基于WOA13数据的北大西洋声传播分析

应用WOA13季节平均数据和BELLHOP模型,在季节、声源频率、声源深度和掠射角等因素确定的情况下,分析北大西洋冬季(1-3月)声道轴深度、最小声速值、表层声速值的分布,通过仿真计算研究选用位置点5 m深度声源的声传播规律:反转深度随纬度升高而降低,低纬度海岭东西两侧差别不大,15°N以北为西侧大于东侧。55°N以南海区可形成汇聚区波导,海岭西侧的汇聚区跨度大于海岭东侧,有混合层时还存在一定强度的表面波导,汇聚区处5 m、100 m和250 m接收深度上的传播损失差异较小,增益为7～19 dB,55°N以北海区则为有焦散结构的表面波导。以北大西洋35°N为界,以南以汇聚区波导探测有利,以北以表面波导探测有利。

基于WOA13数据的南大西洋声波导诊断分析

应用WOA13季节平均数据和BELLHOP模型,在季节、声源频率等因素确定的情况下,在分析南大西洋1—3月声速场,划分声速剖面类型和海区的基础上,研究5 m深度声源的声波导情况。声速剖面类型Ⅰ和类型Ⅱ均可形成汇聚区声波导,首先应考虑表层声速值的影响,其次应考虑声道轴深度的影响,且总体上,汇聚区声波导跨度由低纬度向高纬度递减,并根据表层声速值和反转深度的不同,给出了汇聚区的跨度范围。声速剖面类型Ⅲ的声传播形式则为表面声波导。同时,分析了不同声速剖面类型在传播损失上的异同。

基于WOA13数据的赤道大西洋海区温度锋的时空分布特征分析

基于WOA13多年的气候态数据,研究了赤道大西洋海区南北两个温度锋面及其锋强的时空分布特征:北部锋主要存在于夏秋两季,夏季锋强度最大,锋面分布在0~200 m水深;南部锋全年都有存在,春季锋强最大,锋面分布于0~250 m水深。对比两个锋面处的声速剖面,能明显看出在北部锋存在海域,锋强大的夏秋两季与锋强小的冬春两季对声速剖面影响不同,而南部锋在锋面存在深度,声速在各季随深度的变化较一致。

基于WOA13数据的海区位置对北大西洋声波导影响分析

应用WOA13季节平均数据和BELLHOP模型,在季节、声源频率等因素确定的情况下,分10 m表面声源和250 m水下声源,分析北大西洋冬季东、西部海区的声波导情况。在给出不同海区位置的声速场和声波导具体信息的基础上,研究其规律:最小声速值和声道轴深度由直布罗陀海峡向外递减扩散,表层声速值和声速梯度由南向北递减,声跃层存在于低纬度海区,混合层在低纬度通常在100 m以内,在高纬度增加至100 m以上。10 m深度表面声源的汇聚区反转深度随纬度增加逐渐减少,西部海区深于东部海区;西部海区的汇聚区跨度大于东部海区,东西部跨度最大值出现在25°N和15°N,传播损失基本一致。250 m水下声源的汇聚区反转深度浅于10 m深度表面声源时,同样是西部海区大于东部海区,汇聚区跨度呈低-高-低规律,东西部跨度最大值出现在35°N和25°N;东部海区25°N以南、西部海区15°N以南,不同接收深度上的传播损失差异较大,以北差异较小。同时简要叙述了声影区对目标探测的影响。

基于WOA13数据的东海黑潮主轴温度锋特征分析

利用WOA13（1955-2012年）月平均数据提取东海黑潮主轴温度锋信息,并结合海表面温度、PN断面温度结构的季节变化特征,研究东海黑潮主轴温度在垂直方向和水平方向的季节变化,探讨黑潮主轴温度锋季节变化特征,为开展黑潮相关研究提供基础。结果表明WOA13数据对东海黑潮主轴温度锋信息的提取具有较好的效果;在PN断面上,冬、春季节的流核结构最为明显;在130~170 m深度上,东海黑潮主轴温度锋具有明显的季节变化特征,并且可以明显看到黑潮大弯曲的存在;温度锋在150 m上下的深度对黑潮路径的表征较为合理。

