阮海林，楊燕明*，牛富強(qiáng)，文洪濤

(1.國(guó)家海洋局 第三海洋研究所，福建 廈門 361005)

基于Argo數(shù)據(jù)的呂宋海峽東部海域的會(huì)聚區(qū)特征分析

阮海林1，楊燕明1*，牛富強(qiáng)1，文洪濤1

(1.國(guó)家海洋局 第三海洋研究所，福建 廈門 361005)

利用2010-2013年的Argo浮標(biāo)觀測(cè)資料，對(duì)呂宋海峽東部海域(19°～23°N，123～127°E)的會(huì)聚區(qū)特征進(jìn)行綜合分析。研究結(jié)果如下：(1)呂宋海峽東部海域4個(gè)季節(jié)表面的聲速?gòu)拇笾列∫来螢橄募?、秋季、春季和冬季，夏季最大? 543.5 m/s，冬季最小為1 533.4 m/s；混合層深度從大到小依次為冬季、秋季、春季和夏季;(2)采用WOA13氣候態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)聲速剖面進(jìn)行深海延拓，獲得全海深的聲速剖面，分析4個(gè)季節(jié)的聲道特征。聲道軸深度和聲速較為穩(wěn)定，聲道軸深度在1 000～1 040 m之間，聲道軸處的聲速為1 482 m/s，4個(gè)季節(jié)的平均聲道厚度都超過(guò)4 500 m，利于會(huì)聚區(qū)形成;(3)研究區(qū)較易發(fā)生會(huì)聚現(xiàn)象，發(fā)生會(huì)聚現(xiàn)象概率高于50%的占70.6%；會(huì)聚現(xiàn)象的發(fā)生概率季節(jié)變化明顯，春季、冬季極易發(fā)生聲場(chǎng)的會(huì)聚現(xiàn)象，夏季最小;(4)運(yùn)用RAMGeo聲場(chǎng)模型對(duì)研究區(qū)4個(gè)季節(jié)的聲傳播損失進(jìn)行仿真，分析會(huì)聚區(qū)的季節(jié)變化特征。當(dāng)聲源深度100 m，接收深度10 m時(shí)，第一會(huì)聚區(qū)，離聲源的距離在61～64 km左右，夏季離聲源最近，春、冬季較遠(yuǎn)；會(huì)聚區(qū)寬度上，夏季最寬為10 km，春季最窄為4.6 km；會(huì)聚區(qū)增益分布特點(diǎn)與會(huì)聚區(qū)寬度剛好相反，春季最大為14.6 dB，夏季最小為8.5 dB。

呂宋海峽；東部海域；會(huì)聚區(qū)；聲速剖面；季節(jié)變化

1　引言

會(huì)聚現(xiàn)象是深海中特有的聲傳播特征，當(dāng)聲源和接收器位于聲道內(nèi)，向外發(fā)出的聲波會(huì)多次折回海面，形成高強(qiáng)度低失真度的環(huán)帶狀區(qū)域，稱為會(huì)聚區(qū)[1]。利用會(huì)聚區(qū)現(xiàn)象可實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)遠(yuǎn)程探測(cè)和定位、水下通訊、導(dǎo)航等，開(kāi)展會(huì)聚區(qū)特征研究，對(duì)海洋學(xué)研究、水聲設(shè)備研制和軍事等方面都有重大的意義[2]。

傳統(tǒng)上采用單點(diǎn)船測(cè)的聲速剖面，開(kāi)展深海會(huì)聚區(qū)研究，數(shù)據(jù)獲取不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、同步性和時(shí)空連續(xù)性差。利用Argo計(jì)劃(全球海洋實(shí)時(shí)觀測(cè)網(wǎng))提供的浮標(biāo)溫度、鹽度、壓力等資料[3]，獲得全時(shí)空的海洋聲速場(chǎng)，可對(duì)會(huì)聚區(qū)進(jìn)行全面研究。

