海洋環境噪聲
正文
海洋環境噪聲源 海水熱噪聲 為海水分子熱運動所產生，是 50～200千赫頻段範圍的噪聲的主要組成部分，它的頻譜是隨頻率而增加的上升譜。
水動力噪聲 主要由海浪、海流、拍岸浪、風、雨滴和海水中小氣泡天然空化所產生，它們與海況和風速有明顯的關係。譜級主要由風速決定。深海中這部分噪聲的頻譜為0.5～50千赫，斜率為-5～-6分貝/倍頻程。在任何水文氣象條件下，都有水動力噪聲。
冰下噪聲 與冰原的移動和振動、冰塊的破裂、浮冰群的積成、吹過冰表面的渦鏇氣流的不平穩性及氣溫變化等因素有關。此外，冰山離開極地向較暖海面浮動時，還產生冰山融化的噪聲。當冰不連成一片，且成碎塊狀時，在同樣的海況下，冰下噪聲的功率譜級比無冰時高5～10分貝。
生物噪聲 海中能發聲的生物有甲殼類、魚類和海生哺乳類動物（鯨、海豚）。它們發出的聲響是多種多樣的（見海洋生物發聲）。甲殼類中以螯蝦為主，它們用螯相互撞擊作響。魚類中能夠發聲的甚多，如北美的叫魚，發出叩擊般的間斷噪聲序列；中國黃海和東海的大黃魚和小黃魚，發出 500～5000赫的咕咕聲；海豚在各種不同的生態發出不同的調頻嘯聲，在尋找目標時發出短促的脈衝聲（圖1）。 遠處航船動力裝置傳來的水下噪聲 其頻譜約為10赫至1千赫。
極低頻噪聲 由地震、海底火山爆發、微地震、大尺度湍流和遙遠的風暴所產生，頻率為 1～10赫。要用水聽器準確測定周圍的海洋自然噪聲，必須設法消除或儘量減輕所有干擾，如懸掛水聽器電纜搖擺振動引起的噪聲，水流過水聽器表面產生的附加噪聲等。為此，廣泛採用海底深水寬頻水聽器陣來測量自然噪聲場。
噪聲場 海洋不同地區不同季節不同種類的噪聲源構成的海洋環境噪聲場，特徵不同，通常以噪聲的功率譜、振幅的空間分布和空間相關性等統計學的參數來表達，其中研究得較多的是平均功率譜。海洋環境噪聲的功率譜，是一種連續譜。各類水下噪聲源在空間的分布是無規則的，但它們本身都有方向性。海況和氣象條件引起的海面狀況和水文條件的變化及海底特性不同，都會影響噪聲場的指向性。此外,風速和航運量的變化,生物噪聲的間歇性，溫度和鹽度的時空變化，潮汐、晝夜和季節的影響，都會使噪聲場呈明顯的周期性或隨機的變化。由於水下噪聲場有指向性，故場的時空相關特性的研究十分重要。圖2是在海底設定的水聽器陣測得的 0°～90°間的環境噪聲指向性圖。以頻率為 112Hz的噪聲為例，在海面風速達蒲氏風級 4級以上時，沿水平方向傳播的聲壓譜級N(0)在-30與-40之間；沿著與水平面成θ角的方向傳播的聲壓譜級N(θ)都小於N(0)。但對於頻率為 1414Hz的噪聲來說,θ越大，N(θ)越小。由此可知，極遠處的低頻噪聲通過水平路徑傳播，而高頻噪聲則大多數從海面傳播到接收陣。 深海噪聲場 大量的實測數據表明，深海的環境噪聲譜相當穩定。圖3是在深海中不同風速和不同海況下測得的，1赫～100千赫的海洋環境噪聲綜合數據繪製的典型連續譜。圖右下方的虛線，表示海水分子運動的熱噪聲;曲線族1、2、3、5、8所標的數字表示風級。譜線1和2中的1～20赫範圍，很可能是大尺度渦流中的湍流產生的噪聲，它們和風速的關係甚小。低於 1赫的譜，可能來自水靜壓力效應或地球內部的地震騷動。 淺海噪聲場 淺海噪聲受水文條件、海底特點、近岸工業設施和魚類回遊的影響，隨地區和季節的變化較大。海灣和港口附近的工業設施和潮汐等噪聲源，有較強的晝夜和季節性的變化，因此只能粗略地繪出不同海灣、港口和附近地區的環境噪聲譜級。儘管如此，從長期的大量取樣所獲得的環境噪聲平均譜，仍然是很有實用價值的。
對於設計和使用聲吶設備和水下聲學儀器來說，海洋環境噪聲是一種干擾源。必須測出不同海區和不同季節的海洋環境噪聲場的功率譜特徵、指向性及時間與空間的相關特性，並在水聽陣和電路設計中採取相應措施，以提高信號噪聲比的增益。海洋生物噪聲譜是海洋生物研究和海洋捕撈的重要判據。
隨著檢測和數據處理技術的進展，對環境噪聲和接收深度的關係，噪聲場的方向性，冰下噪聲譜，噪聲級瞬時值的統計特性，及對低於10赫甚至 1赫以下的噪聲源的探索等方面的研究，都有較大的進展。
參考書目
R.J.Urick， Principles of Underwater Sound for Engineers，McGraw-Hill，New York，1975.