基于WOA13数据对亚南极锋的季节变化特征研究

海洋锋深刻反映着海洋环境要素的变化,研究海洋锋对渔业和水下声学的应用有着重要的参考价值。WOA13是一种平均格点化数据,对于研究海洋锋季节变化特征有着很好的优势。文中利用WOA13季节平均温度数据,选取0.25经纬度网格数据,对南极洲亚极地锋进行了季节变化特征研究。以绝对梯度的最大值连线画出锋线具体位置,对比不同季节断面T-D分布图的差异,得到了亚极地锋的锋面结构、强度等季节变化信息。

本格拉上升流锋时空变化特征研究

本格拉上升流区域作为大西洋东边界上升流区域,对于区域乃至全球气候均有重要影响;同时上升流区域处于非洲南部与拉丁美洲相近,战略地位重要。海洋锋作为海洋中尺度现象对海汽相互作用、生物多样性,水下声传播等均有较大影响。因此,对本格拉上升流锋时空分布、锋强度季节变化具有较高的科研、经济和军事价值。通过WOA13季节平均数据对上升流锋区三维空间分布特点,锋强度分布季节变化等方面进行了分析。分析结果表明：本格拉上升流锋锋轴线随深度增加逐渐偏离海岸,锋轴线位置随季节改变摆动幅度不大;本格拉上升流锋强度分布具有明显的南北差异,呈现南强北弱的特点,且在浅层温度锋强度有较大季节差异,锋强度垂直方向上最大值位于30~90 m水层内。

阿拉伯上升流温度锋面时空分布特征分析

阿拉伯上升流区域水文环境复杂,地理位置重要,研究该海区的水文特征具有重要的意义。基于WOA13数据,利用绝对梯度最大值法提取了锋面的锋轴线,简要分析阿拉伯上升流海区的温度锋的时空分布特征和强度分布特征。结果表明,阿拉伯上升流锋主要存在于春夏两季,沿阿拉伯半岛东海岸线分布,存在于13°N^19°N之间,随深增加锋轴线逐渐远离海岸。水平上锋强度较大地区位于夏季的13°N^16°N和19°N附近,垂直方向上锋强度较大地区位于40~100 m之间。

对马海流温盐锋的时空变化特征及其附近声场的初步分析

通过对WOA13数据库季节平均数据的分析依次得到锋区内0~1 000 m各层锋轴线的位置,对马海流锋轴线位置由表层的40°N附近随深度增加逐渐南移到39°N附近且位置的季节摆动幅度增大.利用绝对梯度方法对温度锋强度与盐度锋强度的水平分布及垂直变化进行了分析;对比了四季锋强度的差异以及差异比率,得到了不同深度不同季节锋强度强弱分布的规律.对比声速穿过锋线时的差异认为表面声速从南到北逐渐减小,锋轴线南北两侧声速差异主要集中在150 m以内,且随深度增加声速差异减小.此外,还运用BELLHOP模型对锋区内700 m以浅的声道特点以及声传播损失进行了简单分析.

阿尔沃兰海海洋锋时空气候变化特征

阿尔沃兰海海洋锋研究有较高的学术价值和军事应用价值,然而目前对于阿尔沃兰海海洋锋国内外缺乏相关研究。本文通过WOA13季节、月平均数据对阿尔沃兰海海洋锋锋轴线分布变化特征,锋轴线强度分布变化特征等方面进行了研究。认为阿尔沃兰海温度锋可分为0—30 m与30—200 m两层分别讨论,其中0—30 m成南北分布而30—200 m内锋轴线则成东西方向,两部分锋轴线分布特征及强度变化特征均有不同。阿尔沃兰海盐度锋四季存在且0—200 m内锋轴线均成南北方向分布,其锋轴线上强度随深度成先增加后减小的特点,最大强度对应的深度在100 m处。

