一种新的浅海远程混响声场建模方法

由于海面、海底界面的随机起伏特性,声波照射到该界面上将发生散射而形成界面混响.在浅海环境中,海底混响通常起到支配性的作用.浅海低频远程海底混响也一直是浅海声学研究中的一个经典命题.哈尔滨工程大学水声工程学院的科研小组以声传播的视角建立了     

水声超材料研究进展

水声材料的应用是潜艇等水下航行器实现声隐身及提升声探测性能的关键所在.近年来,随着声学超材料的蓬勃发展,各种类型的水声超材料也被提出.相比空气声,水中声波波长更长,传播损耗却小得多,故水声比同频率空气声更难以控制;此外,水介质的密度和声阻抗比空气介质大得多,常规金属不能再被视为刚性而变成弹性体,且水对结构的流体负载不能忽略,故水声超材料的设计和性能预测更为复杂.本文综述了近年来水声超材料的发展历程,主要针对吸收型、去耦型、聚焦型三类与潜艇声隐身和声探测密切相关的水声超材料,对其分类、基本特性、物理机理、研究动态等进行了详尽归纳和总结,并对其发展中面临的难题和趋势进行了探讨和展望.相比传统材料,水声超材料展现出众多超常声学特性,但仍存在低频宽带声波调控能力有限、不能有效兼顾大静压等环境要素、加工制造工艺不足等问题.未来研究中应着力克服上述不足,朝着低频宽带、全向、大平面尺度、亚波长厚度、轻量化、大耐压及多功能复合、环境适应性等方向发展,以更好地实现工程化应用.     

声学超材料的机遇和挑战

正对声波的自由操控是声学基础研究的核心问题之一,也是声学成像、治疗、探测、通信及对抗等应用领域的关键技术,与国家重大需求密切相关,例如高精度声学成像、精准超声治疗及高容量声学通信等重要问题的解决都需要以对声波实现精确及高效的操控为基础.尽管声波已在诸多重要领域得到广泛的应用,但传统声学方法通常使用天然声学材料来实现不同的声波操控     

开曼群岛珊瑚群落科考纪实

作为各种浅海生物的疗伤胜地和天然避难所,开曼群岛的深海珊瑚群落正日益成为科学界的热门话题." 最原始的生态区" 开曼群岛,坐落于古巴和牙买加之间的加勒比海中部海域,由于受北回归线深海上升洋流和加勒比海洋流的相互作用,这里既有浅海的环礁和堡礁,也有由海绵和海藻共同组成的深海珊瑚礁群.     

蛟龙号载人潜水器声学系统

为实现通信、导航、定位、探测等功能,蛟龙号载人潜水器的声学系统由9种16部声纳组成.先进的水声数字通信和海底微地形地貌探测能力是蛟龙号4个技术亮点之一.蛟龙号水声通信机首次实现了7000 m级深度的彩色图像、数据、文字和语音的水声通信传输.高分辨率测深侧扫声纳实现了7000 m级深度的海底地形地貌精细探测,成功测绘出了马里亚纳海沟局部的微地形地貌图.蛟龙号载人潜水器于2009年8~10月、2010年5~7月、2011年7~8月和2012年6~7月完成了1000,3000,5000和7000 m级海上试验,最大下潜深度达到了7062 m,并于2013年6~9月开展了长达113天的试验性应用航次任务.试验和应用结果均表明,蛟龙号载人潜水器声学系统的功能完善、性能先进、运行稳定可靠.     

面向声学操控和声学反演的拓扑声学与多相孔隙介质声学

<正>拓扑声学属于声学和凝聚态物理学研究中的新兴研究领域,是研究声波在特殊拓扑结构中传播的学问.它是基于物质拓扑态的概念,在凝聚态物理学中发展起来的,后来扩展到包括声学和光子学等其他学科.人们可以利用某些声学介质的拓扑性质,设计声超常材料以实现声学操控.可以说,拓扑声学是声学与拓扑学交叉融合的结果,是近代声学前沿研究热点之一.多相孔隙介质声学是研究声波与由多种物质组成的孔隙介质相互作用和应用的学问.     

