Влияние дипольных вихрей на распространение звука в северо-восточной части Южно-Китайского моря
Мезомасштабные вихри — это большие, закрученные океанские течения, диаметр которых составляет километры. Эти вихри не являются постоянными, по сравнению с океанским Гольфстримом, но могут длиться порядка недель или месяцев и оказывают большое влияние на климат, циркуляцию и смесь тепла, соли и питательных веществ в океане. Учитывая их временный характер, мезомасштабные вихри также могут влиять на то, как звуковые волны перемещаются или распространяются, в зависимости от их размера, скорости, направления течения и местоположения. Понимание этих эффектов имеет решающее значение для точного обнаружения подводных целей и дальней связи. Северо-восточная часть Южно-Китайского моря имеет высокую вероятность развития антициклонических вихрей (АВ), которые вращаются по часовой стрелке из-за местных течений и ветрового напряжения. Когда АЭ развивается в этом регионе, он часто сопровождается циклоническим вихрем (ЦВ), который вращается против часовой стрелки, образуя дипольные вихри. Учёные из Китайской академии наук и Шаньдунского университета науки и технологий в Циндао, Китай, изучила три набора дипольных вихрей в Южно-Китайском море, чтобы лучше охарактеризовать их влияние на звуковые волны. Работа опубликована в журнале Ocean-Land-Atmosphere Research.
Рис. Верхний слой представляет местоположение источника звука и путь распространения звука (A). Нижние слои представляют зоны конвергенции с различными путями распространения звука (BF). Кредит: Lu Lu
В этом исследовании впервые систематически анализируются акустические эффекты трех пар дипольных вихрей в северо-восточной части Южно-Китайского моря, выявляются их уникальные структуры скорости звука и закономерности распространения звука. В частности, ученые хотели узнать, как изменения температуры и солености океана, вызванные дипольными вихрями, могут изменить структуру профилей скорости звука или саму скорость звука в воде на разных глубинах, что может повлиять на распространение звуковых волн в океане.
Для точного измерения скорости вихревых токов в работе были использованы данные спутникового высотомера, ассимилированные данные повторного анализа, объединяющие численные модели, и модель трассировки лучей BELLHOP для прогнозирования распространения звуковых волн через дипольные вихри.
Было обнаружено, что АВ имели тенденцию тонуть в центре, что снижало температуру океана, соленость и контуры скорости звука на стороне АВ диполя. С другой стороны, ЦВ демонстрировали подъем воды, что в результате увеличивало температуру, соленость и скорость звука.
Исследование показало, что теплые ядра АВ и холодные ядра ЦВ вызывают положительные и отрицательные аномалии скорости звука соответственно, значительно изменяя положение зон конвергенции и акустических потерь. Результаты показывают, что акустические эффекты дипольных вихрей заметно отличаются от эффектов одиночных вихрей, что открывает новые перспективы для исследований акустики океана благодаря их сложным структурам скорости звука и моделям распространения.
Наличие дипольных вихрей изменяет области сфокусированной интенсивности звука независимо от того, находится ли источник звука в середине дипольных вихрей, в центре АВ или ЦВ или за пределами дипольных вихрей.