季节因素对大西洋声传播的影响分析

以分析季节对大西洋声传播的影响为研究目的,应用WOA13季节平均数据和Mackenzie声速经验公式,分析了大西洋声道轴和表层声速值的四季分布情况,再利用BELLHOP水声学数值模型,在设定的声源频率1 000 Hz和掠射角15°～-15°情况下,仿真计算选用位置点5 m深度声源的四季声传播情况,研究结果表明:按照实际的季节,大西洋会聚区波导的反转深度,冬季最小,春季增大,夏季最大,秋季再减小.在中低纬度的典型声速剖面下,夏季会聚区跨度最大,秋季和冬季递减,春季最小,第一会聚区的四季跨度差在1 km内.在高纬度的正梯度声速剖面下,夏季声传播距离最远,秋季减小,冬季最近,春季增大,且传播距离的差别较大.各变化规律均以四季循环更替的形式出现.

湾流锋强度空间变化及季节变化特征研究

基于WOA13数据可以较好的表现海洋锋强度的变化特征这一特点,选用分辨率为1/4°的1955-2012年58年季节平均数据分析了湾流锋轴线上温度、盐度绝对梯度的空间分布特征、季节的变化的强弱规律、温、盐关系,并运用BELLHOP模型对锋区声场特点进行了分析。分析表明湾流锋轴线水平位置及其强度随着深度变化比较明显,在锋轴线上温、盐强度的正相关性显著,锋区内声道的形成与季节以及声源深度关系密切。

黑潮延续体温盐锋的时空变化特征及其声场的初步分析

通过对WOA13多年(1955—2012年)季节平均数据的分析,利用绝对梯度最大值连线的方法,得到日本东海岸黑潮延续体温盐锋轴的空间信息,对锋轴线上的锋强度的季节变化特征进行了分析,并利用BELLHOP模型初步讨论了锋区内的声场特点。认为黑潮延续体锋轴线的位置随深度增加逐渐南移,其温盐强度随季节随深度都有明显变化,1—3月份混合层现象明显,此时水下声道受到声源深度的影响明显。

印度尼西亚西岸温盐锋时空变化特征

通过WOA13多年季节气候态数据分析了印度尼西亚5°S锋面与15°S锋面的季节变化特征及水平方向垂直方向上变化特点:两处海洋锋均在表层以下,其中5°S附近仅有温度锋,主要存在于1—6月份,1—3月份为锋强度最大时期,集中在30—100 m水层内。15°S处既存在温度锋又存在盐度锋,全年均有锋现象,但其强度存在季节差异。对比声速剖面,发现声速在从南到北穿越5°S(15°S)锋面时逐渐声速减小(增大)。

太平洋赤道海区海洋锋时空分布特征分析

基于WOA13的温盐数据资料,利用绝对梯度分析法,对太平洋赤道海区的温度、声速锋面的时空分布特征进行了分析,结果表明,3种要素的锋面均存在于一南一北两个位置。温度锋面:北赤道温度锋面全年均存在,锋面位置主要分布在7°N、水深30~200 m处,锋面随深度加深逐渐向西移动,秋季锋面分布范围最广且锋强度最大,春季锋面分布范围最小且锋强度最小。南赤道温度锋面全年存在,锋面位置主要分布在5°S、水深50~275 m处。随深度加深,锋面也逐渐向西移动且东西跨度变长。春季锋的强度最大,秋季的锋强度最弱。声速锋面:声速锋与温度锋的位置大致相同,且两者在锋轴线上同一点处的锋强度的相关系数接近于1,可见温度对声速的影响很大。此外,最大声速锋强出现在水深100 m处。

