（水声工程专业论文）海洋中尺度现象下的声传播研究.pdf

哈尔滨t 程大学博十学位论文 子波( 以及波群) ，描述孤立子内波的参数主要包括特征宽度、幅度、运动速 度或者观测时刻的位置等。 ( 3 ) 详细介绍了所采用的f o r 3 d 抛物近似算法模型，利用部分标准检 验模型和算法程序进行了数值比较计算和检验。同其它抛物近似算法模型相 比，f o r 3 d 在三维声场分析方面更具有优势，它采用有限差分技术来对控制 方程进行数值求解，具有无条件的稳定性和垂直深度上的宽角计算能力。 ( 4 ) 研究了中尺度涡旋和海洋锋面结构对深海表面声道和会聚区效应的 影响。深海特殊的声速剖面分布形式，为远距离的声传输提供了两个可以利 用的条件：表面声道和深海声道。中尺度涡旋和海洋锋面引起声速剖面的水 平非均匀性变化，并进一步引起会聚区结构特性的改变和表面声道效应的出 现或者消失。中尺度涡旋和海洋锋面主要存在于表层范围内，对表面声道的 影响更明显，而对深海会聚区效应影响相对较小。 ( 5 ) 研究了陆架浅海地区中尺度现象引起的声场空间结构显著变化。在 陆架浅海地区，一方面，外海水和沿岸水的对峙，形成明显的分界线，划分 出显著不同的两种声传播环境，引起传播特性的显著变化。另一方面，外海 水以水团形式朝沿岸水体的侵入，能够形成特殊的声传输条件，包括内部声 道的出现。声场空间分布结构的变化，也是一些接收深度上出现异常传播损 失的重要成因。 ( 6 ) 研究了浅海内波引起的声传输起伏和声场的水平非均匀性分布。同 涡旋和锋面相比，内波具有较小的空间尺度和明显的时空变化特性，被认为 是引起海洋声传输起伏的主要因素。在声纳作用距离范围内，内波对声传播 特性的影响更为重要。内波能够影响跃层结构特性，对跃层上下之间的声能 交换带来影响，使得跃层同侧和异侧的声传播损失分布发生变化。孤立子内 波作为一种典型的非线性内波，是近年来关注较多的研究对象。在孤立子波 包之间，由于声速的显著差异，能够出现声传输的“通道”效应，而穿过内 波的那些方位上，声能传输会受到阻挡。内波的运动或者时变特性，在引起 声传输的空间分布变化同时，也带来相应的时间变化，形成声起伏，并且这 种声起伏特性与频率、内波特性、发射和接收的空间相对位置密切有关。 关键词：中尺度现象：声传播；中尺度涡旋；海洋锋面；内波；抛物方程 海洋中尺度现象下的声传播研究 a b s t r a c t m e s o s e a l ep h e n o m e n ah a sb e e nc o n s i d e r e dt ob et h em a i nc o n t r i b u t i o no f t h e t e m p o r a la n ds p a t i a lv a r i a t i o ni nt h ea c t n a lo c e a ne n v i r o n m e n t i td i r e c t l yr e s u l t s i nt h ec h a n g i n go f t h es o u n dv e l o c i t yp r o f i l es t r u e t u r c s ，w h i c hc a nm a k ea ni m p a c t o nw a v ep r o p a g a t i o nf u r t h e r , m e s o s e a l ep h e n o m e n ai sp o p u l a ri no u rc o n t i n e n t a l o c e a nz o n e sa n da r o u n dt h et a i w a ni s l a n d 1 1 l cr e s e a r c ho fw a v ep r o p a g a t i o ni n t h eo c e a ne n v i r o n m e n tw i t hm e s o s c a l ep h e n o m e n aa n dt h et y p i c a lr e s u l t so b t a i n e d c a nb eg r a d u a l l yu s e di nt h ed e v e l o p m e n to fa c o u s t i ce q u i p m e n ta n dt a c t i c s s o ， t h et o p i co ft h i sd i s s e r t a t i o nh a si m p o r t a n tt h e o r e t i c a lm e a n i n g sa n dp r a c t i c a l v a l u e s i nt h i sd i s s e r t a t i o n , t h ed i s t r i b u t i o na n d a c t i v i t yo fm e s o s c a l ep h e n o m e n ai n o u rc o n t i n e n t a lo c e a nz o n e s ，i n c l u d i n gm e s o s e a l ee d d y , o c e 铀l 舶ma n di n t e r n a l w a v e s , h a v eb e e nc o n c l u d e da tf i r s t s e v e r a lm o d e l so fs o u n dv e l o c i t yp r o f i l e s t r u c t u r e sh a v eb e e ns e tl l pc o r r e s p o n d e n t l yb a s e do nt h ep a r a m e t e rd e s c r i p t i o n s