İklim değişikliği, dünyanın okyanuslarını, yükselen deniz seviyelerinin ve mercan atıcılarının ötesinde genişletilmesinin yollarını yeniden şekillendiriyor. Daha az görünürken operasyonel olarak kritik dönüşümler, su dalgalarının hız ve yolu temel olarak değiştirildi.Bu makale, iklim değişikliğinin tüm temel olarak etkilenen mekanizmaları inceliyor, deniz operasyonlarının ortaya çıkardığı tahmin edilebilir bir şekilde, okyanus sıcaklıklarının yükselmesi, deniz kirliliğinin yükselmesi ve su kaynaklarının artması gibi, okyanusların yükselmesi, deniz dalgalarının hız ve yol göstericilerinin hızlarının azaltılması.

Sonar ve Sound Propagation Underwater

Sonar – acronym forurFLT:0)SO))[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ

Ses daha sıcak, tuzlu ve daha yüksek basınçlı sularda daha hızlı seyahat eder. Tipik olarak, ses hızının yükselmesi veya azalttığı katmanlar oluşturabilir. Bu katmanlar akustik enerjinin tuzağa düşürdüğü ve binlerce kilometreye kadar yayılabilir. Bunların en ünlüsü, sıcaklık ve selam kanalıdır (SOF kanalı)

Doğal sıcaklık-salinity-bas dengesine herhangi bir kesinti ses hızı profilini değiştirecek, potansiyel olarak bu doğal kanallarını zayıflatacak veya değiştirmek olacaktır. Bu değişiklikler, bir ısınma okyanusunda sonar performansını tahmin etmek için önemlidir.

İklim Değişikliği Nasıl İklim Değişikliğinin Okyanus Koşulları Sound Propagation ile İlişkili

İklim Değişikliği Üzerine Hükümetlerarası Panel (IPCC), küresel okyanusun 1970'lerden beri antropojenik ısınmadan% 90'dan fazlasını emdiğini bildiriyor. Bu ısıyı doğrudan akustik yayılımı etkileyen birkaç nedensel etkisi tetikledi:

  • [FONT:0) Deniz yüzeyi sıcaklıklarını yükseltin:[DÜT:1) Üst okyanus tabakaları, birçok bölgede sıcaklık gradyanını dikmekten daha hızlı ısıtılır.
  • [FONT:0]Freshening from ice melt.: glaciers ve kutup buz kaplarından gelen erikanlar, özellikle de Grönland'da yüzeysel ve çevrede salinity azaltır.
  • [FONT:0) stratification'deki değişiklikler: Iklim, taze yüzey suyu daha istikrarlı, daha sağlam bir üst okyanus yaratır, karıştırmayı ve sıcaklık ve selamlamanın dikey dağılımını etkiler.
  • [FONT:0)Ocean asitleştirme: [Dönüşük CO2 seviyeleri düşük frekanslı sesin deniz suyundaki absültüğünü etkileyebilir, ancak etki sıcaklık ve selamlığa ikincildir.

Bu değişimler üniforma değildir: Arctic gibi bazı bölgeler dramatik değişiklikler yaşarken, diğerleri de daha kademeli ama kalıcı ısınmayı görürler. net sonuç, ses hızı profillerinin küresel bir yeniden tanımlanmasıdır, önemli yerel değişikliklerle.

Iklim Okyanus ve Doğrudan Etkisi Ses Hız

Deniz yüzeyi sıcaklıkları, 20. yüzyılın başlarından beri on yıl içinde yaklaşık 0.13 °C artış gösterdi, son yıllarda hızlanan ısılarda, ortalama 4.0-4.5 m / her 1°C artış hızı (örneğin tipik okyanus sıcaklıkları), yüksek tabakalarda ses hızında belirgin bir artış yaratabilir.

Komplike tabakasının sığ olduğu bölgelerde, yüzeysel bir yüzeyin ısıtılması, belirli bir yerde hangi senaryonun yüksek çözünürlüklü bir şekilde kontrol edilmesi gerektiğini tahmin edebilir. Conversely, inversiyon tabakaları biçiminde, ses bir yüzeyde kapanabilir, aktarılabilir.

Buz Melt ve Alternatif Ön Bildirimden Maaş Değişiklikleri

İklim modelleri, yüksek çözünürlük okyanuslarının, buz tabakalarından ve buz tabakalarından uzaklaşmak için taze hale gelmesi nedeniyle proje haline gelecektir: örneğin, Beaufort Gyre in Arctic, deniz buzullarından ve nehirden gelen büyük bir miktar taze su kaybı meydana gelir. Freshwater, tuzlu sudan daha az yoğun ve farklı ses hızına sahiptir: 1 pratik olarak 1 m / 1 oranındaki artışlar.

Bu tazeleme genellikle keskin bir yarıkır yaratır - güçlü bir gradient in salinity with deep – bu, rüzgara dayalı dalgalar çevrenin gürültüyü ürettiği buzdan daha yüksek bir gürültü anlamına gelir.

