强度变化类似,但对汇聚区的影响程度相对较小;正梯度结构使汇聚区在近表层出现表面声道,梯度值的增强将使汇聚区向靠近声源的方向变化.     

基于PIES观测东沙群岛附近声传播变化

本研究旨在将PIES观测数据应用于海洋水声环境的监测。利用一次南海PIES观测数据,反演得到温盐剖面,进而计算声场信息。结合观测期间的暖涡及台风事件对反演及计算结果进行了分析验证。结果表明,PIES能够在长期连续观测中较为敏感地捕获上层水体及表面声道的变化特征,为水声通信、探测及潜航路径规划等提供参考,在水声研究及海洋军事环境保障中都具有良好的应用前景。     

Simulation of the Atlantic Ocean seasonal variability, using a quasi-isopycnic model

The paper discusses the data derived from a numerical experiment on the ocean’s response (between the equator and 64°N) to the seasonal variability of the atmospheric forcing (wind and heat flux through the ocean surface). A multilayer (7 layers) non-linear model is used incorporating the upper mixed layer interacting with the internal layers in the regimes of entraining and subduction. The restructuring of the layer composition, the currents and temperature variability, as well as the alternation of the entrainment and subduction regimes are analysed. Translated by Vladimir A. Puchkin.     

Interannual oscillations of the seasonal sea surface temperature variability parameters in the Atlantic Ocean

This paper reports on the interannual fluctuations of the seasonal sea surface temperature (SST) variability in the North Atlantic. The areas of intense variation of the average annual SST and predominant harmonic (annual and biannual) amplitude have been identified. A significant negative correlation between the average annual SST and the amplitude of the SST variation annual harmonic is demonstrated in thesee areas; amplitude anomalies of the dominating harmonics of interannual SST fluctuations may exceed the climatic norm by 1.5–2.0 times.Translated by Mikhail M. Trufanov.     

海洋中尺度涡建模及其在水声传播影响研究中的应用

针对海洋中尺度涡对水声传播的影响,利用中尺度涡区的历史水文实测数据提取涡旋强度,空间尺度等中尺度涡特征参数,建立了海洋中尺度涡理论计算模型。运用MMPE水下声场模型仿真试验研究了涡旋性质、强度和位置、声源频率和置放深度对声传播特性的影响。结果表明:暖涡使得会聚区的位置后退,会聚区宽度增加;冷涡使得会聚区的位置前移,会聚区宽度减小。涡旋的强度越大,前移或后退的效应越显著。     

Ocean zoning in the Northwest Atlantic

A workshop held in Halifax, Nova Scotia, Canada, brought together marine policy makers, resource users and experts to discuss spatial planning in the marine environment. Participants explored concepts of ocean zoning and learned from other jurisdictions and related integrated management initiatives. An ocean user perspectives panel featured plenary addresses on the significance of ocean zoning to various sectors. Discussions at the workshop emphasized the need for involving all key players and clearly defining terms used in the spatial planning process.     

关于中国大西洋海洋战略布局的几点思考

随着综合国力的不断增长和海洋力量的不断提升,中国在大西洋的海外利益不断延伸,这对中国的海洋战略提出了新的要求。在《中华人民共和国深海海底区域资源勘探开发法》出台背景下,提前谋划中国的大西洋海洋战略十分必要。文章系统阐述了大西洋的全球战略地位,从政治与外交、军事与安全、经济与贸易、科技与环保等方面分析其对中国的战略意义,探讨大西洋海洋战略布局的目标框架。在此基础上,对中国大西洋战略布局进行现实考量,提出全面构建大西洋伙伴关系,提升大西洋资源调查、勘探和开发能力,中国海警加快融入国际海上搜寻救助体系等建议。     

Manganese in the Western North Atlantic Ocean

Dissolved and total dissolvable manganese concentrations have been measured at four stations in the western North Atlantic Ocean. Total dissolvable manganese concentrations are high in surface waters, decrease to uniformly low levels throughout the bulk of the water column, and increase in the bottom nepheloid layer. Dissolved Mn (Mn_d) concentrations follow the total dissolvable concentrations throughout the surface and deep waters but do not increase in the near-bottom waters.Deep water concentrations of Mn_d decrease from 30 ng l^?1 in the Newfoundland Basin to 20 ng l^?1 in the Sargasso Sea. This change and other features of the deep water distribution of dissolved manganese could be associated with the slow oxidation of Mn²⁺ to MnO₂. There is also evidence at one station of scavenging of manganese from the dissolved phase in the near-bottom layer which may again be related to the kinetics of manganese oxidation.     

Surface drift in the South-East Atlantic Ocean

Surface drift in the South-East Atlantic Ocean is described using historical shipdrift data. The Benguela Current has a width of 200 km in the south and 750 km in the north. The mean speeds of the current vary from <11 cm·s^?1 to a maximum of 23 cm·s^?1 The highest current speeds occur during summer in the southern regions and during winter in the northern regions, and this seasonality corresponds well with seasonal wind speeds. Eddy kinetic energy is enhanced in the Subtropical Convergence zone and is highest in the general vicinity of the Agulhas Current retroflection. The Subtropical Convergence is evident as a line where northward Ekman drift terminates.     

Silver in the far North Atlantic Ocean

Total (unfiltered) silver concentrations in higher latitudes of the North Atlantic (52–68°N) are reported for the second Intergovernmental Oceanographic Commission (IOC) Global Investigation of Pollutants in the Marine Environment (GIPME) baseline survey of 1993. These silver concentrations (0.69–7.2 pM) are oceanographically consistent with those (0.24–9.6 pM) previously reported for lower latitudes in the eastern North and South Atlantic (Flegal et al., 1995). However, surface (⩽200 m) water concentrations of silver (0.69–4.6 pM) in the northern North Atlantic waters are, on average, ten-fold larger than those (0.25 pM) considered natural background concentrations in surface waters of the central Atlantic. In contrast, variations in deep far North Atlantic silver concentrations are associated with discrete water masses. Consequently, the cycling of silver in the far North Atlantic appears to be predominantly controlled by external inputs and the advection of distinct water masses, in contrast to the nutrient-like biogeochemical cycling of silver observed in the central Atlantic and Pacific oceans.