o fm e s o s c a l ep h e n o m e n a t h e n , i nr e s p o n s et ot h er a n g e d e p e n d e n ta n de v e n t h r e ed i m e n s i o n a lf e a t u r e so fm e s o s c a l ep h e n o n m e n ad i s t r i b u t i o n , f o r 3 d a m o d e lo fp a r a b o l i ce q u a t i o na p p r o a c hh a sb e e na d o p t e d a sa p u r e n u m e r i c a l m e t h o d ，i ti se s p e c i a l l ys u i t e d f o rs o u n df i e l dc a l c u l a t i o ni nc o m p l e xo c e a n e n v i r o m e n t a tl a s t as e r i e so fo c e a ne n v i r o n m e n t sh a v eb e e nt a k e na se x a m p l e s f o rn u m e r i c a la n a l y s i sa n dc o m p a r i s o ni no r d e rt oi l l u s t r a t et h e i m p a c to f m e s o s c a l ep h e n o m e n ao nw a v ep r o p a g a t i o n , i n c l u d i n gt h ei m p a c to fe d d ya n d o c e a n f r o n to nt h es u r f a c ed u e ta n de o v e r g e n c ez o n e se f f e c ti nd e e po c e a n , t h e p r o m i n e n t l yc h a n g i n go fp r o p a g a t i o nc o n d i t i o nb yf r o n ta n dc o l d w a r mw a t e ri n c o n t i n e n t a ls h e l fr e g i o n , a n dt h et e m p o r a lv a r i a t i o na n ds p a t i a li n h o m o g e n e i t yo f s o u n df i e l di n d u c e db yi n t e r n a lw a v e si ns h a l l o ww a t e r n l em a i nc o n t e n t so f t h i sd i s s e r t a t i o ni sl i s t e d 嬲f o l l o w s ： ( 1 ) t h ed i s t r i b u t i o na n da c t i v i t yo fm e s o s c a l ep h e n o m e n ai no u rc o n t i n e n t a l o c e a n z o n e s ，i n c l u d i n gm e s o s c a l ee d d y , o c e a n f r o n ta n di n t e r n a lw a v e s ，h a v eb e e n c o n c l u d e da n da n a l y z e da c c o r d i n gt ot h el i t e r a t u r e sa n df i e l dd a t a m e s o s c a l e e d d yi sak i n do fc o h e r e n t l yr o t a t i n gw a t e rm a s s i th a st h e c l o s u r e s t r u c t u r ei n h o r i z o n t a lp l a n e t h es i z eo fm e s o s c a l ee d d yh a s 也eo r d e ro ft e n st oh u n d r e d s m 哈尔滨工程大学博士学位论文 k i l o m e t e r si nd i a m e t e r o c e a n f r o n ti sf o r m e df r o mt h em e e to fd i s t i n c tw a t e r m a s s e s 叻em a i nf e a t u r eo fo c e a n 丘o n ti st h ep r o m i n e n tt e m p e r a t u r eg r a d i e n ti n h o r i z o n t a lr a n g e o c e a n f r o n th a st h e l i n e s t r u c t u r ei nh o r i z o n t a lp l a n e i nt h e a c t u a lo c e a ne n v i r o n m e n t , t h ew i d t ho f o c e a n f r o n tt r a n s i t i o nz o n eh a st l l eo r d e ro f t e n sk i l o m e t e r s i n t e r n