1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Акустический журнал
  4. T. 69, № 4, 2023

Акустический журнал, 2023, T. 69, № 4, стр. 453-464

Взаимодействие мод на киле тороса в широкой полосе частот

В. А. Григорьев a, b, *, А. А. Луньков b, c

a Воронежский государственный университет
394018 Воронеж, Университетская пл. 1, Россия

b Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской Академии наук
119991 Москва, ул. Вавилова 38, Россия

c Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
105005 Москва, ул. 2-я Бауманская 5, Россия

* E-mail: grig4@yandex.ru

Поступила в редакцию 21.12.2022
После доработки 09.02.2023
Принята к публикации 16.03.2023

Аннотация

В рамках численного моделирования исследуется возможность дистанционного акустического мониторинга килей торосов в мелководных волноводах, покрытых льдом. Рассматривается среднестатистический для арктического региона торос с осадкой киля 8 м, помещенный в волновод глубиной 40 м. Предполагается, что гряда тороса перпендикулярна акустической трассе, длина которой 10 км. Используется точечный широкополосный источник и вертикальная приемная антенна, необходимая для выделения модальных амплитуд. Показано, что взаимодействие мод на киле достаточно ярко проявляется в модуляции амплитуд мод в широкой полосе частот. Предложена методика анализа этой модуляции с помощью построения кепстрограмм (спектрограмм от спектра). На кепстрограммах выявляются дисперсионные кривые, соответствующие парам взаимодействующих мод. Затем по расположению дисперсионных кривых на кепстрограмме можно оценить местоположение киля на трассе.

Ключевые слова: мелкое море, модуляция амплитуды моды, кепстрограмма, дисперсионная кривая

Список литературы

  1. Strub-Klein L., Sudom D. A comprehensive analysis of the morphology of first-year sea ice ridges // Cold Regions Science and Technology. 2012. V. 82. P. 94–109.

  2. Wadhams P. A farewell to ice: a report from the Arctic. Oxford University Press, 2017. 240 p.

  3. Иванов Б.В. Особенности турбулентного теплообмена вблизи всторошенных участков морского льда // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66. № 3. С. 364–380.

  4. Огородов С.А., Баранская А.В., Белова Н.Г., Кокин О.В., Маслаков А.А., Алексютина Д.М., Мазнев С.В., Новикова А.В., Селюженок В.В., Шабанова Н.Н., Вергун А.П., Кондратьева Д.М. Атлас абразионной и ледово-экзарационной опасности прибрежно-шельфовой зоны Российской Арктики. МГУ, 2020. https://arcticcoast.ru/

  5. Порубаев В.С. Максимальная осадка килей гряд торосов в глубоководной части Северного Ледовитого океана // Проблемы Арктики и Антарктики. 2014. № 2 (100). С. 75–81.

  6. Огородов С.А., Баранская А.В., Белова Н.Г., Богатова Д.М., Кокин О.В., Маслаков А.А., Шабанова Н.Н., Мазнев С.В., Новикова А.В., Кондратьева Д.М., Вергун А.П. Атлас абразионной и ледово-экзарационной опасности прибрежно-шельфовой зоны российской Арктики // Современные исследования трансформации криосферы и вопросы геотехнической безопасности сооружений в Арктике / Под ред. Мельникова В.П. и Садуртдинова М.Р. Салехард: 2021. С. 315–318.

  7. Diachok O.I. Effects of sea-ice ridges on sound propagation in the Arctic Ocean // J. Acoust. Soc. Am. 1976. V. 59. № 5. P. 1110–1120.

  8. Кудряшов В.М. Расчет звукового поля в арктическом волноводе // Акуст. журн. 1996. Т. 42. № 3. С. 438–442.

  9. Hope G., Sagen H., Storheim E., Hobaek H. Measured and modeled acoustic propagation underneath the rough Arctic sea-ice // J. Acoust. Soc. Am. 2017. V. 142. № 3. P. 1619–1633.

  10. Ballard M.S. Three-dimensional acoustic propagation effects induced by the sea ice canopy // J. Acoust. Soc. Am. 2019. V. 146. № 4. P. EL364–EL368.

  11. Балакин Р.А., Вилков Г.И. Адаптация гидроакустического канала связи с технологией OFDM к негативному влиянию дрейфующего ледяного покрова // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 2. С. 223–231.

  12. Mikhalevsky P.N., Gavrilov A.N. Acoustic thermometry in the Arctic Ocean // Polar Research. 2001. V. 20. № 2. P. 185–192.

  13. Луньков А.А., Шерменева М.А. Взаимодействие мод на сосредоточенной неоднородности в мелководном акустическом волноводе в широкой полосе частот // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 5. С. 510–519.

  14. Андреев О.М. Учет внутренней структуры киля тороса при термодинамических расчетах эволюции консолидированного слоя // Лед и снег. 2020. Т. 60. № 4. С. 547‑556.

  15. Collis J.M., Frank S.D., Metzler A.M., Preston K.S. Elastic parabolic equation and normal mode solutions for seismo-acoustic propagation in underwater environments with ice covers // J. Acoust. Soc. Am. 2016. V. 139. № 5. P. 2672–2682.

  16. Рожин Ф.В., Тонаканов О.С. Общая гидроакустика. М.: Издательство Московского университета, 1988. 160 с.

  17. Katsnelson B., Petnikov V., Lynch J. Fundamentals of Shallow Water Acoustics. New York, Dordrecht, Heildelberg, London: Springer, 2012. 540 p.

  18. Григорьев В.А., Кучер К.М., Луньков А.А., Макаров М.М., Петников В.Г. Акустические характеристики дна озера Байкал // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 5. С. 517–526.

  19. Григорьев В.А., Петников В.Г. О возможности представления акустического поля в мелком море в виде суммы нормальных мод и квазимод // Акуст. журн. 2016. Т. 62. № 6. С. 681–698.

  20. Григорьев В.А. Оценка скорости звука в газонасыщенном слое осадков по времени прихода сигнала послевестника // Акуст. журн. 2022. Т. 68. № 3. С. 288–299.

  21. Grigor’ev V.A., Lunkov A.A., Petnikov V.G. Effect of Sound-Speed Inhomogeneities in Sea Bottom on the Acoustic Wave Propagation in Shallow Water // Physics of Wave Phenomena. 2020. V. 28. № 3. P. 255–266.

  22. Тихонов А.Н., Васильева А.Д., Свешников А.Г. Дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1980. 231 с.

  23. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Физматлит, 2010. 559 с.

  24. Нечаев А.Г., Хилько А.И. Дифференциальная акустическая диагностика случайных неоднородностей океана // Акуст. журн. 1988. Т. 34. № 2. С. 285–289.

  25. Нечаев А.Г., Хилько А.И. Определение локальных характеристик океанических неоднородностей, распределенных вдоль акустической трассы // Акуст. журн. 1988. Т. 34. № 4. С. 694–699.

  26. Katsnelson B.G., Grigorev V., Badiey M., Lynch J.F. Temporal sound field fluctuations in the presence of internal solitary waves in shallow water // J. Acoust. Soc. Am. 2009. V. 126. № 1. P. EL41–EL48.

  27. Григорьев В.А., Кацнельсон Б.Г., Badiey M., Lynch J. Акустические эффекты, обусловленные взаимодействием мод при распространении звука в мелком море в присутствие внутренних солитонов // Сборник трудов XIX сессии Российского акустического общества. Т. 2. М.: ГЕОС, 2007. С. 183–186.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Акустический журнал

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал