2025年海洋锋声场模型学习笔记

科技前沿 • 2025-03-30 11:10 • 阅读 50

大家好，我是讯享网，很高兴认识大家。

海洋环境参数在水平和竖直方向的梯度变化对海洋声传播有着重要影响。这篇文章主要基于BELLHOP工具箱建立海洋锋声场模型，以探究海洋锋区的声传播特性。

一、海洋锋声场模型计算

海洋锋三维计算模型如下式所示：

可以简化为海洋锋二维计算模型如下式所示：

参数设置：

c0为深海声速剖面：

c'=0.05,z0=0m,r0=150km,Wz=2000m,Wr=100km,海深5000m，水平最远距离300km,得到海洋锋声速场为：

得到声速后利用BELLHOP模型得到声传播损失，此时需要两个文件：.ssp文件和env文件

.ssp文件：该文件中需要存储的数据有：第一行水平距离个数，第二行水平距离，以及第三行开始各水平距离下按深度排列的声速数据：

env文件：因为声速是随水平距离变化的，因此需要将BELLHOP中的OPTIONS(1)设置为Q:

该文件中的声速为.ssp文件声速的第一列：

设置声源深度1000m，计算传播损失的海洋深度5000m，水平距离200km,要注意文件中有关水平距离的参数不得大于.ssp中的最远水平距离数值，否则会报错：

最终得到的传播损失图：

如果忽略声速的水平变化，只是单纯采用区域内的平均声速，计算得到的传播损失如下所示：

两幅图均能看出四个会聚区的位置，但传播损失还是存在一定差异的，提取深度为1000m时的传播损失值：

将有无海洋锋条件下1000m深度的传播损失放到一幅图中进行对比，两者传播损失最大可达20多dB：

通过海洋锋示例1可以看出，当海洋锋区位于上方时，声线轨迹会向下改变。

将海洋锋深度变为2000m，得到的声速场如下图所示，发现在距离1.5km左右时的声线向上发生改变：

说明当有锋面时，锋面存在的区域使得声射线发生折射，更多的能量会进入相邻的海区。