a lw a v ei sak i n do fi n t e r f a c e - w a v ei nt h es t e a d i l vs t r a t i f i e d o c e a n i ti sc o m p o s e do fl i n e a ra n dn o n l i n e a ri n t e r n a lw a v e 1 1 1 el i n e a ri n t e m a l w a v ee x i s t sm a i n l yi nd e e po c e a n , w h i l et h en o n l i n e a ri n t e r n a lw a v ee x i s t sm a i n l y i ns h a l l o ww a t e r i nc o m p a r i s o nw i t ht h ee d d ya n do c e a n f r o n t , i n t e r n a lw a v ei s s m a l l e ri ns i z e ，b u th a sm o r ep r o m i n e n tt e m p o r a la n ds p a t i a lv a r i a t i o n ( 2 ) b a s e do nt h ep a r a m e t e rd e s c r i p t i o no fm e s o s e a l ep h e n o m e n a , t h e i m p a c to ns o u n dv e l o c i t yp r o f i l es t r u c t u r e sh a v eb e e na n a l y z e d ，a n ds e v e r a l m o d e l sh a v eb e e ns e tu pc o r r e s p o n d i n g l y 1 1 1 em e s o s c a l ee d d yi ss i m u l a t e da sa s e r i e so f e l l i p t i cs t r u c t u r e si nh o r o z o n t a lp l a n ea td i f f e r e n td e p t h s n ep a r a m e t e r s w h i c hm a yb ev a r i e di nd e p t h , i n c l u d et h ep o s i t i o no fe d d yc e n t e r , t h ed i m e n s i o n s i nh o r i z o n t a l ，t e m p e r a t u r e sa tt h ec e n t e ra n d e d g eo fe d d y , a n dt h ed e p t ha r e a t h e o c e a n f r o n ts t r u c t u r ei sd e s c r i b e dw i t ht h ew i d t ho ff r o n tt r a n s i t i o nz o n e ，t h e t e m p e r a t u r eg r a d i e n ti nr a n g e ，a n dt h ed e p t ha r e a i no c e a n f r o n tz o n e s ，s o u n d v e l o c i t yp r o f i l e sc a nb ec o n s t r u c t e db yt h el i n e a ri n t e r p o l a t i o no ft h ev e l o c i t y i s o - l i n e s t h ei n t e r n a lw a v ei sd e s c r i b e dw i t ht h ed i s p l a c e m e n tf u n c t i o no fd e n s i t y o rt e m p e r a t u r ei s o l i n e f o rt h el i n e a ri n t e r n a lw a v e ，t h eg a r r e t t ，m u n k ( g m ) m o d e lh a sb e e ns u c c e s s f u l l yu s e di nt h ep a s ty e a r s a st h en o n l i n e a ri n t e r n a lw a v e ， s o l i t o nw a v ei sn o wr e c e i v e de x t e n s i v er e s e a r c h e s t h et y p i c a lp a r a m e t e r sf o r s o l i t o nw a v ed e s c r i p t i o ni n c l u d et h ec h a r a c t e r i s t i cw i d t h , a m p l i t u d e ，a n dt h e m o v i n gs p e e do rp o s i t i o na td i f f e r e n tt i m e ( 3 ) 1 1 1 ep a r a b o l i ce q u a t i o nm o d e lf o r 3 dh a sb e e nd e s c r i b e di nd e t a i l s w i t hs o m eb e n c h m a r k p r o b l e m sa n ds t