海水聲速模型研究進展及南海聲速模型展望

彭莉虹, 張寶金,2, 顧 元,2, 李 延,2, 馬金鳳,2, 耿明會,2

(1. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室(廣州), 廣東 廣州 511458;2. 廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局 自然資源部海底礦產(chǎn)資源重點實驗室, 廣東 廣州 510760)

0 引 言

海水聲速具有三維和隨機時變的特點，無論是利用觀測手段還是利用理論手段，研究海水聲速的時空變化都極具挑戰(zhàn)性[1]。聲速是海水特征研究的經(jīng)典問題，聲速測量也服務(wù)于海洋工程的廣泛需求。目前海水聲速主要通過2種方法進行測量：一是聲速儀直接測量法，二是經(jīng)驗公式間接計算法[2]。直接測量法是通過聲波在固定路程的傳播時間或波長與頻率的關(guān)系，直接獲得聲波傳播速度的方法；間接測量法基于溫度、鹽度等參數(shù)計算聲速[3]。除了傳統(tǒng)的直接和間接測量法外，一些新型聲速測量方法也正在發(fā)展，如地震海洋學(xué)方法[4]，但尚未廣泛應(yīng)用于聲速研究。

直接測量法雖然精度高，但觀測范圍有限。間接測量聲速，進而構(gòu)建海洋水體聲速模型，在描述大范圍海域、模擬真實海洋三維的聲環(huán)境時具有顯著優(yōu)勢。海水聲速模型已成為聲速研究和應(yīng)用的重要方向，本文闡述海水聲速模型的構(gòu)建類型，總結(jié)全球海水聲速模型的研究進展，并以南海為切入點，展望南海聲速模型，以助于揭示海水聲速的空間變化規(guī)律，深化海水聲速在不同領(lǐng)域的應(yīng)用效果。

1 海水聲速模型研究進展

按照模型構(gòu)建方式可將海水聲速模型分為數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模型。

1.1 數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型使用參數(shù)化的數(shù)學(xué)等式(如解析函數(shù)表達式)描述聲速結(jié)構(gòu)。……