本文選取呂宋海峽東部海域作為研究區(qū)，范圍為19°～23°N，123°～127°E，如圖1所示。該海域位于菲律賓海盆西部，西臨臺(tái)灣島、呂宋海峽和菲律賓群島，是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、軍事和政治價(jià)值極高的海區(qū)；該海域?qū)俑睙釒ШＱ笮詺夂颍臼⑿袞|北季風(fēng)，夏季盛行西南季風(fēng)；黑潮常年影響該海區(qū)，夏季臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，造成該海域具有特殊的海洋水文氣象特征；該海域水深大都在5 000 m以上，利于產(chǎn)生聲場(chǎng)會(huì)聚現(xiàn)象，所以選擇該海域進(jìn)行會(huì)聚區(qū)特征研究有重要的意義。

會(huì)聚區(qū)作為深海遠(yuǎn)程聲道中的一個(gè)特殊現(xiàn)象，諸多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了廣泛的研究。Hale較早在海上實(shí)驗(yàn)中觀察到深海會(huì)聚現(xiàn)象[1]，其他研究學(xué)者也通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和理論分析驗(yàn)證了深海會(huì)聚區(qū)的存在，并分析了會(huì)聚區(qū)的特征[4—9]。會(huì)聚區(qū)的形成及特性與海洋環(huán)境密切相關(guān)，有學(xué)者分析了不同聲速垂直結(jié)構(gòu)類型、海洋鋒、海洋中尺度渦等環(huán)境影響下的會(huì)聚區(qū)特征的變化[10—12]，也有學(xué)者利用會(huì)聚區(qū)特征確定聲源的位置等參數(shù)[13—14]。綜上，對(duì)會(huì)聚區(qū)的研究較多，但對(duì)一個(gè)海域的會(huì)聚區(qū)的發(fā)生概率、季節(jié)變化等綜合研究還較少，本文利用Argo數(shù)據(jù)對(duì)呂宋海峽東部海域開(kāi)展會(huì)聚區(qū)的綜合研究，包括聲道特征、會(huì)聚區(qū)出現(xiàn)概率、會(huì)聚區(qū)特征的季節(jié)變化等。

圖1　呂宋海峽東部海域及Argo剖面資料分布Fig.1　The east of Luzon strait and the distribution of argo profiles

2　資料來(lái)源與方法

2.1資料

本研究所用的Argo資料是由中國(guó)Argo實(shí)時(shí)資料中心提供的研究區(qū)2010年1月至2013年12月的數(shù)據(jù)產(chǎn)品。期間有42個(gè)Argo浮標(biāo)在研究區(qū)進(jìn)行溫鹽剖面觀測(cè)，共獲取825條剖面數(shù)據(jù)，如圖1所示，藍(lán)線框中一個(gè)黑點(diǎn)代表一條溫、鹽剖面數(shù)據(jù)。Argo的剖面浮標(biāo)觀測(cè)精度：壓力(深度)±5×104Pa，溫度±0.005℃和鹽度±0.01[15]。在海洋中，溫度每增高1℃，聲速增加5 m/s；鹽度每增加1，聲速增加1.14 m/s；深度每增加100 m，聲速增加1.75 m/s[16]。因此，Argo的溫度、鹽度、深度觀測(cè)誤差對(duì)聲速值的影響分別為：0.025 m/s、0.011 4 m/s、0.087 5 m/s，綜合這3項(xiàng)的聲速轉(zhuǎn)換誤差為0.09 m/s，滿足聲場(chǎng)分析需要的聲速精度。

由于Argo浮標(biāo)最多觀測(cè)到2 000 m深度，難以全面描述研究區(qū)聲道特征及滿足會(huì)聚區(qū)聲場(chǎng)預(yù)報(bào)需要的聲速剖面。據(jù)此，我們采用美國(guó)國(guó)家海洋資料中心(NODC)提供最新的WOA13氣候態(tài)數(shù)據(jù)[17]對(duì)Argo獲得的聲速剖面進(jìn)行深海方向上的延拓。WOA13是根據(jù)1955—2012年的歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)Levitus客觀分析方法得到的數(shù)據(jù)集，其中季平均和年平均的溫、鹽剖面資料空間分辨率為1°×1°，觀測(cè)深度為0～5 500 m，分為102層。

研究區(qū)的地形數(shù)據(jù)采用美國(guó)國(guó)家大氣海洋局(NOAA)提供的ETOPO-1高分辨率海深資料，分辨率為1′。

2.2方法

首先，對(duì)研究區(qū)Argo資料獲得的經(jīng)質(zhì)控后的溫、鹽剖面數(shù)據(jù)集，采用聯(lián)合國(guó)教科文組織(UNESCO)推薦的Chen&Millero聲速經(jīng)驗(yàn)算法[18]提取聲速剖面，通過(guò)Akima插值法[19]對(duì)聲速剖面進(jìn)行垂向插值，獲得間隔為2 m的標(biāo)準(zhǔn)層化的聲速剖面，分析4個(gè)季節(jié)的聲速剖面特征。

其次，對(duì)研究區(qū)的聲速剖面采用WOA13氣候態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行深海方向上的延拓。當(dāng)Argo浮標(biāo)所在的水深超過(guò)5 500 m時(shí)，5 500 m以深部分，假設(shè)溫度、鹽度不變，只是壓力增加，通過(guò)海水聲速公式獲得全海深的聲速剖面。統(tǒng)計(jì)分析4個(gè)季節(jié)的聲道特征，分析研究區(qū)會(huì)聚現(xiàn)象出現(xiàn)的概率。

最后，采用基于拋物方程的RAMGeo聲場(chǎng)預(yù)報(bào)模型[20]對(duì)研究區(qū)進(jìn)行聲傳播損失仿真，提取研究區(qū)4個(gè)季節(jié)的會(huì)聚區(qū)距離、寬度和增益等特征量，分析季節(jié)變化。RAMGeo模型對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，計(jì)算精度比射線模型高，與耦合簡(jiǎn)正波相比又有計(jì)算速度快等優(yōu)勢(shì)[21]，適合分析研究區(qū)聲場(chǎng)特征，特別是會(huì)聚區(qū)的特征。

3　聲速剖面季節(jié)變化特征

本文將一年劃分成春(3-5月)、夏(6-8月)、秋(9-11月)、冬(12-2月)四季，對(duì)研究區(qū)經(jīng)過(guò)Akima插值的聲速剖面進(jìn)行季節(jié)內(nèi)平均，獲得4個(gè)季節(jié)的平均聲速剖面(圖2)。從圖中可見(jiàn)，研究區(qū)的聲速剖面為典型的深海聲速垂直結(jié)構(gòu)[22]，可分為3層：混合層、躍變層和深海等溫層?；旌蠈?，主要受海面的冷熱交換和風(fēng)浪的攪拌作用，水溫在海表面以下一定深度內(nèi)保持穩(wěn)定，層中聲速因深度增大呈現(xiàn)弱的正梯度結(jié)構(gòu)，該層受季節(jié)變化最顯著。在混合層以下，隨著深度增加，海水溫度急劇降低，對(duì)應(yīng)的聲速剖面上，出現(xiàn)一個(gè)負(fù)梯度的聲速層，該層為躍變層。隨著水深繼續(xù)增大，到一定深度上溫鹽基本不變，形成深海等溫層，該層由于深度增加，聲速表現(xiàn)為正梯度，深海等溫層受季節(jié)影響最小。躍變層和深海等溫層中間的聲速最小值處為聲道軸。

由圖2可知，呂宋海峽東部海域4個(gè)季節(jié)表面的平均聲速大小依次為夏季、秋季、春季和冬季，夏季最大為1 543.5 m/s，冬季最小為1 533.4 m/s，兩者相差10 m/s。從4個(gè)季節(jié)平均聲速剖面獲得的混合層深度從大至小依次為冬季、秋季、春季和夏季，冬季達(dá)到50 m，夏季為4 m；躍變層，4個(gè)季節(jié)變化趨勢(shì)一致，在1 000 m深度附近4個(gè)季節(jié)的聲速均達(dá)到最小，說(shuō)明聲道軸位置隨季節(jié)變化較小，4個(gè)季節(jié)的聲道軸聲速約為1 482 m/s；在深海等溫層，從一定深度開(kāi)始，4個(gè)季節(jié)的平均聲速基本一樣。

圖2　呂宋海峽東部海域4個(gè)季節(jié)的平均聲速剖面Fig.2　The mean sound-speed profile of the four seasons in the east of Luzon Strait

圖3　聲道特征量示意圖Fig.3　The instruction chart of the features in sound channel

4　聲道特征及會(huì)聚區(qū)出現(xiàn)概率

4.1聲道特征

采用WOA13氣候態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)研究區(qū)Argo資料獲得的所有溫鹽剖面進(jìn)行深海方向的延拓。延拓方法是采用WOA13季節(jié)平均的溫鹽網(wǎng)格數(shù)據(jù)，根據(jù)季節(jié)劃分和空間最近原則，對(duì)所有的溫鹽剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行深海方向上的延拓，當(dāng)Argo浮標(biāo)所在的水深超過(guò)5 500 m時(shí)，5 500 m以深部分假設(shè)溫度、鹽度不變，只是壓力增加，獲得全海深的溫鹽剖面。最后采用Chen&Millero算法，把所有經(jīng)延拓后的溫鹽剖面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為聲速剖面。

計(jì)算所有經(jīng)延拓后的聲速剖面的聲道特征量，包括聲道軸深度、聲道軸的聲速、聲道厚度、深度余量。聲道軸的聲速是整條聲速剖面中聲速的最小值；聲道軸聲速對(duì)應(yīng)的深度位置就是聲道軸；聲道厚度是表面聲速最大值處和深海中與表面聲速最大值相等的聲速所在的位置之間的水層深度；深度余量是聲道厚度層以下到海底之間的水層厚度，聲道特征量示意圖如圖3所示。

按季節(jié)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得各季節(jié)的聲道特征量的平均值，如表1所示。由表1可見(jiàn)，聲道軸深度變化不大，約在1 000～1 040 m之間，夏季最大，春季、冬季最??；4個(gè)季節(jié)的聲道軸處的聲速基本相同，約為1 482 m/s；4個(gè)季節(jié)的平均聲道厚度都超過(guò)4 500 m，利于深海會(huì)聚區(qū)形成。

表1　各季節(jié)聲道特征量的平均值

4.2會(huì)聚區(qū)出現(xiàn)概率

形成會(huì)聚區(qū)的條件是聲源和接收器兩者必須都置于聲道內(nèi)，并且海水的深度必須足夠大，即滿足一定的深度余量(海底深度與折回聲線最小深度之差)，以便聲線在水下發(fā)生折射、反轉(zhuǎn)而返回海表形成會(huì)聚區(qū)；當(dāng)深度較小時(shí)，聲線會(huì)被海底吸收和反射，抑制了會(huì)聚區(qū)的發(fā)生。深度余量可通過(guò)聲速剖面結(jié)構(gòu)計(jì)算獲得，會(huì)聚區(qū)能否發(fā)生主要看海區(qū)的深度余量是否大于或等于最小深度余量，會(huì)聚區(qū)的發(fā)生情況隨深度余量的變化而變化。Hanrahan給出了平均深度余量與會(huì)聚區(qū)發(fā)生概率的關(guān)系[23]，繪出關(guān)系曲線圖(圖4)。

圖4　會(huì)聚區(qū)發(fā)生概率與深度余量的關(guān)系曲線Fig.4　The relation between probability of occurrence convergence zone and depth-excess

