基于浅海声层析的海洋环境场反演方法分析

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1、谨以此论文献给我的导师、亲人和朋友——陈敏模万方数据万方数据万方数据基于浅海声层析的海洋环境场反演方法研究摘要海洋声层析是获得海洋环境信息的重要手段，与传统的海洋调查相比，具有大范围海域同步、连续测量的特点，是国内外研究的重点。如何通过声层析准确、快速的获得感兴趣海域的环境参数信息是该领域的重点，在这方面的突破对于简便、迅捷地监测海洋环境参数在时间和空间的变化有很大的促进作用，能帮助人们更加容易的了解海洋。现实的海洋环境复杂多变，在近海海域，海流作为基本的物质运动，影响着海域内温度、盐度和泥沙等输运过程，同时也对海洋声信号的传播情况产生一定的影响。根据研究区域的边界条件，开边界模式方法可

2、将流场分解为无旋场量、无源场量和边界模式的线性和，且模态分布只与边界有关，不随时间变化，能满足实时预报的要求。本文主要展开对海水流场的声学反演方法研究。海水的流动对在固定声线路径上传播的声信号到达时间有一定影响，从声信号到达时间的差异可以得出此路径上的海流。本文基于此条件，以射线走时声层析为基础，结合流场的模式分析——开边界模式方法，运用匹配场，提出了基于浅海声层析数据的流场反演方法，可获取较大范围内的流场信息。本文首先利用开边界模式方法针对美国坦帕湾潮流场，分析了开边界模式中各模态系数与流场时间变化特征间的关系，利用近似长度尺度和各模态能量比重开展了模态过滤方法的研究。在分析胶州湾无旋

3、场、无源场和边界模式的各模态空间分布的基础上，根据各模态对应动能的时变信息进行模态过滤，分别利用2010年11月份胶州湾走航ADCP数据和声层析观测数据，采用上述流场反演方法获得胶州湾的流场分布，与实测的走航ADCP数据和模拟流场进行对比，不同时刻流场水平分布空间结构一致，验证该方法的有效性。关键词：射线走时层析；开边界模式方法；流场万方数据StudyoftheMarineEnvironmentalFieldInversionMethodBasedOnCoastalAcousticTomographyAbstractOceanacoustictomographyisthevitalmet

4、hodtoacquireinformationonmarineenvironment.Incomparisontothetraditionalmarineinvestigation,itcansynchronouslyandcontinuouslymonitorthemarineenvironment,andhasbecomethespotlightforresearchathomeandabroad.Howtopreciselyandquicklyobtaintheintendedenvironmentalparameterinformationofoceanthroughacoust

5、ictomographyisthekeypointofthisfield.Anybreakthroughscanserveapositiveimpactontheconvenientlyandquicklymonitoringtheoceanparameter,whichchangeintimeandspace,thushelppeopleunderstandtheoceanmucheasier.Theactualmarineenvironmentiscomplicatedandchangeable.Inoffshorewaters,asafundamentalmotion,theoce

6、ancurrenthasinfluenceontemperature,salinityandsedimenttransportationaswellasthetransmissionofacousticsignal.Thisarticlewillstressontheacousticinversionofflowvelocity.Theflowposescertainimpactonthearrivaltimeoftheacousticalsignaltransmittingonfixatedrouteofsoundray,fromwhosediscrepancytheoceancurr

7、entcanbeturnedout.Basedonthiscondition,thisarticlecanacquiretheinterestinginformationofflowvelocitybyemployingmatchingfieldinversionwiththebasisofraytraveltimetomographyincombinationwiththeanalysisofopen-boundarypatter