Book
Исследование возможностей и ограничений модовой томографии океана по данным с одиночных гидрофонов в случае слабовыраженной дисперсии
| Title: | Исследование возможностей и ограничений модовой томографии океана по данным с одиночных гидрофонов в случае слабовыраженной дисперсии |
|---|---|
| Publisher Information: | Издательство ГЕОС, 2022. |
| Publication Year: | 2022 |
| Subject Terms: | выделение мод, spectrogram, акустическая томография океана, dispersion, ocean acoustic tomography, спектрограмма, дисперсия, mode separation |
| Description: | In ocean mode tomography information about individual modes, for example, about times of their propagation, is used as initial data for reconstruction of ocean parameters. Perturbations of the initial data caused by the presence of inhomogeneities in the investigated region make it possible to recover these inhomogeneities by tomographic methods. Antennas and various spatial filtering techniques can be used to separate individual modes from the total field. However, the use of antennas significantly increases the cost and complicates the experiment. In the case of single hydrophones, the separation of individual modes is possible due to waveguide dispersion, which leads to the separation of mode signals by their arrival times at relatively long distances and low frequencies. If the dispersion is weak, for example when distances are relatively small, the modes are not separated in times, and the implementation of mode tomography based on data from single hydrophones encounters apparent limitations. In such situation, the spectrogram of acoustic field contains localized maxima corresponding to the minima of propagating modes group velocities, as well as results of these modes interference. In this report, for such cases, it is proposed to use the shifts of the spectrogram maxima both in frequency and in time, caused by changes in waveguide parameters, as the initial data for tomographic reconstructions. Results of numerical investigations of spectrogram maxima displacements dependences with changes in characteristics of both water layer and bottom are presented. The obtained results can be considered as a basis for ocean tomography schemes with single hydrophones when the dispersion is weak and the use of traditional tomographic methods based on the separation of individual modes is cumbersome or impossible. При реализации схем модовой томографии океана в качестве исходных данных используется информация об отдельных модах, например, о временах их распространений. Возмущения исходных данных, вызванные присутствием неоднородностей параметров среды, позволяет восстановить эти неоднородности томографическими методами. Для выделения отдельных мод из полного поля могут применяться антенны и различные методы пространственной фильтрации. Однако использование антенн заметно удорожает и усложняет проведение эксперимента. В случае одиночных гидрофонов выделение отдельных мод возможно за счет волноводной дисперсии, приводящей к разделению модовых сигналов по временам приходов на сравнительно больших дальностях и низких частотах. В случае же, когда дисперсия проявляется слабо, моды не разделяются и реализация модовой томографии по данным с одиночных гидрофонов сталкивается с заметными ограничениями. В такой ситуации спектрограмма акустического поля содержит локализованные максимумы, соответствующие минимумам групповых скоростей распространяющихся мод, а также результатам их интерференции. В этом случае предлагается в качестве исходных данных для томографичекой оценки использовать смещения максимумов спектрограммы как по частоте, так и по времени, вызванные изменениями параметров волновода. Приводятся результаты исследования зависимостей смещений максимумов спектрограммы при изменении характеристик как водного слоя, так и дна. Полученные результаты положены в основу схемы томографии океана по данным с одиночных гидрофонов в условиях слабовыраженной дисперсии, когда применение традиционных томографических методов, основанных на выделении отдельных мод, затруднено или невозможно. |
| Document Type: | Part of book or chapter of book |
| Language: | Russian |
| DOI: | 10.34756/geos.2021.17.38100 |
| Accession Number: | edsair.doi...........43aba3b6daee6d7f3b263f9aa30182ea |
| Database: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.34756/geos.2021.17.38100 |
|---|