冰下声场仿真区别于海洋声场仿真的两点在于:上界面参数以及声速剖面。
这里我们基于bellhop工具箱,使用获取得到的冰下参数:冰面反射系数以及声速进行冰下声场仿真,进行声场仿真。
一、冰层反射特性
冰层反射系数随入射角变化(蓝色线)和反射相位随入射角变化(红色线)
通过阅读一些论文学习:随着频率增大,入射角较小处(小于 24.7 度,该角度与冰层中纵波的临界角度有关)反射系数在 0.38 附近起伏振荡,当频率较大时,趋于一致。

在使用bellhop仿真时,参照指导手册这个参数说明:

首先将表面类型设置为F,然后写入相应的trc文件(这里用的上图数据):
env文件:
trc文件:

二、声速剖面
北极海域常见声速剖面主要分为两种:
1、北极典型声速剖面:由于海面附近海水最冷,声速极小值在冰水界面,呈正梯度分布,且相对变化较少;

2、双声道声速剖面:主要存在于波弗特海和加拿大海盆等区域,由于暖水层汇入,使得声速剖面存在局部声速极大值,形成深海声道。

三、仿真示例
发射接收设置:

得到仿真声线和传播损失如下图所示:


本文聚焦冰下声场仿真,其与海洋声场仿真的差异在于上界面参数和声速剖面。基于bellhop工具箱,利用冰面反射系数和声速进行仿真。介绍了冰层反射特性,随频率和入射角变化的情况;阐述北极海域常见的两种声速剖面;最后给出了发射接收设置的仿真示例。
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