深海声道Munk公式如果将声源置于声道轴上或声道轴附近,一部分声能量被持续束缚于声道内,这部分能量在传播过程中将不会触及海底和海面,因而也不会造成两个边界的散射和吸收,也就是说传播到海底岩层的能量就会相应地减少
Munk给出了深海声道“三层结构”的数学表示式:v(z)=v0{1+ε[e-η-(1-η)]}(1)式中:η=2(z-z0)/B,z为海水深度,z0为声速极小值的深度,B为波导宽度;ε=0.57×10-2为偏移极小值的位置;v0为速度极小值
Munk给出的典型数据为:B=1000m,z0=1000m,v0=1500m/s,ε=0.57×10-2
在大西洋中部,声道轴位于1100~1400m深度范围,在地中海、黑海和日本海以及温带太平洋中,声道轴位于100~300m深度范围
即纬度越高,上部水温受热小,声道轴随之上升
中国南海的声道轴深度也接近1000m
根据式(1),取中国南海深海声道轴深度为1000m,建立了深海典型声速剖面,该声速剖面由温度垂直分布的“三层结构”构成:在声道上方,海水表面受到阳光照射时,水温较高,因此声速v较大;在声道下方的深海内部,水温较低而且稳定,但海水静压力增大,声速v随海水深度增加,呈现声速v随深度增加而单调增大
由于深海声道的存在造成海水速度呈层状结构分布,因此造成波场传播中射线路径、走时以及振幅的变化
即当波场能量进入深海声道时,大部分能量主要沿着声道轴进行传播,必然会造成透射和反射能量减少,从而使反射能量在很大区域形成盲区(只有部分能量反射上来),因此必然会影响地震偏移剖面的成像质量
下面具体分析深海声道对射线路径、走时和振幅的影响
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