一种基于泄漏模态声波导特性的海冰厚度观测方法技术

本发明专利技术提供一种基于泄漏模态声波导特性的海冰厚度观测方法，通过推导冰水耦合状态下浮冰波导的频散方程，并基于复数空间峰值自搜索算法实现冰水耦合模型的逐一模态求解，获得对冰厚最为敏感的QS模态在全频段的频散曲线，规避传统求解算法全局搜根工作量大的弊端，将实测冰声信号中提取出的QS模态频散曲线与理论曲线对比即可确定海冰厚度，进而实现可持续、准确、易操作的海冰厚度测量。本发明专利技术可为其他极地海冰研究提供基础支撑，及时为极地航行、极地资源开发、冰下救援等作业任务提供必要信息。要信息。要信息。

【技术实现步骤摘要】
一种基于泄漏模态声波导特性的海冰厚度观测方法


[0001]本专利技术涉及一种基于冰层波导泄漏模态的海冰厚度观测方法，属于结构探测和极地声学


技术介绍

[0002]作为北极自然环境中最重要的组成部分，极地海冰是影响全球气候变化的重要因子，时刻作用于全球热平衡、温盐动态平衡、海洋水循环和大气环流。然而，源自于其多变的形成机理，北极海冰内部结构高度复杂：如冰内融洞、冰面融湖及冰面起伏等。现有卫星观测手段虽然能够较为精确的监测海冰覆盖面积及其变化，对于冰厚(特别是薄冰冰厚)的监测精度却十分有限，其他现有冰厚测量方法也都存在各自的局限性。这使冰厚这一重要的北极海冰参数成为了最难测量的地球物理参数之一。
[0003]常见的海冰厚度测量方法通常分为直接法和间接法。
[0004]直接法指冰面接触式测量，如钻孔测量方法，是传统冰区测厚常用方法。但由于海冰厚度的空间非均匀特征，单一海冰样本缺乏代表性。为了获得有效的区域性海冰厚度信息，需要在多个位置进行钻孔取样，其操作费时且危险性高。此外，回波式超声测冰厚方法是利用超声波在冰层内往返一次所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于泄漏模态声波导特性的海冰厚度观测方法，其特征在于：步骤如下：步骤一：根据极地野外作业环境参数评估海冰声参数并建立海冰声学模型；步骤二：基于上述极地海冰声学模型，结合弹性介质内动力学理论与冰水交界处流
‑
固耦合边界条件建立对应泄漏模态声波导理论模型；步骤三：基于复数空间峰值自搜索算法求解浮冰波导模型，获得QS模态的低频段频散曲线；步骤四：对比实测冰声信号中提取出的QS模态频散曲线和理论曲线，基于其相似度完成对海冰厚度的评估。2.根据权利要求1所述的一种基于泄漏模态声波导特性的海冰厚度观测方法，其特征在于：步骤二具体为：浮冰波导频散方程如下：其中，其中，式中，ρ1、c
l
、c
t
分别为海冰的密度、纵波波速、横波波速，h为海冰厚度，ρ2、c分别为海水的密度、纵波波速，k为行波波数，p、q、r均为与波速和波数相关的系数。3.根据权利要求1或2所述的一种基于泄漏模态声波导特性的海冰厚度观测方法，其特征在于：步骤三具体包括：(1)确定QS模态的初始根：固定频率f1＝f
max
后，在该频率QS模态对应波数值附近的二维波数复空间内确定零点；引入足够小的步长Δ，按照实部、虚部坐标轴将平面划分为若干网格，寻找特征函数绝对值的峰值点；为进一步提高零点准确度，在峰值点附近用新步长Δ'＝Δ/100寻找精确零点，作为第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇翔，马丁一，殷敬伟，谢志南，生雪莉，高家辉，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：