a n d a r dn u m e r i c a lm o d e l sb e i n gu s e df o rt h e c o m p a r i s o na n dv a l i d a t i o no ft h i sc o d e f o r 3 dh a sa d v a n t a g e so v e rt h eo t h e r p a r a b o l i ce q u a t i o nm o d e l si nt w oo rt h r e ed i m e n s i o n a ls o u n df i e l dc a l c u l a t i o n i t e m p l o y st h ef i n i t ed i f f e r e n c et e c h n i q u et os o l v et h ec o n t r o le q u a t i o n f o r 3 dh a s t h ew i d e a n g l ec a l c n l a t i o nc a p a b i l i t ya n di t sa l g o r i t h mi su n c o n d i t i o n a l l ys t a b l e ( 4 ) n l ei m p a c to f e d d ya n do c e a n f r o n to nt h es u r f a c ed u c ta n d c o n v e r g e n c e z o n e se f f e c ti nd e 印o c e a nh a sb e e nc h e c k e d t h es p e c i a ls o u n dv e l o c i t yp r o f i l ei n d e 印o c e a np r o v i d e st w of a v o r a b l ec o n d i t i o n sf o rl o n g r a n g ep r o p a g a t i o n ：t h e i v 海洋中尺度现象下的声传播研究 s u r f a c ed u c ta n ds o f a rc h a n n e l n er a n g e - d e p e n d e n tv a r i a t i o no fs o u n d v e l o c i t yr e s u l t e db ym e s o s c a l ee d d ya n do c e a n f r o n tc a l lc a u s et h ec h a n g i n go f c o n v e r g e n c ez o n es t r u c t u r ea n dt h ee m e r g e n c eo rd i s a p p e a r a n c eo fs u r f a c ed u c t , a st h ee d d ya n do c e a n f r o mo f t g nl o c a t ei nt h eu p p e rl a y e r s ，t h e yc a s tm o r e i n f l u e n c eo nt h es u r f a c ed u e tt h a nt h a to nt h ec o n v e r g e n c ez o n e ( 5 ) n l ep r o m i n e n tc h a n g i n go fp r o p a g a t i o nc o n d i t i o nb yf r o n ta n d c o l d w a r mw a t e ri nc o n t i n e n t a ls h e l fr e g i o nh a sb e e nd i s e u s s e d i ns h e l fr e g i o n , d i s t i n c tw a t e rn l a s s e sf r o mt h eo u t e rs e aa n di n l a n da r ec o n f r o n t e dw i t 量le a c ho t h e r , t w oo rm o r ed i f f e r e n tp r o p a g a t i o ne n v i r o n m e n t sc a nb ed i s t i n g u i s h e d n l e p r o p e r t i e so fw a v ep r o p a g a t i o nb e t w e e nt h e s ee n v i r o n m e n t so ri ne a c ha r e s i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t i nt h em e a nt i m e ，t h ei n t r u s i o no ft h eo u t e rs e aw a t e rc a n f o r m s p e c i a lw a v ep r o p a g a t i o nc o n d i t i o n s ，s u c h a si n t e r n a lc h a n n e l s t h e v a r i a t i o no fs o u n df i e l ds t r u c t u r ei nd e p t hi sa ni m p o r t a n tc o n t r i b u t o rt ot h e a b n o r m a la t t e n u a t i o nf o rr e c e i v e ra tf