深海之忧

在全球对海洋食物的强劲需求下,浅海鱼类正在走向灭绝,而渔民们又将渔网抛向深海,造成对深海鱼类的过度捕捞和对海底环境的破坏。     

追踪边缘海的生命史:“南海深部计划”的科学目标

国家自然科学基金重大研究计划"南海深部过程演变"简称"南海深部计划",于2011年年初启动,是我国海洋科学第一个大规模的基础研究项目.它以"构建边缘海的生命史"为主题,从现代过程和地质记录入手,解剖一个边缘海的发育史,从深海盆演化、深海沉积、生物地球化学过程3方面开展研究.在海盆演化方面,要利用现代技术重新测定南海磁异常条带,探测深部结构,争取钻探大洋壳,系统研究火山链;在深海沉积方面,要观测现代深部海流和海底沉积过程,实现深海过程研究的古今衔接,从深海沉积中提取边缘海古海洋学演变的信息;在生物地球化学方面,采用包括深潜探测在内的各种手段,认识海底溢出流体与井下流体的分布与影响,揭示微型生物在深海碳循环中的作用.与开放大洋和其他边缘海相比,南海具有研究海盆生命史的一系列优势;同时,南海的研究还将为理解亚洲和太平洋相互作用的变化提供无可替代的重要信息.     

深海病毒的特征及其生态学功能探讨

病毒是自然环境中丰度最高的生物类群,对海洋生态系统中的物质能量循环和种群平衡调节发挥着不可或缺的作用.深海是海洋生态系统的重要组成部分,深海微生物面临多重极端环境压力.近年来,深海病毒相关的研究揭示了其在深海环境中的高丰度和多样性,以及其重要的生态学功能.本文从深海病毒的主要特征、与环境因子的相关性、深海病毒的分离与鉴定及其生理及生态功能这4个方面进行了概述,并对未来研究的潜在方向做了展望.     

巨鲸死后的故事

数百万年来,海洋中的巨鲸是力量、自由和伟岸的象征。但谁也没有料到,在它们死后,其沉落于洋底的尸骸依然在演绎着生命的神奇,成为依赖光合作用作为生命基础的浅海生物向以利用化学能为食物链起点的深海热泉生物过渡的踏脚石——     

南海深海环流研究进展

深海科学是全球气候变化研究的重要组成部分,孕育着科学上的重大突破和发现,是海洋科学研究的重要领域.近些年来,随着我国对深海科学研究的逐步深入,南海深海环流研究越来越引起海洋科学家的关注,并已取得若干研究成果.本文将从南海深海环流观测出发,首先总结近年来南海深海环流观测方面研究工作,然后介绍南海深海环流未来研究初步设想.     

冲绳海槽岩心植物硅酸体研究及其意义

植物硅酸体（以下简称硅酸体）在海洋沉积学中的应用始于Smithson对Leigwy湾海底沉积物的分析。后来他又对日本九州的Ariake湾浅海沉积物做了硅酸体分析。Dumitrica在1973年对地中海沉积岩心做了硅酸体分析,深海钻探第47航次（1979）、第54航次（1982）都做了钻孔岩心的硅酸体分析,据钻孔岩心硅酸体分析结果,推测了中新世～上新世的古风向和北非的古植被。我国从1989年开始对海岸带堆积和近浅海沉积做了一些硅酸体研究工作,冲绳海槽C1孔岩心硅酸体分析是我国第一次在半深海做硅酸体分析工作,该岩心位于冲绳海槽中段水深1600m处,位置为126°10’E,27°02′N,岩心长6.25m,岩性以泥质粉砂和粉砂质泥为主。     

西秦岭北带泥盆系含金层段沉积环境的新认识

近年来,西泰岭北带中泥盆世地层中发现了大型和超大型微细浸染型金矿而成为热点地区,其中古地理环境则是沉积学者关注的重要研究课题。当前有两种截然不同的观点:(1)认为中泥盆世为浅海陆架至潮坪环境;(2)为半深海-深海的海底峡谷-水道-浊积扇体系。近期笔者对该组进行了详细的研究,得出与前两种观点不尽相同的认识。     

海底火山

海底火山环 如果你在浅海海域看到莫名升腾的气流或岩石碎屑,那多半就是海底火山在爆发.一般说来,更多的海底火山爆发发生在深海海域,那里分布着众多的海底火山.大陆板块漂移学说认为,地球表层是由若干块处于不断运动中的板块覆盖形成的,板块之下是部分熔化的岩浆.     

