Особенности высокочастотной составляющей фоновых внутренних гравитационных волн на шельфе Японского моря

Abstract

Для решения прямых и обратных задач практической гидроакустики необходимо иметь наборы статистических феноменологических моделей пространственно-временных вариаций скорости звука. Как правило, такие возмущения определяются внутренними гравитационными волнами (ВГВ), что делает актуальной проблему разработки их адекватных статистических моделей. В данной работе на основе результатов обработки экспериментальных данных проанализированы характеристики высокочастотной (превышающей 2,5 цикл/ч) составляющей фоновых ВГВ. Натурные наблюдения проводились авторами на шельфе в юго-западной части залива Петра Великого Японского моря в весенний, летний и осенний сезоны на протяжении последнего десятка лет. Проделанный анализ наиболее интенсивных изотерм демонстрирует, что с достаточной точностью флуктуации температуры можно считать гауссовыми. Это позволило авторам разработать и применить методику рандомизации спектрального представления случайного поля (ковариационной матрицы ВГВ) для построения статистической рандомизированной модели, из которой можно выбирать отдельные статистические реализации поля ВГВ для решения конкретных прикладных задач гидроакустики, связанных в том числе и с разработкой судовой аппаратуры для подводной связи, навигации и обнаружения подводных и надводных источников звука. To solve both direct and inverse problems of practical hydroacoustics, one needs a set of statistical phenomenological models of spatiotemporal variations of sound speed. As a rule, such variations are determined by internal gravity waves (IGW), which makes the problem of developing adequate statistical models of IGW a pending issue. In this paper, based on results of the experimental data processing, the characteristics of high-frequency (exceeding 2.5 cycles/h) component of the background IGW are analyzed. Field observations were carried out by the authors on the shelf in the southwestern part of Peter the Great Bay of the Sea of Japan in spring, summer, and autumn seasons over the past ten years. Analysis of the most intense isotherms demonstrates that the temperature variations can be considered Gaussian with sufficient accuracy. This fact allowed the authors to develop and apply a randomization technique for the spectral representation of a random field (the IGW covariance matrix) to construct a randomized statistical model from which it is possible to select some statistical implementations of the IGW field for solving specific applied problems of hydroacoustics.