Sound Speed Profilleri ve Akoustic Propagation

Sıcaklık ve ses hızı profilleri üzerinde tazelemenin birleşik etkisi karmaşık ve bölge bağımlıdır. Örneğin, modeller, ses kanalı ekseninin yüksek okyanustan daha hızlı hale geldiğini gösteriyor. A sığer eksen, akustik enerjinin daha yüksek bir derinlikte kapandığını gösteriyor, bu da derin deniz denizaltıları için algılama aralığını azaltabilir veya kaynak ve alıcı derinliklerine bağlı olarak yüzeysel derinlikleri artırmak.

Bir kritik konsept, söğütsel derinlikte - aşağıdaki derinlik yüzey değerini aşıyor, doğu Pasifik'in üst 500 metresinde derin bir yükselişe izin veriyor, son 30 yılda kritik derinlik daha belirgin hale gelebilir, daha belirgin bir şekilde yayılan akustik iletişim ve navigasyon. Araştırma, [Döneticiler”) WorFLT:3Down, [Döneticileri [Düşükümeden 500 metrede yüksek hıza izin veriyor).

Ek olarak, iç dalgaların varlığı - yüksek frekanslı sonlu arayüzler boyunca yayılan dalgalar - algılama algoritmalarında artan yanlış alarm oranlarına neden olur.Bu iç dalgalar, yüksek frekanslı boylarda yüksek frekanslı bir fark yaratmada hızlı dalgalanmalar sağlar.

Arcticlification: Most Dramatic Case

Bölge, Güney'in Arctic'den daha fazla akustik etkisini abartmıyor. Arctic neredeyse dört kez küresel ortalama, ESFLT olarak bilinen bir fenomendir:0)Arctic amplification). Deniz buz boyutu 1970'lerden bu yana yaklaşık% 13 azaldı ve kalan buz örtüsü iki akustik etkisi vardır:

  1. [FONT:0)Yerel Ortam Gürültü: [Döntilmiş Dalgalar ve fırtınalar, yüksek arka plan gürültü seviyelerini oluşturmak için, 100 Hz'den 10 kHz'ye kadar frekans aralığında maskeleme sinyalleri sağlar.
  2. [FONT:0) Hedeflemedeki değişiklikler: Buz kanını ortadan kaldıran ve Arctic Ocean genellikle buzun altında bulunur.

Okyanus akustik tomografisi kullanarak son zamanlarda yapılan çalışmalar, ilk 100 metrede değişen ses iletim özelliklerinin tahmin edilen modellerden daha hızlı değiştiğini göstermiştir. Beaufort Sea, örneğin, bu bölgedeki deniz operasyonlarında %30 artış yaşadı, daha önce güvenilir akustik yollar, öncelikle üst 100 metrede değişen ses hız profilleri nedeniyle ()Ballard et al.

Deniz Sonar ve Denizaltı Tespiti için Örnekler

Askeri oğul sistemleri – hull-toped, towed dizi veya sonobuoys bağımsız olarak - tespit aralıkları ve yanlış alarm oranları tahmin etmek için doğru çevresel bilgiye bağlıdır. Yukarıda belirtilen değişiklikler önemli operasyonel belirsizlikler tespit edilmiştir:

  • [FONT:0)Redüktör algılama aralıkları yüzeydeki düktörlerde sıralanır:[Dönetici:0) Kombine ısıtılması, yüzeyin derinliğini azaltabilir.Geçmiş onlarca kilometre boyunca seyahat edecek olan Signals, birkaç kilometre içinde kaybolabilir.
  • [FONT:0)Altered yakınlık bölgesi modelleri: Convergence bölgeleri – yüzeye geri döndükleri yerde – ses kanal değişiklikleri olarak aralık ve genişlikte değişebilir. Örneğin, ilk yakınlaşma bölgesi 30-35 km aralığından 25-40 km'a kadar hareket edebilir, hedef yerelleştirme.
  • [FONT:0) Pasif oğulda zorluk uyandırdı: Ortam gürültülerinde değişiklikler (varıştan, rüzgardan ve biyolojik kaynaklardan) değişen propagasyon yollarıyla birlikte, a denizaltının sessiz avantajlarını sınıflandırmak daha zor hale gelebilir.

Bu zorluklar varsayımsal değildir. ABD Donanması Gemi Araştırma Ofisi, gelişmekte olan ses hız profilleri üzerinde gerçek zamanlı veriler toplamak ve taktik karar yardımcılarına dahil olmak üzere birden fazla alan deneyi finanse etmiştir.

Ticari ve Araştırma Uygulamaları: Echo Sounders ve Fisheries Acoustics

Deniz operasyonlarının ötesinde, ticari balıkçılar ve okyanusografik araştırma, sabit bir ses hızı varsayımına (tipik olarak 1500 m /s) güveniyorsa, ölçülen derinlikteki hatalar sıcak yüzey sularında% 5'i geçebilir - derinlik ölçümlerinin ve balık biyokütlelerinin doğruluğunu doğrudan etkiler.

