[发明专利]基于高分辨率海洋再分析产品获取水声场特性数据的方法

说明书

本发明属于三维温盐深数据的海洋声学应用技术领域，尤其涉及基于高分辨率海洋再分析产品获取水声场特性数据的方法。以高分辨率海洋再分析产品提供全球海域的数据，采用声速公式转换获得特定海域的海水声速剖面数据；以一定周期循环获取特定海域不同深度下的海水声速剖面变化数据；利用上述数据获取特定海域的海水声速分布数据、以及声源位置数据；本发明用于获取大范围、长时序、动态的海洋水声场特性数据的技术方案；形成从海洋环境数据到水下声学环境及其数据产品的信息链路；借助海洋再分析产品的全球性等特性，有效提高广域海区水声场特性数据的获取效率和精准度；实现中尺度条件下水声场数据集的高效并行计算。

技术领域

本发明属于三维温盐深数据的海洋声学应用技术领域，尤其涉及基于高分辨率海洋再分析产品获取水声场特性数据的方法。

背景技术

基于三维温盐深数据的海洋声学应用示范技术主要包括声速剖面特征量时空统计数据集的构建与海洋中尺度涡的水声场特性分析等。其中，声速剖面特征量时空统计数据集主要依托CORA(ChinaOceanReanalysis)再分析产品，该产品的数据来源于国家海洋信息中心；水声参数的时空特性统计主要采用特征样本分析方法；基于模块化海洋数据同化系统MODAS(ModularOceanDataAssimilationSystem)数据，选取海洋特征现象与过程中的海洋中尺度涡为研究对象，分析中尺度涡条件下的声线结构、声压场等声学特性；海洋水声场特性数据还以全球高分辨率海洋再分析产品为主要来源。

由于海洋环境数据随着时间、空间等因素会发生较大变化，直接逐点进行持续性测量既浪费时间又浪费人力、物力；采用水声学反演方法获取海洋环境数据的精度、范围、时效性、可靠性无法得到充分保障。

发明内容

本发明创造的目的在于，提供一种基于高分辨率海洋再分析产品获取水声场特性数据的方法，该方法构建从海洋环境数据到水下声学环境及其数据产品的信息链路，能够有效提高广域海区水声场特性数据的获取效率和精准度，为水下声学环境透明化提供数据基础。

为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。

基于高分辨率海洋再分析产品获取水声场特性数据的方法，其中，高分辨率海洋再分析产品包括全球海域的经度、纬度及其海水温度、盐度、水深数据；水声场特性数据包括深海汇聚区分布数据，深海汇聚区是指海面附近声源发出的声波在深海中折射并发生反转并在60km～70km的距离处折回海面，形成的环带状高声强区域；

获取深海汇聚区的步骤具体包括如下步骤：

(1)以高分辨率海洋再分析产品提供全球海域的经度、纬度及其海水温度、盐度、水深数据，采用声速公式转换获得特定海域的海水声速剖面数据其中声速公式为：

C(S,T,p)＝C_ω(T,p)+A(T,p)S+B(T,p)S^3/2+D(T,p)S²

式中：C为海水声速值，S、T、P分别为海水盐度、水温、静压力，C_ω、A、B、D为与海水温度和静压力相关的系数，0≤S≤40、0°≤T≤40°、0Pa≤p≤10⁸Pa，声速计算值的标准差为0.19m/s；

(2)基于特征样本方法，以一定周期循环获取特定海域不同深度下的海水声速剖面变化数据；

(3)以高分辨率海洋再分析产品获得的海水声速剖面数据为基础，获取特定海域的海水声速分布数据、以及声源位置数据；

(4)依据深海汇聚区的形成条件获取深海汇聚区分布数据，形成条件包括：

①海水声速分布形成声道型声速梯度，声道型声速梯度是指上层海水为负梯度，下层海水为正梯度，两层之间出现声速极小值；

②声源位于负声速梯度的区域；