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海洋环境噪声
ambient noise in the sea
海水的运动、风和大气对海面作用的噪声，厚冰层的移动或融化所产生的噪声，海底地质构造变化引起的低频声波，海中生物体发出的声响等。这些都是海洋本身的噪声，它们限制了声信号在海洋中的传播距离。因此了解海洋环境的噪声，对于解决从噪声干扰背景中检测和分离出有用信号，是十分重要的。
海洋环境噪声源 海水热噪声 为海水分子热运动所产生，是 50～200千赫频段范围的噪声的主要组成部分，它的频谱是随频率而增加的上升谱。
水动力噪声 主要由海浪、海流、拍岸浪、风、雨滴和海水中小气泡天然空化所产生，它们与海况和风速有明显的关系。谱级主要由风速决定。深海中这部分噪声的频谱为0.5～50千赫，斜率为-5～-6分贝/倍频程。在任何水文气象条件下，都有水动力噪声。
冰下噪声 与冰原的移动和振动、冰块的破裂、浮冰群的积成、吹过冰表面的涡旋气流的不平稳性及气温变化等因素有关。此外，冰山离开极地向较暖海面浮动时，还产生冰山融化的噪声。当冰不连成一片，且成碎块状时，在同样的海况下，冰下噪声的功率谱级比无冰时高5～10分贝。
生物噪声 海中能发声的生物有甲壳类、鱼类和海生哺乳类动物（鲸、海豚）。它们发出的声响是多种多样的（见）。甲壳类中以螯虾为主，它们用螯相互撞击作响。鱼类中能够发声的甚多，如北美的叫鱼，发出叩击般的间断噪声序列；中国黄海和东海的大黄鱼和小黄鱼，发出 500～5000赫的咕咕声；海豚在各种不同的生态发出不同的调频啸声，在寻找目标时发出短促的脉冲声（图1[几种海洋生物噪声谱]）。
远处航船动力装置传来的水下噪声 其频谱约为10赫至1千赫。
极低频噪声 由地震、海底火山爆发、微地震、大尺度湍流和遥远的风暴所产生，频率为 1～10赫。要用水听器准确测定周围的海洋自然噪声，必须设法消除或尽量减轻所有干扰，如悬挂水听器电缆摇摆振动引起的噪声，水流过水听器表面产生的附加噪声等。为此，广泛采用海底深水宽带水听器阵来测量自然噪声场。
噪声场 海洋不同地区不同季节不同种类的噪声源构成的海洋环境噪声场，特征不同，通常以噪声的功率谱、振幅的空间分布和空间相关性等统计学的参数来表达，其中研究得较多的是平均功率谱。海洋环境噪声的功率谱，是一种连续谱。各类水下噪声源在空间的分布是无规则的，但它们本身都有方向性。海况和气象条件引起的海面状况和水文条件的变化及海底特性不同，都会影响噪声场的指向性。此外,风速和航运量的变化,生物噪声的间歇性，温度和盐度的时空变化，潮汐、昼夜和季节的影响，都会使噪声场呈明显的周期性或随机的变化。由于水下噪声场有指向性，故场的时空相关特性的研究十分重要。图2[ 水下噪声场的空间指向性置于海底的垂直水听器阵测得的两个频率的自然噪声指向性]是在海底设置的水听器阵测得的 0～90间的环境噪声指向性图。以频率为 112Hz的噪声为例，在海面风速达蒲氏风级 4级以上时，沿水平方向传播的声压谱级N(0)在-30与-40之间；沿着与水平面成θ角的方向传播的声压谱级N(θ)都小于N(0)。但对于频率为 1414Hz的噪声来说,θ越大，N(θ)越小。由此可知，极远处的低频噪声通过水平路径传播，而高频噪声则大多数从海面传播到接收阵。
深海噪声场 大量的实测数据表明，深海的环境噪声谱相当稳定。图3[ 海洋水下综合噪声谱]是在深海中不同风速和不同海况下测得的，1赫～100千赫的海洋环境噪声综合数据绘制的典型连续谱。图右下方的虚线，表示海水分子运动的热噪声;曲线族1、2、3、5、8所标的数字表示风级。谱线 1和2中的1～20赫范围，很可能是大尺度涡流中的湍流产生的噪声，它们和风速的关系甚小。低于 1赫的谱，可能来自水静压力效应或地球内部的地震骚动。
浅海噪声场 浅海噪声受水文条件、海底特点、近岸工业设施和鱼类回游的影响，随地区和季节的变化较大。海湾和港口附近的工业设施和潮汐等噪声源，有较强的昼夜和季节性的变化，因此只能粗略地绘出不同海湾、港口和附近地区的环境噪声谱级。尽管如此，从长期的大量取样所获得的环境噪声平均谱，仍然是很有实用价值的。
对于设计和使用声呐设备和水下声学仪器来说，海洋环境噪声是一种干扰源。必须测出不同海区和不同季节的海洋环境噪声场的功率谱特征、指向性及时间与空间的相关特性，并在水听阵和电路设计中采取相应措施，以提高信号噪声比的增益。海洋生物噪声谱是海洋生物研究和海洋捕捞的重要判据。
随着检测和数据处理技术的进展，对环境噪声和接收深度的关系，噪声场的方向性，冰下噪声谱，噪声级瞬时值的统计特性，及对低于10赫甚至 1赫以下的噪声源的探索等方面的研究，都有较大的进展。
参考书目
R.J.Urick， Principles of Underwater Sound for Enineers，McGraw-Hill，New York，1975.
包青华
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