Balıklar akustik için, balıkların hedef gücü - olayın ne kadarı yanılır - Atlantik'teki sıcaklık bağımlısı.Araştırmalar, hedef kuvvetin su sıcaklığında 1-2 dB'ye göre değişebilir ().Simmonds ve MacLennan, 2005).

Adaptasyon Stratejileri ve Teknolojik Yanıtlar

Sonar topluluğu, değişen bir okyanusta performans sağlamak için aktif olarak gelişmektedir. Bu stratejiler üç kategoriye girer: çevresel izleme, adaptif sinyal işleme ve sağlam sistem tasarımı.

Gerçek Zamanlı Çevre Karakterizasyonu

Doğru sonar performans tahmini ses hızı profilinin güncel bilgilerini gerektirir. Okyanussal sensörlerin entegrasyonu - sıcaklık, selamlama ve baskı (CTD) profilleyiciler - sonar platformları gerçek zamanlı olarak standart hale gelir. AUVs) ve akustik modemlerle donatılmış glifler, bir işlem alanı üzerinde sık sık dikey profiller sağlayabilir. Veriler, oğlunun kirişlerini güncelleyen hız modellerine kadar değişebilir.

Uydu uzaktan algılama deniz yüzeyi sıcaklığı ve altimetri aynı zamanda istatistiki ilişkiler yoluyla subsurface yapısını da yapabilir. Örneğin, [[Üyetim:0)NASA ECCO) (Lokülasyon ve iklimini korkutucu bir şekilde sindirmek) projesi akustik yayılım modelleri kullanmak için kullanılabilir.

Adaptif Signal Processing

Modern dijital oğlum sistemleri, sinyal frekansı, pul uzunluğu ve kiriş desenlerini çevresel geri bildirime dayanan bir şekilde ayarlayabilir. Sistem, aşırı derecede refraksiyona neden olan yüksek çözünürlükte veya daha etkili bir şekilde nüfuz eden farklı bir frekansa yönlendirebilir. Makine öğrenme algoritmaları yeniden modelleme ve multipath varışlarında desen değişiklikleri kabul etmek için eğitilmiştir, bu sistemin yeni SSP tarafından geliştirilip azaltılıp azaltılmadığını sınıflandırmasına izin verir.

Başka bir umut verici yaklaşım:0) Eşleştirme modeli (MFP), bu mümkün olan ve deneysel sistemlere karşı akustik ortamın modellerini kullanarak tahmin edilen sinyallere karşı sinyalleri almayı gerektirir.Bukhari ve Gerstoft, 2021[Dönlendirme modeli)

Robust System Design

Uzun vadeli yüklemeler için - deniz zemin sensörleri, torpedo rehberlik sistemleri veya dalga-güçlü okyanus aksanları gibi - daha geniş bir dizi propagasyon koşulları üzerinde çalışmak için tasarlanmıştır.Bu, transdüser malzemeleri frekans yanıtını kullanarak, çoklu diziler dahil etmek ve kanal kapasitesine dayanan düşük güç akustik modemlerini kullanmak için içerir.

Future Research Beforeities

Bilimsel topluluk ses yayılımı üzerinde iklim etkilerini anlamakta önemli ilerleme kaydetmiş olsa da, önemli boşluklar kalır.

  • [FONT:0) Yüksek çözünürlük gözlemleri:[Dönetici Okyanusu uzun vadeli akustik ölçümler için altüst kalır. Daha otonom sensörler buzun altında mevsimsel ve geçici bir yetim elde etmek için gereklidir.
  • [FONT:0]Biyolojik geri bildirimler:[Dönetici:[Dönetici:0) Okyanus asitleşmesi deniz suyunun ses absorpsiyon özelliklerini değiştirir (özellikle düşük frekanslı ses için), ve deniz memelileri aralıklarını ve seslendirmelerini değiştirirken, genel akustik ortamı giderek daha karmaşık hale gelir.
  • [FONT:0)Combined etkiler:[Dönetici:[Dönetici: 0 ) Çoğu model sıcaklık, salinity ve pH ayrı ayrı ayrı ayrı olarak, dinamik okyanus modelleriyle birlikte, tahmin sadakatini artıracaktır.
  • [FONT:0]Köpüresel okyanus tahminleri: ABD Donanması'nın “Dörtüncü Meteoroloji ve Oceanography Center) gibi operasyon merkezleri, filo komutanları için günlük haritalar sağlayan çift okyanus-kuvvetli tahminlere doğru ilerliyor.

[FONT:0] Son bir inceleme[[[Dönetici:2) Deniz Biliminde Frontiers) En kritik ihtiyaçların sadece daha fazla veri olmadığını, ancak veri toplama bölgelerinde hızla modelleri güncelleyebilen daha iyi veriler olduğunu vurgulamaktadır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

İklim değişikliği, son derece uçacak bir gelecekteki tehdit değildir - mevcut bir operasyonel gerçekliktir. Yükselen deniz sıcaklıkları, yüksek çözünürlükleri tazelemek, artan stratifikasyon ve buz geri çekilmeleri, 20. yüzyılın ses hız profillerini sistematik olarak değiştirmektir.