《Ocean-Land-Atmosphere Research》文章：南海东北部偶极子涡旋的声学效应研究

研究背景

南海东北部是偶极子涡旋高发区，其对水下声传播影响尚不清楚。一项由中国科学院海洋研究所和山东科技大学联合开展的最新研究给出了答案。该研究系统分析了南海东北部三对偶极子涡旋的声学效应，揭示了其独特的声速结构和声传播模式。研究发现，不同于单个涡旋，由反气旋涡和气旋涡组成的涡对具有独特的声学效应。这一发现深化了对中尺度涡影响下的海洋声学环境的理解，也可为水下通信、远程探测和海洋侦察技术的优化提供参考。

研究内容

本研究利用2012年至2017年的卫星高度计数据和再分析数据，结合Bellhop声线追踪模型，研究了南海东北部三对偶极子涡旋的水文和声速特征及其对声传播的影响。研究发现，偶极子涡旋中反气旋涡中心温度异常为正，最大异常值达3 ℃，而气旋涡中心温度异常为负，最大异常值为-2.5 ℃，温盐异常导致反气旋涡中心声速正异常超过10 m/s，气旋涡中心声速负异常达到-6 m/s。通过5种不同场景下声传播模拟实验，研究团队发现：当声源位于两涡中心，声波穿过反气旋涡时，声会聚区向后移动2.5~3.2 km；当声波穿过气旋涡时，会聚区向前移动1.8~2.5 km，这与单个涡旋对声传播的影响类似。当声源位于反气旋涡中心，声波从反气旋涡内部传播到气旋涡内部时，会聚区的最大后移距离比无涡旋环境增加了10~16 km；而当声源位于气旋涡中心，声波从气旋涡内部传播到反气旋涡内部时，会聚区的最大前移距离为4.2~5.8 km。当声射线从反气旋涡外通过反气旋涡和气旋涡传播时，会聚区向后移动的最大距离为2.5~4.2 km，随后穿过气旋涡，会聚区的后移的距离减小到1~2.9 km。当声射线从气旋涡外通过气旋涡和反气旋涡传播时，气旋涡中的会聚区前移的最大距离为2.1~2.7 km，进入反气旋涡，会聚区的前移距离下降到不足1 km（下图所示）。偶极子涡旋影响下的声传播规律与单个涡旋相比具有显著的不同。

总结：
本研究揭示了南海东北部偶极子涡旋对水下声传播的影响，研究团队发现反气旋涡和气旋涡旋分别导致声速的正异常和负异常，从而显著改变声会聚区的位置和声传播损失。研究结果表明偶极子涡旋的声学效应与单一涡旋显著不同，其声速结构和传播模式为海洋声学研究提供了新的视角。海洋充满中尺度涡旋且随时间不断演化，声波在涡旋的“森林”中传播规律异常复杂，其对水下通信、远程探测和海洋侦察与反侦察的影响亟需深入研究。

来源：Ocean-Land-Atmosphere Research