本文計(jì)算了研究區(qū)經(jīng)深海延拓后每條聲速剖面的深度余量，根據(jù)圖4深度余量與會(huì)聚區(qū)發(fā)生概率的關(guān)系曲線，獲得研究區(qū)發(fā)生聲場(chǎng)會(huì)聚現(xiàn)象的概率分布，并按季節(jié)分別統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示，從表可知，研究區(qū)發(fā)生會(huì)聚現(xiàn)象的概率高于50%的占70.6%，會(huì)聚現(xiàn)象的發(fā)生概率分布季節(jié)變化較為明顯，四季發(fā)生聲場(chǎng)會(huì)聚現(xiàn)象高于50%的概率占比分別為90.5%、47.7%、65.0%、85.7%，說(shuō)明春季、冬季極易發(fā)生聲場(chǎng)的會(huì)聚現(xiàn)象，秋季次之，夏季概率最小。

表2　研究區(qū)會(huì)聚區(qū)發(fā)生概率分布Tab.2　The distribution of convergence zone occurrence probability

5　會(huì)聚區(qū)特征季節(jié)變化

采用WOA13氣候態(tài)數(shù)據(jù)集對(duì)研究區(qū)春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)的平均聲速剖面進(jìn)行深海方向上的聲速延拓，延拓到研究區(qū)的平均深度5 500 m，把4個(gè)季節(jié)的聲速剖面分別輸入RAMGeo模型中進(jìn)行聲場(chǎng)傳播損失仿真試驗(yàn)，獲取會(huì)聚區(qū)特征量。模式采用的參數(shù)如下：聲源頻率100 Hz，聲源深度100 m，海水密度1 024 kg/m3，海底聲速1 520 m/s，海底吸收系數(shù)1.17 dB/λ，傳播距離200 km。

圖5給出了春季平均聲速剖面及RAMGeo模型預(yù)報(bào)的聲傳播損失圖，從圖中可見(jiàn)在200 km傳播范圍內(nèi)，有3個(gè)明顯的聲場(chǎng)會(huì)聚區(qū)。根據(jù)仿真結(jié)果，提取接收深度10 m時(shí)的傳播損失，圖6為春季10 m接收深度的聲傳播損失曲線，提取會(huì)聚區(qū)的距離、寬度和增益3個(gè)特征量。獲得4個(gè)季節(jié)當(dāng)接收深度為10 m時(shí)的前3個(gè)會(huì)聚區(qū)的特征量，如表3所示。從表3可知，第一會(huì)聚區(qū)，離聲源的距離在61～64 km左右，秋季離聲源最近，春、冬季較遠(yuǎn)；會(huì)聚區(qū)寬度上夏季最寬為10 km，春季最窄為4.6 km；會(huì)聚區(qū)增益分布特點(diǎn)與會(huì)聚區(qū)寬度剛好相反，春季最大為14.6 dB，夏季最小為8.5 dB，季節(jié)變化較為明顯。第二、第三會(huì)聚區(qū)的距離4個(gè)季節(jié)較為接近，寬度和增益的季節(jié)變化與第一會(huì)聚區(qū)一致，春季和冬季的會(huì)聚區(qū)增益明顯比夏季和秋季強(qiáng)。

圖5　春季聲速剖面及傳播損失圖Fig.5　The sound-speed profile and sound propagation loss in spring

圖6　春季10 m接收深度的傳播損失曲線Fig.6　The sound propagation loss in spring when the receiver depth is 10 m

季節(jié)第一會(huì)聚區(qū)第二會(huì)聚區(qū)第三會(huì)聚區(qū)距離/km寬度/km增益/dB距離/km寬度/km增益/dB距離/km寬度/km增益/dB春季63746146126664179189568198夏季624100851259921041896105110秋季6178510512481141091914135113冬季638521421269721701899100188

