声波层析成象

海洋在很大程度上对声音是透明的,但对声音是不透明的电磁辐射.因此,水下声音是海洋内部遥感的有力工具。该技术应用于海洋声波层析成像。它被用来测量海洋大区域的温度和洋流(Munk et al. 1995)。在海洋盆地尺度上,这种技术也被称为声波测温。该技术依赖于精确测量声音信号在两个仪器(声源和接收器)之间传播所需的时间,距离在100- 5000公里之间。如果能精确地知道仪器的位置,飞行时间的测量就可以用来推断声速,即声波路径上的平均声速。声速的变化主要是由声速的变化引起的海洋温度;因此,对行程时间的测量等同于对温度的测量。1°C的温度变化相当于大约

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2010年8月

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图3.3截至2010年8月,全球漂流浮标和系泊装置的现状(封闭式环状漂流浮标;square-moored浮标)。(来源:JCOMMOPS)

声速变化为4米/秒。采用断层扫描技术的海洋学实验通常在一个系泊阵列中使用几个源-接收机对来测量海洋区域。声音被广泛用于小尺度的海洋遥感(例如,声学多普勒电流剖面仪),但相对于原位仪器和电磁辐射,声学测量在区域和全球海洋观测中尚未得到充分利用(Dushaw et al. 2009)。

这种技术综合了大范围内的温度变化,从而得到了较小尺度的湍流和气流内部波通常主导点测量的特征被平均出来,我们可以更好地确定大尺度动态。例如,通过温度计测量(即,系泊或Argo浮标)必须与1-2℃的噪声作斗争,因此需要大量的仪器才能精确地测量平均温度。为了测量平均值海洋温度因此,声波测量是相当经济有效的。由于射线路径在整个水柱中循环,层析测量也可以平均水深变化。

全盆地和区域层析成像被接受为研究的一部分海洋观测系统by OceanObs'99 (Koblinsky和Smith 2001;Dushaw et al. 2001)。从那时起,在北太平洋已经完成了十年的使用声波测温法测量基准面温度的工作。在这个项目中,位于加州中部(1996-1999年)和考艾岛北部(1996-1999年,2002-2006年)的声源被传输到分布在太平洋中部东北部和北部的接收器。结果表明:年际、季节和短周期变化较大;与长期十年趋势相比。声波走时数据以前曾用于简单的数据同化实验,现在可以将它们与ECCO(估计海洋环流和气候)联盟的最先进模型的同化产品进行比较。raybet雷竞技最新毫不奇怪,测量的旅行时间与使用海洋模型预测的旅行时间之间的比较,受到卫星高度计和其他数据的限制,显示出显著的相似性和差异。测量声传播时间的不确定性远远小于ECCO联盟两种模型实现之间的差异。声波数据最终需要与Argo浮标的上层海洋数据和卫星高度计的海面高度数据相结合,以探测海平面的变化深海海洋温度和定量确定各种数据类型的互补性(Dushaw 2003)。

除此之外,被动声学可用于各种目的,如:跟踪,计数和研究发声的海洋哺乳动物和鱼类的行为;评估和监测海洋变暖和酸化对海洋生态系统和生物多样性的生态影响;探测核试验;探测和量化海啸;测量降雨量(rise et al. 2008);测量海底地震(如de GrootHedlin 2005)和火山的性质;监测高纬度海冰产生的声音;监测海洋保护区和商业用途的人为活动。支持这些项目的声学测量可以是实时的,并提供有关当地环境噪声源的信息,如船舶、风、雨以及来自海上风电场

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