i x e dd e p t l l ( 6 ) n 坞t e m p o r a lv a r i a t i o na n ds p a t i a li n h o m o g e n e i t yo fs o u n df e l d i n d u c e db yt h ei n t e r n a lw a v e si ns h a l l o ww a t e rh a v e b e e nr e s e a r c h e d i n c o m p a r i s o nw i t ht h ee d d ya n do c e a n f r o n t ，i n t e r n a lw a v e i ss m a l l e ri ns i z e ，b u th a s m o r ep r o m i n e n tv a r i a t i o ni nt i m ea n ds p a t 3 e i ti st h em a i nc o n t r i b u t o ro fw a v e p r o p a g a t i o nf l u c t u a t i o n i nt h er a n g eo fs o n a ro p e r a t i o n ，i n t e r n a lw a v eh a sm o r e s i g n i f i c a n ti m p a c to nw a v ep r o p a g a t i o nt h a nt h eo t h e r s t h r o u g ht h ep e r t u r b a t i o n o ft h et h e r m o c l i n e s ，i n t e m a lw a v e si n f l u e n c et h ee n e r g yt r a n s f e rb e t w e e nt h e u p p e ra n db o t t o ml a y e r , a n dm a k ed i f f e r e n tt h ew a v ep r o p a g a t i o no nt h es a m eo r a c r o s ss i d eo f t h et h e r m o c l i n e s a sat y p i c a ln o n l i n e a ri n t e r n a lw a v e ，s o l i t o nw a v e h a sb e e nr e s e a r c h e de x t e n s i v e l yi nr e c e n ty e a r s a m o n gt h es o i i t o np a c k e t s ，t h e d i s t i n c t i o no fs o u n dv e l o c i t yc a l lr e s u l ti nt h eh o d z o n t a lc h a n n e le f f e c t , w h i l e a l o n gt h em o v i n gd i r e c t i o no ft h es o l i t o n s w a v ep r o g a t i o nm a yb eb l o c k e d 1 1 l e m o v e m e n to rt e m p o r a lv a r i a t i o no f i n t e r n a lw a v e sr e s u l t si ns p a t i a ld i s t i n c t i o na n d t e m p o r a lv a r i a t i o no fw a v ep r o p a g a t i o n w h i c hi sa l s or e f e r r e d a sf l u c t u a t i o n t h e f l u c t u a t i o ni sc l o s e l yr e l a t e dt ot h ef r e q u e n c y , p r o p e r t i e so fi n t e m a lw a v e ，a n dt h e r e l a t i v el o c a t i o n so f s o u r c ea n dr e c e i v e r s k e yw o r d s ：m e s o s c a l ep h e n o m e n a , w a v ep r o p a g a t i o n , m e s o s c a l ee d d y , o c e a n f r o n t , i n t e r n a lw a v e s ，p a r a b o l i ce q u a t i o n v 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导 下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文 献的引用已在文中指出，并于参考文献相对应。除文中已 注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已 经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ：皇上苤主一一 日期：6 年占月e t 第1 章绪论 第1 章绪论 在海洋中，声音是唯一能有效远距离传递的信息载体，海军舰艇的水下 导航及作战活动，主要是依靠所装备的水声设备系统，围绕探测与反探测活 动来进行的，离不开对水下战场环境特性的认知、掌握和利用，其中的水下 声环境特性信息，是舰艇装备性能评估和使用以及进行水下作战活动的主要 参考和依据，是水下战场环境最重要的组成部分，它同水文环境密切相关。 