中国科学院海洋研究所边缘海动力过程研究组在北太平洋水声信道特性研究方面取得关键进展。相关研究成果发表于国际水声领域期刊The Journal of the Acoustical Society of America。

复杂的声场环境与动态多变的信道特征是制约水声技术发展的关键因素之一。次表层声道能够限制声能的垂向扩散，支持中低频声波实现远距离传播，且其内部声信号不易受到风、浪扰动及海洋边界反射的影响，这种稳定的声传播环境具有十分重要的科学意义。北太平洋独特的水文环境为次表层声道的形成提供了天然背景，然而以往研究多聚焦于局部海域（如波弗特海），缺乏对北太平洋全海域次表层声道的系统性认知。

本研究建立了基于机器学习的声道结构分类方法，首次系统分析了北太平洋次表层声道的分布特征、动力机制及频率依赖特性。研究揭示了北太平洋次表层声道的空间分布，指出亚极地锋面是次表层声道分布的关键边界，亚极地西边界区域是北太平洋次表层声道最稳定的区域。分析了不同类型次表层声道的形成机制，发现声道的形成与逆温层、水团混合、模态水形成等过程密切相关。明确了不同类型声道在中低频段的声传播特性与临界频率，例如双声道环境（表面声道与次表层声道共存）主要存在于锋面以北的冬春季节，而模态水声道集中于春末夏初，这表明通信系统需准确把握窗口期。同时，不同类型次表层声道存在特定临界频率，低于该频率声信号在声道内无法有效传播，而过高频率则会受到介质吸收限制。这些发现为水下通信的应用场景优化和频段选择提供了关键科学依据。

图1 北太平洋次表层声道发生概率

图2 声道参数分布

论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士后徐安琪，通讯作者为于非研究员，合作者还包括南峰研究员和刁新源研究员。研究得到了国家自然科学基金项目和中国博士后基金项目的支持。

文章信息：

Anqi Xu, Fei Yu*, Feng Nan, Xinyuan Diao. Different types of subsurface acoustic ducts in the North Pacific. The Journal of the Acoustical Society of America. 158.4 (2025): 3048-3062. https://doi.org/10.1121/10.0039545