針對北極冰層冰水界面具有小尺度粗糙界面的情況,給出由冰層造成的混響平均強度的理論預報公式。首先將北極冰層等效為具有粗糙界面的彈性介質,并且采用小粗糙度微擾理論在精細擬合粗糙度譜的基礎上,建立粗糙冰層的三維散射強度模型,然后建立三維雙基地聲吶幾何模型確定有效散射區(qū)域,最后給出雙基地冰下混響平均強度的估算公式,并在所擬合的粗糙度譜的情況下,利用該預報公式計算雙基地聲吶配置參數和海冰物理及聲學特性對冰下混響強度的影響算例。數值仿真表明該公式能夠估算出北極冰下雙基地聲吶產生的混響平均強度,并且分析出了時延、基線長度等聲吶配置參數和冰層聲速比、密度比等海冰物理參數會對混響強度造成的影響。聲吶的配置參數主要影響散射的有效面積,海冰的物理參數則影響著冰層的散射強度。其中,冰層聲速比不僅影響混響強度的大小,還會影響混響強度隨時間的衰減速度。

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【部分圖文】：

圖２粗糙冰層散射示意圖??

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圖３入射、散射掠射角與散射強度的關系??２冰下雙基地聲＿幾何模型??混響強度的大小一方面取決＿Ｔ＿散射強虔的強??

ｍｓ??聲?＿學?學?報??．２０２０?年??角Ｉ散射時，散射強度較弱＾上述觀象反映出了冰??層中剪甸波對散射強度的燦＿響。??（ａ）?＜ｊ）ｓ＝０ｏ??〇ｓＣ）??（ｂ）如＝９０。??圖３入射、散射掠射角與散射強度的關系??２冰下雙基地聲＿幾何模型??混響強度的大小一方面取決＿....

圖1對實驗數據的擬合

θs和θi分別是散射元處的散射角和入射角,φs為散射的方位角,散射示意圖如圖2所示。該式在物理上表示水中波數雖然相同,但是由于入射角角度和散射角度存在差異,界面表現(xiàn)出的粗糙程度也會不同。由于上節(jié)的粗糙度譜在波數范圍上受限,因此需滿足lg|ΔK|<-0.2,并且如果散射區(qū)域發(fā)生變化....

圖2粗糙冰層散射示意圖

圖1對實驗數據的擬合對于彈性理論,Aww的表達式為:

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