6　結(jié)論

本文利用2010—2013年的Argo浮標(biāo)觀測(cè)資料對(duì)呂宋海峽東部海域的會(huì)聚區(qū)特征進(jìn)行綜合研究，得到如下結(jié)論：

(1)呂宋海峽東部海域4個(gè)季節(jié)表面的聲速?gòu)拇笾列∫来螢橄募?、秋季、春季和冬季?個(gè)季節(jié)的混合層深度從大至小依次為冬季、秋季、春季和夏季。

(2)采用WOA13氣候態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)Argo溫鹽剖面進(jìn)行深海延拓，獲得全海深的聲速剖面，分析4個(gè)季節(jié)的聲道特征。研究區(qū)聲道軸深度和聲速較為穩(wěn)定，聲道軸深度在1 000～1 040 m之間，聲道軸處的聲速為1 482 m/s，4個(gè)季節(jié)的平均聲道厚度都超過(guò)4 500 m，利于會(huì)聚區(qū)形成。

(3)呂宋海峽東部海域易發(fā)生會(huì)聚區(qū)現(xiàn)象，發(fā)生深海會(huì)聚現(xiàn)象概率的季節(jié)變化很明顯，春季、冬季發(fā)生會(huì)聚現(xiàn)象概率高于50%的占比分別為90.5%、85.7%，秋季、夏季的占比分別為65.0%、47.7%。

(4)當(dāng)聲源深度100 m，接收深度10 m時(shí)，呂宋海峽東部海域第一會(huì)聚區(qū)，離聲源的距離，秋季離聲源最近，春季、冬季較遠(yuǎn)；會(huì)聚區(qū)寬度，夏季最寬，春季最窄；會(huì)聚區(qū)增益分布特點(diǎn)與會(huì)聚區(qū)寬度剛好相反，春季最大，夏季最小，故進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)定位時(shí)可利用的會(huì)聚區(qū)探測(cè)區(qū)域夏季最大，春季最小，探測(cè)強(qiáng)度則剛好相反。第二、第三會(huì)聚區(qū)的距離4個(gè)季節(jié)較為接近，寬度和增益的季節(jié)變化特征與第一會(huì)聚區(qū)一致，春季和冬季的增益明顯強(qiáng)于夏季和秋季。

[1]Hale F E. Long range sound propagation in the deep ocean[J]. Journal of the Acoustical Society of America，1961，33(4):456-464．

[2]黃建沖，黃企洲.南海東北部海區(qū)聲速分布特征[J].熱帶海洋，1986，5(2):67-72．

Huang Jianchong，Huang Qizhou. Distributions of acoustic velocity of sea water in northeast South China Sea[J]. Tropic Oceanology，1986，5(2):67-72．

[3]朱伯康，許建平.國(guó)際Argo計(jì)劃執(zhí)行現(xiàn)狀剖析[J].海洋技術(shù)，2008，27(4):102-114．

Zhu Bokang，Xu Jianping. Analysis of the global Argo project implementation[J]. Ocean Technology，2008，27(4):102-114．

[4]Urick R J.Caustics and convergence zones in deep-water sound transmission[J]. Journal of the Acoustical Society of America，1965，38(2):348-358．

[5]Urick R J，Lund G R. Coherence of convergence zone sound[J]. Journal of the Acoustical Society of America，1967，43(4):723-729．

[6]張仁和.水下聲道中的反轉(zhuǎn)點(diǎn)會(huì)聚區(qū)(I)簡(jiǎn)正波理論[J].聲學(xué)學(xué)報(bào)，1980(1):28-42．

Zhang Renhe. Turining-point convergence-zones in underwater sound channel(I) A normal-mode theory[J]. Acta Acustica，1980(1):28-42．

[7]張仁和.水下聲道中的反轉(zhuǎn)點(diǎn)會(huì)聚區(qū)(II)廣義射線理論[J].聲學(xué)學(xué)報(bào)，1982(2):75-87．