水下声环境特性主要包括声传播特性、海洋环境噪声和混响特性、以及 作为声场环境条件的海洋学特性等四个部分，其中声传播特性主要是描述海 洋中声波从发射到被接收之间的行为，是最基础和关键性的部分，海洋环境 噪声和混响特性研究需要以声传播特性研究为基础。 1 1 与水声传播密切相关的海洋环境要素 声波在海水介质中的传播同水文环境参数、海面和海底边界特性、海底 声学特性等密切相关。对于东海沿海周边海域来说，为了准确的描绘水下声 传播特性，需要利用到以下一些方面的海洋环境参数信息： 海水声速剖面，及其垂直和水平空间分布； 海面风浪或者海面不平整度分布情况； 海深或者海底地形变化； 海底底质特性： 海流分布以及内波活动情况； 黑潮、中尺度涡旋及其活动规律。 其中最核心的就是水体中的声速剖面分布。表1 i 是对这些水文环境参数的 一个简单总结。 1 1 1 海水声速剖面 海洋中声速的变化范围一般在1 4 5 0 米，秒至1 5 4 0 米秒之间。海水声速剖 面是决定水中声传播最重要的水文环境因素。根据其对水下声环境特性的影 响，可以将海水声速剖面显著的划分为正梯度、均匀层、负梯度以及深海声 道、表面声道等典型类型，不同的声速剖面类型对声传播行为有迥然不同的 影响，如图1 1 所示：尽管上下声速差只有l m s ，但正负梯度的变化已经足 以显著改变声传播损失的空间分布，进而引起声纳探测作用距离的变化。声 哈尔滨 二程大学博士学位论文 速剖面的变化以及不同类型之间的转变，也可能是实际海洋环境中导致声传 播“异常衰减”的主要原因之一。 表1 1 影响声环境特性的海洋水文环境参数 与之相关的声 分类情况 主要参数重要性 环境特性 声速垂直和水平分布，以及； 浅海表面声速 非常重要声传播、环境噪 温跃层位置和厚度 实时测量声、混响特性 声速梯度 声速剖面 声速垂直和水平分布，以及； 深海 表面声速非常重要声传播、环境噪 水体 声道轴位置实时测量声、混响特性 表面混合层厚度和声速梯度 对高频比较重声传播、环境噪 吸收系数 温度、盐度、深度、酸碱度 宙 要 垂直温度剖面的时间和空间分布 内波，声传播起伏 主要集中在温跃层附近 风浪以及海面粗糙 声传播、环境噪 海面风速或者海况一般，实时测量 程度声、海面混响 海深及其水平分布；声传播、海底混 海底地形非常重要 显著的海底地貌特征； 响 海底粗糙程度； 海底 底质分类： 海底分层结构； 声传播、海底混 海底底质重要 沉积层声学参数包括密度、声响： 速、吸收系数的深度分布； 黑潮活动区域、分布宽度和深度、 黑潮重要，实时测量声传播 温度和流速 中尺度涡漩 涡漩中心位置和移动速度、分布 重要，实时测量声传播 洋流 宽度和深度 海洋锋面 周边海域典型的海洋锋面位置和 重要。实时测量声传播 分布形式 潮汐；主要海区的 重要，档案数据声传播 海流情况 2 第1 章绪论 ( a ) i s o - v e l o c i t yp r o f i l e ，1 5 2 0 m s ( b ) p r o f i l ew i t hn e g a t i v eg r a d i e n t ( c ) p r o f i l ew i t hp o s i t i v eg r a d i e n t 图1 1 不同声速梯度性质下的声传播损失分布差异 f i g u r e1 1 t h ed i s t i n c t i o no f p r o p a g a t i o nl o s sf o rt h r e 2k i n d so f s o u n d v e l o c i t yp r o f i l e sw i t hd i f f e r e n tg r a d i e n t 3 哈尔滨工程大学博七学位论文 介质声速c = l 成风，同它的静态密度风和绝热压缩系数层等力学参 数有关，但工程实际中这些力学参数的测量不方便，一般都利用声速计直接 测量，或者是通过温度、盐度和深度的测量来换算得到。 海洋和声学界早期常用的声速计算公式主要是w i l s o n 公式1 l ： c = 1 4 4 9 1 4 + a c r + a c s + c p + 缸册( 1 一1 ) 其中 c ，= 4 5 7 2 1 t 一4 4 5 3 2 x 1 0 2 t 2 2 6 0 4 5 1 0 - 4 t 3 + 7 9 8 5 1 x 1 0 “r 4 c s = 1 3 9 8 0 ( s - 3 5 ) + 1 6 9 2 0 x 1 0 。( s 一3 5 ) 2 血，= 1 6 0 2 7 2 x 1 0 1 p + 1 0 2 6 8 x 1 0 5 p 2 + 3 5 2 1 6 1 0 - 9 p 3 3 3 6 0 3 1 0 1 2 p 4 c s 口= ( s 一3 5 ) ( 一1 1 2 4 4 1 0 。t + 7 7 7 1 1 1 0 。t 2 + 7 7 0 1 6 x 1 0 。p 一1 2 9 4 3 x 1 0 - 7 p 2 + 3 1 5 8 0 1 0 8 尸丁+ 1 5 7 9 0 1 0 - 9 p r 2 1 + 尸( 一1 8 6 7 0 x 1 0 - 4 t + 7 4 8 1 2 x 1 0 _ 6 ，2 + 4 5 2 8 3 1 0 8 t 3 1 + p 2 ( 一2 5 2 9 4 x 1 0 - 7 t + 1 8 5 6 3 x 1 0 - 9 t 2 ) + 尸3 ( - 1 9 6 4 6 1 0 1 0 t ) 温度r 、盐度s 、静压力p 的单位分别为、k g c m 2 。但由于其用来拟 合的原始数据存在系统偏差，w i l s o n 公式被认为是一个已过时的公式。 l e r o y 在w i l s o n 公式基础之上，进行了适当的改进和简化，得到一个简 单的计算公式2 1 ： c = 铂+ 圪+ 圪+ 形+ ( 1 2 ) 其中 岛= 1 4 9 3 0 + 3 ( r l o ) 一6 1 0 。( r 一1 0 ) 2 4 1 0 “( ，一1 8 ) 2 + 1 2 ( s 一3 5 ) 一1 0 2 ( 丁一1 8 ) ( s 一3 5 ) + z 6 1 圪= 1 0 一f 2 + 2 x 1 0 - 4 f 2 ( r 一18 ) 2 + 1 0 - 1 q 1 9 0 9 0 = 2 6 1 0 。t ( t - 5 ) ( r 一2 5 ) 圪= - 1 0 4 f 2 ( f 一4 ) ( f 一8 ) = 1 5 x 1 0 - 3 ( s 一3 5 ) 2 ( 1 一力+ 3 x 1 0 4 t 2 ( r 一3 0 ) ( s - 3 5 ) f = z 1 0 0 0 ，温度r 、盐度s 、深度z 的单位分别为、m 。 在1 9 7 4 年左右，d e lg l o s s o1 3 】给出了一个新的声速计算公式： c = 1 4 0 2 3 9 2 + 缸r + 血s + 血，+ c 册( 1 - 3 ) 其中 q = 0 5 0 1 10 9 3 9 8 8 7 3 x 1 0 1 t - o 5 5 0 9 4 6 8 4 3 1 7 2 x 1 0 1 t 2 + 0 2 2 1 53 5 9 69 2 4 0 1 0 3 r 3 4 第1 章绪论 a c p = 0 1 5 6 05 9 2 57 0 4 1 x 1 0 0 p + 0 2 4 4 9 9 8 6 88 4 4 1 x 1 0 - 4 p 2 0 8 8 3 39 2 3 32 5 1 3 1 0 8 p 3 a c s = 0 1 3 2 9 5 2 2 9 0 7 8 1 1 0 1 s + 0 1 2 8 95 5 7 5 6 8 4 4 x l o - s s 2 o 册= - 0 1 2 7 5 6 2 7 83 4 2 6 x 1 0 1 t s + 0 6 3 5 1 9 1 6 13 3 8 9 x 1 0 - 2 t p + 0 2 6 5 4 8 4 7 1 6 6 0 8 x 1 0 7 t 2 p 2 0 1 5 9 3 4 9 4 7 9 0 4 5 x 1 0 5 t p 2 + 0 5 2 2 1 1 6 4 37 2 3 5 1 0 9 t p 3 0 4 3 8 0 3 1 0 9 6 2 1 3 1 0 6 t 3 p - 0 1 6 1 67 4 4 95 9 0 9 x 1 0 - a s 2 p 2 十o 9 6 8 40 3 1 56 4 1 0 x 1 0 4 t 2 s + 0 4 8 5 6 3 9 6 2 0 0 1 5 1 0 5 t s 2 p 一0 3 4 0 5 9 7 0 3 9 0 0 4 x 1 0 。3 t s p 温度丁、盐度s 、静压力户的单位分别为、k g e m 2 。d e lg r o s s o 公式 曾经是r 慢l 0 , r a v a lr e s e a r c hl a b o r a t o r y ) 的标准声速计算公式。 到目前为止，普遍采用的声速计算公式是c h e n & m i l l e r o 公式【4 l ： ( u 一u 日p 2 0 ) 一( u o u 吕2 0 ) = a x s + b x s 3 7 2 + c x s 2 ( 1 4 ) u ；2 dg ( ：d ( d = 1 4 0 2 3 8 8 + 5 0 3 7 1 i t 一5 8 0 8 5 2 x 1 0 2 t 2 + 3 3 4 2 0 1 0 一t 3 1 4 7 8 0 0 1 0 - 6 t 4 + 3 1 4 6 4 l o - 9 r 5 + ( o 1 5 3 5 6 3 + 6 8 9 8 2 1 0 - 4 r 一8 1 7 8 8 l o - 6 r 2 + 1 3 6 2 1 x l o - t t 3 6 1 1 8 5 x 1 0 1 0 t 4 护 + ( 3 1 2 6 0 x 1 0 - 5 1 7 1 0 7 1 0 - 6 t + 2 5 9 7 4 x 1 0 8 t 2 2 5 3 3 5 x 1 0 一o t 3 + 1 0 4 0 5 1 0 1 2 t 4 、p 2 + ( 一9 7 7 2 9 x 1 04 - 9 + 3 8 5 0 4 1 0 一”t 一2 3 6 4 3 1 0 - 1 2 t 2 1 p 3 ( u o u 三，d ) = ( 1 3 8 9 1 2 6 2 1 0 - 2 t + 7 1 6 4 x 1 0 。t 2 + 2 0 0 6 l o _ 6 丁3 3 2 1 1 0 - s t 4 、s + ( 一1 9 2 2 x 1 0 - 2 4 4 2 1 0 5 t ) s 3 7 2 + 1 7 2 7 x 1 0 - s s 2 其中u 即是需要计算的压力p 时的声速，啡，。；【0 d ( o ) ，三个系数分别为： a = ( 9 4 7 4 2 x 1 0 - s 一1 2 5 8 0 1 0 - s t 一6 4 8 8 5 1 0 。8 t 2 + 1 0 5 0 7 1 0 - s t 3 2 0 1 2 2 1 0 1 0 t 4 1 尸 + ( _ 3 9 0 6 4 x 1 0 。7 + 9 1 0 4 1 x 1 0 。9 t 一1 6 0 0 2 x 1 0 1 0 t 2 + 7 9 8 8 1 0 1 2 t 3 1 p 2 + ( 1 1 0 0 x 1 0 1 0 + 6 6 4 9 1 0 1 2 t 一3 3 8 9 x 1 0 一”t 2 1 尸3 b = ( 7 3 6 3 7 x 1 0 4 + 1 7 9 4 5 x 1 0 4t ) p c = - 7 9 8 3 6 x 1 0 4 p 温度2 1 、盐度s 、压