中国学者率先研发应用“海底声学”耦合模式

近日，自然资源部第一海洋研究所在海洋声场预报研究方面取得重要进展，率先开发应用“海底声学”耦合模式。相关研究成果发表在《美国声学会杂志》上。

本研究重点关注传统海洋模式中缺乏海洋声场预报所需的水下沉积物参数模拟能力的瓶颈科学问题。以海底沉积物温度敏感声学参数时变性强为突破口，率先构建海底声学耦合模式，实现典型条件下声预报误差降低10dB以上。

海洋环境中水温、盐度、流场和海底沉积物的性质都会影响声波的传播特性，而海洋环境的快速变化给声场预报的准确性带来了巨大的挑战。以往的海洋声学预报模型大多只能考虑海水声学特性变化对声场的影响，很少涉及海底沉积物声学性质变化的影响，导致海洋声场预报结果经常出现明显误差。

针对物理海洋学、海洋声学、沉积动力学、数值计算等跨学科海洋声场预报瓶颈问题，海洋海洋水文水声环境调查分析支持平台团队和海洋气候环境数值保障平台团队研究人员合作，提出了基于海洋声场预报模式的海洋底耦合模式，即海洋底声学耦合模式。

结果表明，海底声学耦合模式在两个方面显著改善了声场预报。首先，海底耦合模式可以提供动态变化的沉积物温度场，然后给出温度敏感沉积物的声学参数;其次，海底耦合模式也可以给出更准确的水温截面。与传统的海洋声学预报模式相比，这些改进可以显著减少预报误差，在陆架海环境中具有突出的优势。

近十年来，海洋研究所的研究人员开展了一系列关于“从多圈耦合的角度开发海洋声场预报”的长期研究工作。包括剧变天气过程对海洋声场的影响，独立开发了“海底沉积物声学性质和温度剖面原位定点连续测量装置”，揭示海底沉积物声学和热同步变化过程，评价海底热通量过程，率先构建海底耦合模式，最终建立了基于海底耦合模式的海洋声场预报模型。

海洋研究所副研究员杨光兵是论文的第一作者，吕连港和乔方利是通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目、创新研究小组项目和特殊项目的资助。