10.6.1声遥测海洋参数

在海洋开发和研究方面，声学方法已是不可缺少和行之有效的手段。大量以声波为主的海洋探测设备相继问世，例如，利用回波强度和回波时间遥测海洋参数的声波测深仪和回声鱼探仪；用水下爆炸回波勘探海底分层结构及石油蕴藏的地震剖面仪；用旁视声呐测绘海底地貌图的地貌仪、潜艇冰下导航的探冰仪；测海面变化和波浪的波高仪以及利用声在不均匀介质上散射来监测内波；利用声在运动介质中传播速度变化的多谱勒海流计和放置水下接收极远处传来次声的风暴和海啸次声预报系统。还有如§10.4.5中所述的为营救海难而设立声发(SOFAR)接收站等等，此类声遥测设备的广泛应用，已在海洋资源开发和海洋环境研究方面取得重大成果，世界各国对声学在海洋中的应用和设备研制投资也越来越多。　

10.6.2利用声波反演海洋气候参数

利用声波在大范围海域研究海洋动力特性，是70年代以来国际上在海洋研究方面最大的投资项目之一。海洋中的中尺度涡旋，其变化不可能用常规方法测量。W.H.Munk等人在大西洋湾流附近对中尺度涡旋进行了大规模的观察。他们在涡出现的大洋水下安放数十个能发能收的声浮标，浮标用装在海底的多谱勒定位系统精确定位。浮标内装精度为10-9·s-1铷钟作为控制发射接收计时用，并有自动处理和存储信号芯片。在附近大洋上仅用一船即可完成控制，将所有浮标上存储的数据收集起来，或将它们转送到卫星再传送到陆地处理中心。计算这些不同空间位置的声浮标来往穿透中尺度涡的时间差，就可以得出涡的参数，其效果相当于数十艘船在中尺度涡旋产生区进行同步观测。这种方法是借鉴X光CT层析术而来，又称为海洋声层析术(marineacoustictomogra-

由温室效应引起的全球变暖，是威胁人类生存的全球环境问题。海洋吸收大气中的热量和温室气体CO2，海水温度显然有所增加。W.H.Munk等人估计在水下1000m深度由温室效应引起海水变暖约0.004℃/a，因此直接测定海水变暖趋势受到全世界的关注。但是，由于海洋中中尺度涡旋引起的温度起伏，若用单个传感器定点观测，并剔除温度起伏而检测出因温室效应引起的海洋温度变化，则至少需200年。于是，1991年由美国、加拿大、法国、苏联、澳大利亚、新西兰、印度等国在南印度洋进行了可行性实验。于1992年成立了“声学方法监测大洋”的96工作组(WG96)以促进研究的开展。计划在夏威夷附近安放发射换能器，在太平洋东西岸和南北部安放接收点，对太平洋声道中的温度进行监测。以海中声速是温度的灵敏函数为基础，在大范围内测量声脉冲信号传播时间变化，就可以监测出大洋变暖趋势。中尺度涡旋的空间尺度为100km，对104km的传播距离就相当于对一百个独立观测站进行了空间平均，再利用多条独立的传播途径，便可进一步增加空间平均效果。因此声学方法是目前反演大洋变暖趋势最有效的方法。中国已积极参加这一全球性科研计划的实施。远程低频脉冲声传播是大洋声学测温的基础。中国发展了一种计算远程低频脉冲传播的理论方法，计算了从夏威夷至台湾海峡8000km的传播损失与脉冲波形，传播损失值与1993年“海洋气候声学测温计划”(ATOC)会议上报告的实验结果相一致。