潜艇声呐——海里作战的导航灯

声呐是利用水中声波进行探测、定位和通信的电子设备。潜艇声呐主要用于对水面舰艇、潜艇和其他水中设备进行搜索、识别、跟踪和水面通信等。声呐侦察也称水声侦察,是指使用被动式声呐进行的声学侦察。主要任务是:截收敌方各种主动式水声设备及原发性声场的声信号,并测定其技术参数及方位、距离,以掌握敌舰动态,或为进行水声干扰和舰艇使用武器提供可靠依据。核动力攻击潜艇装备的声呐种类繁多、性能优良,有的装备各种声呐达15部左右。核动力战略导弹潜艇和常规动力攻击潜艇装备声呐5～10部。     

台湾新生代层序:反映南海张裂,层序和古海洋变化机制

ODP1148站位记录南海32Ma以来深海层序、沉积、古气候和古海洋变化记录.由于板块聚合,台湾新生代造山带出露原来沉积在南海北坡浅海的层序,提供南海浅海地质记录,以进行和ODP1148深海记录比较.地震反射及微体古生物研究表明台湾造山带古近系是在断陷盆地内沉积的同张裂层序,并为晚渐新世-新近纪后张裂层序不整合覆盖.两者间破裂不整合面缺失晚始新世-早渐新世的地层记录,可对比珠江口盆地T7不整合面,推论南海海洋地壳开始形成时间可能在33～39Ma间.西部麓山带并未发现如ODP1148深海岩心于渐新世/中新世界面附近记录的地层缺失或沉积崩滑现象,显示此沉积事件可能仅影响南海的深海区,而不及浅海陆棚区.南海在中中新世发生的古海洋重组,在台湾浅海区层序则显示在沉积及化石组合的改变.在沉积方面自中中新世上陆坡相沉积改变为晚中新世海滨-沼泽相沉积.在化石组合方面底栖有孔虫丰度自15Ma迅速减少,台湾原生特征种底栖有孔虫在14～13Ma绝灭,12.9～10.2Ma间完全缺乏海相化石,一直到10.2Ma出现现代黑潮陆棚生物组合.此化石组合改变推论可能因12～8Ma时澳大利亚大陆与印度尼西亚火山岛弧俯冲-碰撞,关闭了太平洋-印度洋穿越流路径,强化了北太平洋西边界流.自中中新世南海海洋岩石圈向东俯冲于菲律宾海板块之下,形成增生楔与火山岛弧,台湾造山带增生楔-岛弧的造山演化直接控制南海与西太平洋水团的交换及南海半封闭下古海洋底栖有孔虫氧碳同位素值的变化记录,尤其在下列构造演化事件特别明显:15～8Ma时增生楔形成及火山岛弧喷发活动;6.5Ma时增生楔开始出露;北吕宋火山岛弧3个火山岛间闸口于3.5,～1,及0Ma关闭.这些事件发生时南海深海底栖有孔虫碳同位素值呈明显负偏移.     

孤独的海百合

<正>最近,在印度尼西亚海底的一次考察中,科学家发现了这朵有茎海百合(右图)。海百合其实是一种动物,在从浅海到6000米深海的范围内都有分布。海百合的一大特征是     

大洋钻探与我国古海洋学研究的国际意义

20世纪中晚期,地球科学研究所取得的一系列重要进展中,不少与国际深海钻探计划(DSDP)密切相关.几千米海水下地层记录的获得,为人们认识地球演化开辟了新的视野. 我国地学界是在20世纪下半叶通过“板块”学说的介绍而知道“深海钻探计划”的,但是,对当时的中国来说,深海研究确实是显得遥远了些.直到1985     

海南岛三亚湾内自生铁锰碳酸盐矿物的特征

国外研究者已在一些浅海和半深海区发现了自生铁锰碳酸盐矿物系列,近年来在我国沿海特别是南海(如北部湾、三亚湾及南海陆架等处)也相继找到了此类矿物。铁锰碳酸盐的丰度往往很低,化学成分变化又较大,但对它的研究有助于阐明铁、锰元素在海洋中的地球化学行为,并为了解沉积物形成的相环境提供重要信息。本文将对海南岛最南端三亚湾(东经109°21′—北纬18°10′)内的这类矿物的特征、分布、成因等问题作一论述。     

声学黑洞研究进展与应用

声学黑洞结构作为一种新型的弯曲波调控技术,可以有效地降低结构中弯曲波的传播速度,减小边界末端的反射,形成具有高能量密度的区域,因此在减振、降噪、波动调控以及能量回收等方面具有广阔的应用前景.不同于以往复杂的减振降噪复合结构,声学黑洞因其结构与材料单一,在实际应用方面具有一定的优势.时至今日,针对声学黑洞结构已经进行了大量的基础理论研究和实验探索,并取得了一定的阶段性研究成果.本文首先介绍了声学黑洞的起源和基本原理.然后,全面介绍了理论计算和实验研究方法,详细地综述了声学黑洞结构的4个主要功能性分类,即减振、降噪、波动调控和能量回收,并总结了现在研究存在的问题.最后,对声学黑洞的发展前景进行展望,并指出了未来研究的重点和方向.