Zhang Renhe. Turnning-point convergence-zones in underwater sound channel(II) A generalized ray theory[J].Acta Acustica，1982(2):75-87．

[8]龔敏，肖金泉，王孟新，等.南海深海聲道中反轉(zhuǎn)點(diǎn)會(huì)聚區(qū)的實(shí)驗(yàn)研究[J].聲學(xué)學(xué)報(bào)，1987，12(6):417-423．

Gong Min，Xiao Jinquan，Wang Mengxin，et al. Experimental study of the turnning-point convergence zones in the deep ocean of the South China Sea[J]. Acta Acustica，1987，12(6):417-423．

[9]Guan D H，Zhang R H，Sun Z G，et al. Spatial coherence of sound in convergence zones and shallow zones in the South China[J]. Journal of the Acoustical Society of America，1998，103(5):2856．

[10]張旭，張永剛.聲速垂直結(jié)構(gòu)變化引起的匯聚區(qū)偏移[J].海洋科學(xué)進(jìn)展，2010，28(3):311-317．

Zhang Xu，Zhang Yonggang. Effects of sound-speed profiles on convergence zone shift[J]. Advances in Marine Science，2010，28(3):311-317．

[11]李玉陽(yáng)，笪良龍，晉朝勃，等. 海洋鋒對(duì)深海會(huì)聚區(qū)特征影響研究[J].聲學(xué)技術(shù)，2010，29(6):78-79．

Li Yuyang，Da Lianglong，Jin Chaobo，et al. Research on the effects of ocean front on characteristics of convergence zone[J]. Technical Acoustics，2010，29(6):78-79．

[12]張旭，張健雪，張永剛，等.南海西部中尺度暖渦環(huán)境下匯聚區(qū)聲傳播效應(yīng)分析[J].海洋工程，2011，29(2): 83-91．

Zhang Xu，Zhang Jianxue，Zhang Yonggang，et al. Effects of acoustic propagation in convergence zone under a warm eddy environment in the western South China Sea[J]. Ocean Engineering，2011，29(2):83-91．

[13]趙申?yáng)|，宋志杰，趙海彬.穿越深海會(huì)聚區(qū)的聲源定位方法研究[J].應(yīng)用聲學(xué)，2004，4：35-39．

Zhao Shendong，Song Zhijie，Zhao Haibin. Source localization traversing convergence zones[J]. Journal of Applied Acoustics，2004，4：35-39．

[14]郭李，宋志杰，王良.基于深海會(huì)聚區(qū)聲強(qiáng)匹配處理的聲源定位方法[J].聲學(xué)技術(shù)，2012，31(3):277-281．

Guo Li，Song Zhijie，Wang Liang. A method of sound localization based on matching the sound intensityin deep-sea convergence zone[J]. Technical Acoustics，2012，31(3):277-281．

[15]劉增宏，許建平，修義瑞，等.參考數(shù)據(jù)集對(duì)Argo剖面浮標(biāo)鹽度觀測(cè)資料校正的影響[J].海洋預(yù)報(bào)，2006，23(4)：1-12．

Liu Zenghong，Xu Jianping，Xiu Yirui，et al. The effect of reference dataset on calibration of Argo profiling float salinity data[J]. Marine Forecasts，2006，23(4):1-12．

[16]馮士筰，李鳳岐，李少菁.海洋科學(xué)導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社，1999．

Feng Shizuo，Li Fengqi，Li Shaojing. An introduction to Marine Science[M]. Beijing: Higher Education Press，1999．

[17]Ocean Climate Laboratory(NODC).World Ocean Atlas 2013 Product Documentation[M].Silver Spring,MD,2013．

[18]Fofonoff P，Millard R C.Algorithms for computation of fundamental properties of seawater[R]. Paris: UNESCO Tech Pap in MAR SCI，1983，44：1-53．

[19]Akima. A new method of interpolation and smooth curve fitting based on local procedures[J]. Journal of the Association for Computing Machinery，1970，17：589-602．

