南海东北部中尺度暖涡对声传播的影响

朱凤芹， 张海刚， 屈科

(1.哈尔滨工程大学 水声技术重点实验室, 黑龙江， 哈尔滨 150001； 2.海洋信息获取与安全工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工程大学),黑龙江 哈尔滨 150001； 3.哈尔滨工程大学 水声工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001； 4.广东海洋大学 电子与信息工程学院，广东 湛江 524000)

中尺度涡是海洋中以封闭式环流为主体的旋转水体，类似于大气中的气旋或风暴，对于中心水温低于外围海水的涡称为冷涡(气旋涡)，反之称为暖涡(反气旋涡)。中尺度涡旋半径尺度为10～100 km量级，寿命可长达几个星期到几个月、甚至几年。在其生命周期中，涡旋会移动几十公里到几百公里的距离[1]。海洋涡旋的存在会使一定区域内的声速垂直剖面结构出现明显变化，进而使声波导传播形式和声场能量分布规律发生改变，从而对声呐的水下探测和反探测产生影响[2-3]。海洋涡旋的三维结构建模及其对声传播的影响也是近年来研究的热点问题之一[4-6]。研究显示，与不存在涡旋时的声场相比，涡旋使声场的主要特性发生明显改变：汇聚区的偏移，多路径到达次序的改变和水平折射问题等[7]。涡旋将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[8-9]。

Watson等[10]和Henrick等[11-12]从海洋动力学原始方程出发，利用小参数摄动展开法，建立了准地转位涡方程，通过求解此方程可以得到流函数，根据流函数可以得到无量纲涡诱导的密度和压强，再利用Eckart状态方程，得到温度的分布，并利用Wilson声速经验公式，可得到声速分布。……