索马里东岸温度锋季节分布特征分析

基于50 a的SODA的温度数据,利用绝对梯度分析法求出锋面的概率分布,对索马里东岸的温度锋面的分布特征进行了分析。此外利用WOA13的温盐数据,对锋区出现概率较大海区的声速剖面进行了分析。结果表明:温度锋面在浅水处的概率分布与深水处存在异同,锋面主要集中分布在6—10月、6°~10°N沿岸附近,通过研究SODA海流数据,发现锋面分布概率较大的海域有着明显的上升流。利用EOF分析,发现温度锋面的年际变化并不强,主要是年内的季节变化较为明显。声速剖面在有无锋面存在的位置处存在明显差异,上升流带来的底层冷水导致声速要明显小于其他区域,锋面同一位置处,由于夏季锋强最大,锋区的声速也明显小于其他季节。

南极极地锋季节变化特征研究

WOA13是一种平均格点化数据,它覆盖范围广,时间序列长,对于研究海洋锋的分布范围、季节变化、锋面结构有着很好的效果。本位首次利用WOA13季节平均温度数据,选取0.25经纬度网格数据,对南极洲极地锋进行了季节变化特征研究。以绝对梯度的最大值连线画出锋线具体位置,得到了清晰的不同季节锋位置信息,南极极地锋主要分布在65 S-55S区域内;对比不同季节断面T-D分布图的差异,得到了南极极地锋的锋面结构、强度等季节变化信息,认为南极极地锋锋强度最大处一般在水面200~500 m之间,水平方向存在2~3个极值区域,由WOA13数据得到的南极极地锋锋强度值约在0.02~0.15℃/km范围内。南极极地锋的锋面变化随着南极冷水的季节变化而不断伸缩,最大锋面强度位置也因此而改变,具有明显的季节变化特征。

西太平洋一、二岛链间海区声传播的季节因素分析

以分析西太平洋第一、第二岛链间海区在不同季节时的声传播情况为研究目的,利用world ocean atlas 2013(WOA13)季节平均数据和Mackenzie声速经验公式,首先分析该海区声道轴深度和表层声速值的四季分布情况;再利用BELLHOP水声学数值模型,在设定的1 000 Hz声源频率和15°～-15°掠射角情况下,仿真计算选用位置点5 m深度声源的四季声传播情况,研究其规律:四季反转深度由15°N以南的4 900 m以上,降至25°N以北的4 900 m以下,且夏季最深,春秋两季次之,冬季最浅。多数海区可形成汇聚区波导并主要存在于冬秋两季,第一汇聚区位置相对在61～64 km;通常夏季最远,春秋两季次之,冬季最近。在设定的仿真计算条件下声传播覆盖范围有限,需通过其他手段和战术行动改善。

基于残差网络的海洋温跃层分析方法

首先,以世界海洋地图集2013(WOA13)海洋数据为实验数据,提出将不等距微分法、垂直梯度法应用于海洋数据预处理、海洋区域划分和跃层分析中,并通过对多种神经网络在基于WOA13海洋三维数据二分类实验的性能分析,选取残差网络作为二分类实验的网络模型,在三层残差网络模型基础上增加了Dropout保留层以防止过拟合.其次,将残差网络模型用于温跃层分析判定,并针对改进模型进行超参数优化、残差单元改进、保留率调整等对比实验.实验结果表明,改进的ResNet-26网络对WOA13海洋区域数据的温跃层数据分类有效,分类准确率超过94%.

丹麦海峡海洋锋时空变化特征研究

丹麦海峡海洋锋可为局地气候变化、海峡鱼类分布以及海峡中尺度涡等方面研究提供参考,在军事领域也具有较高应用价值。然而目前国内外缺乏对于丹麦海峡锋的系统研究。本文利用WOA13数据,对丹麦海峡锋位置、强度空间分布以及相应的季节变化进行了分析。结果显示,锋轴线位置在34°W以西150m以浅相对稳定,34°W以东锋轴线随深度和季节均有摆动。锋强度在水平和垂直方向分布不均匀,水平方向上锋轴线最大值与最小值差值一般在3倍以上。垂直方向盐度锋主要集中在100m以浅,且强度随深度不断减小;温度锋强度最大值在表层以下且在300m以深随深度增加锋强度减小,但有一些区域如27°W和28°W附近,受到海底地形的影响温度锋强度随着深度的变化有大幅度增加的特点。