[20]Collins M D. A split-step pade solution for the parabolic equation method[J].Journal of the Acoustical Society of America，1993(4):1736-1742．

[21]王光旭，彭朝暉，王魯軍.寬帶RAM模型在對(duì)稱多處理器集群上的并行設(shè)計(jì)[J].聲學(xué)技術(shù)，2011，30(3):284-288．

Wang Guangxu，Peng Zhaohui，Wang Lujun. Parallel computation of RAM model on SMP cluster[J]. Technical Acoustics，2011，30(3):284-288．

[22]笪良龍.海洋水聲環(huán)境效應(yīng)建模與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社，2012．

Da Lianglong. Modeling and Application of Underwater Acoustic Environmental Effect[M]. Beijing：Science Press，2012．

[23]Hanrahan J J. Predicting Convergence zone formation in the deep ocean[M]//Progress in Underwater Acoustics. New York: Springer-Verlag，1987：361-370．

Analysis the characteristics of convergence zone in the east of Luzon Strait based on Argo data

Ruan Hailin1，Yang Yanming1，Niu Fuqiang1，Wen Hongtao1

(1.ThirdInstituteofOceanography，StateOceanicAdministration，Xiamen361005，China)

Argo data from 2010 to 2013 was used to analyze the convergence zone’s features in the east of Luzon strait(19°～23°N，123°～127°E). The results as shows: (1)The acoustic velocity near ocean surface in seasons were ranked from large to small: summer，autumn，spring and winter. The maximum acoustic velocity is 1 543.5 m/s in summer while the minimum is 1 533.4 m/s in winter. The mixed layer depth in seasons were ordered from large to small as followed: winter，autumn，spring and summer. (2)The WOA13 climatological data was used to prolong the sound velocity profiles to seafloor. Analysis the features of sound channel in seasons.The depth and sound velocity of sound channel axis were stabilized. The depth was in 1 000 to 1 040 m，the sound velocity of sound channel axis is 1 482 m/s. The length of sound channel more than 4 500 m in all four seasons，it was beneficial to formed convergence zone. (3)The study area formed convergence zone surely，the probability which is more than 50% accounted for 70.6%. The occurrence probability of convergence zone was seasonal variation significantly，spring and winter is more likely to formed，summer is least. (4)The RAMGeo acoustic forecast model was used to simulate the four seasons’ acoustic transmission loss in the east of Luzon strait，obtained the seasonal variation of the convergence zone in the study area. While the source depth is 100 m，the receiver depth is 10 m: the first convergence zone，the distance from sound source is 61 to 64 km，the nearest distance is in summer，while the farther is in spring and winter. The convergence-wide，the maximum is 10 km in summer，while the minimum is 4.6 km in spring. The distribution of convergence-gains is opposite with convergence-wide in seasons，the strongest is 14.6 dB in spring，while the least is 8.5 dB in summer．

east of Luzon Strait;convergence zone; sound speed profile; seasonal variation

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.07.008

2014-10-08；

2015-03-15。

國(guó)家海洋局第三海洋研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資助項(xiàng)目(海三科2011008，海三科2014018)。

阮海林(1985—)，男，福建省仙游縣人，助理研究員，從事海洋遙感研究。E-mail:ruanhailin@tio.org.cn

*通信作者：楊燕明(1966—)，研究員，從事海洋聲學(xué)研究。E-mail:yangyanming@tio.org.cn

P733.2

A

0253-4193(2015)07-0078-07

阮海林，楊燕明，牛富強(qiáng)，等. 基于Argo數(shù)據(jù)的呂宋海峽東部海域的會(huì)聚區(qū)特征分析[J]. 海洋學(xué)報(bào)，2015，37(7): 78-84，

Ruan Hailin，Yang Yanming，Niu Fuqiang，et al. Analysis the characteristics of convergence zone in the east of Luzon Strait based on Argo data[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(7): 78-84，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.07.008