Акустическая томография океана

К важнейшим проблемам низкочастотной акустики океана относится развитие методов акустической томографии океана и в более широком смысле – методов акустической диагностики неоднородностей в океанических волноводах. Это направление объединяет как решение задачи собственно распространения звука в океаническом волноводе (прямой задачи), так и решение обратной задачи – реконструкции по данным измерений акустических характеристик самой акватории (например, неоднородного по трассе вертикального профиля скорости звука) или присутствующих в ней локализованных неоднородностей (природного или искусственного происхождения).

Один из наиболее важных результатов по этому направлению акустики океана касается применения известного в оптике метода «темного поля» для обнаружения и локации мелкомасштабных рассеивателей в неоднородном канале, предложенный чл.-корр. РАН В.А. Зверевым. Этот метод был существенно развит и экспериментально апробирован в приложении к диагностике локализованных неоднородностей в мелководных акваториях.

Значительный интерес представляют также предложенные в Отделении новые методы акустической томографии океана (включая варианты модовой и лучевой томографии). Один из таких методов – метод дифференциальной модовой томографии – положен в основу разработки маломодовой импульсной томографии (МИТ) как перспективного подхода к реализации практической системы акустического мониторинга мелкого моря. Метод МИТ основан на регистрации эффекта трансформации модового состава НЧ акустического поля в мелководном канале в результате рассеяния звука на локализованных неоднородностях канала (поверхностных или объемных). Потенциальные приложения этого метода не ограничиваются прикладными задачами гидроакустического обнаружения и контроля несанкционированного проникновения подводных объектов в акваторию, но включают также задачи поиска морских месторождений природных ресурсов, мониторинга состояния биоресурсов, подводной навигации и т.д.

Приемно-излучающий модуль МИТ	Постановка излучающего комплекса с борта НИС

Для проверки развитых физических моделей и алгоритмов МИТ в натурных условиях разработаны и созданы уникальные излучающие и приемные антенные комплексы, способные обеспечить, соответственно, селективное возбуждение и селективное регистрацию модовых импульсов в мелководных каналах. Результаты последних экспериментов в Балтийском и Баренцевом морях (2002–2004 гг.) позволили сделать вывод о возможности построения системы томографического мониторинга мелкого моря на основе схемы МИТ.

Избранные публикации: 

Гончаров В.В., Зайцев В.Ю., Куртепов В.М., Нечаев А.Г., Хилько А.И. Акустическая томография океана. – Ниж. Новгород: ИПФ РАН, 1997. 256 с.

Нечаев А.Г., Хилько А.И. Дифференциальная акустическая диагностика случайных неоднородностей океана // Акуст. журн., 1988, т. 34, № 2, с. 285-289.

Вировлянский А.Л., Казарова А.Ю., Любавин Л.Я., Стромков А.А. Влияние неточности априорной информации при оценке средней температуры водного слоя в акустической томографии океана // Акуст. журн., 2000, т. 46, № 5, с. 704-708.

Зверев В.А. Акустическое темное поле // Акуст. журн., 2000, т. 46, № 1, с. 75-83.

Матвеев А.Л., Орлов Д.А., Родионов А.А., Салин Б.М., Турчин В.И. Сравнительный анализ томографических методов наблюдения я неоднородностей в условиях мелкого моря // Акуст. журн., 2005, т. 51, № 2, с. 268-279.

Лучинин А.Г., Хилько А.И. Низкочастотная акустическая томография мелкого моря с использованием маломодовых импульсов // Акуст. журн., 2005, т. 51, № 2, с. 245-258.