地球曲率對(duì)遠(yuǎn)距離聲傳播的影響*

畢思昭 彭朝暉

1) (中國科學(xué)院聲學(xué)研究所， 聲場聲信息國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100190)

2) (中國科學(xué)院大學(xué)物理學(xué)院， 北京 100049)

對(duì)于遠(yuǎn)程聲傳播問題， 地球曲率的影響不可忽略.為分析地球曲率對(duì)遠(yuǎn)距離聲傳播的影響， 本文提出了一種地球曲率影響下環(huán)境參數(shù)的修正方法， 該修正方法無需改動(dòng)現(xiàn)有聲場計(jì)算模型， 具有可移植性好、計(jì)算簡便的特點(diǎn).典型環(huán)境下的仿真結(jié)果表明， 由于地球曲率的影響， 在會(huì)聚區(qū)傳播中， 會(huì)聚區(qū)的位置向聲源方向偏移， 會(huì)聚區(qū)移動(dòng)隨著距離變換近似為線性關(guān)系， 1000 km距離上偏移可達(dá)10 km; 而深海聲道傳播中， 到達(dá)結(jié)構(gòu)在時(shí)間軸上整體前移， 并伴隨著在深度和時(shí)間軸上的擴(kuò)展， 影響均隨著傳播距離的增加而逐步增大，1000 km距離上整體前移的幅度可達(dá)136 ms.

1 引 言

當(dāng)前我國水聲學(xué)研究在深遠(yuǎn)海逐漸開展， 認(rèn)清深海大洋環(huán)境下的遠(yuǎn)程聲傳播規(guī)律對(duì)遠(yuǎn)程水聲通信、遠(yuǎn)程水聲導(dǎo)航等具有重要的意義.

在深遠(yuǎn)海環(huán)境下， 會(huì)聚區(qū)傳播和深海聲道傳播具有相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)， 能夠高強(qiáng)度、遠(yuǎn)距離地傳播聲信號(hào).會(huì)聚區(qū)位置預(yù)報(bào)和深海聲道傳播到達(dá)結(jié)構(gòu)預(yù)報(bào)是研究中重點(diǎn)關(guān)注的問題.Vadov[1]發(fā)現(xiàn)第一會(huì)聚區(qū)的計(jì)算距離要比實(shí)驗(yàn)觀測距離通常多出1—2 km， 他將造成這種差別的原因部分歸結(jié)為傳輸條件的日變化.張鵬等[2]利用在中國南海海域收集到的一次深海聲傳播實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 研究了深海不完全聲道環(huán)境下的海底地形對(duì)海底反射會(huì)聚區(qū)位置的影……