海洋音響トモグラフィのための数値解析による北極海域の音波伝搬特性の解明

通过海洋声层析成像数值分析阐明北极地区声波传播特性

基本信息

批准号：
13750400
负责人：
土屋健伸
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kanagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度、北極海の音波特性を捉えるため,パルス波の伝搬解析を時間領域差分法を用いて海水中を伝搬する音波のシミュレーションを行った。北極海表面を覆う氷の音波伝搬に与える影響を考慮してより正確な計算方法を確立した。この手法を導入する事により正確な北極海での音波伝搬プログラムが開発できると言える。また間領域差分法は計算時間がかかる為,並列演算アルゴリズムを作成し,高速化を図った。海表の氷や温度や塩分濃度といった海洋内部構造による影響を調べる事で海洋音響トモグラフィにおける順問題解析を高精度で行うことができる。以上の手法についてプログラムを作成し,海洋での伝搬特性の解析結果について検討した。(1)浅海の基準解析手法として時間領域差分法による音波伝搬解析法を開発し,連続波のみならずパルス波の伝搬解析を行った。時間領域差分法(FDTD法)を用いて高い精度で音波伝搬をシミュレートすることが出来る。その結果、計算精度の高いこと、さらに、反射波の影響も求めることが出来る事を確認した。(2)並列演算アルゴリズムを作成し,高速化を図り,5台のPCで約4.6倍の性能向上を確認した。さらに多くのPCを用いることで更なる高速化が期待できる。これらの結果については、ヨーロッパ音響会議(EAA)や海洋音響学会誌に報告した。また来年度の世界音響会議(WCU)でも報告予定である。

在今年，为了捕获北极海洋的声波特征，使用时域差分方法进行脉冲波传播分析，以模拟通过海水传播的声波。考虑到冰对覆盖北极海面的声波传播的影响，已经建立了一种更准确的计算方法。通过引入这种方法，可以说可以开发准确的北极海洋传播程序。此外，由于域间差异方法需要时间来计算，因此创建了平行的算术算法来加快过程。通过检查海洋内部结构（例如冰，温度和盐度对表面）的影响，可以对海洋声学层析成像中的前进问题进行高精度分析。为上述方法创建了一个程序，并检查了海洋传播特征的分析结果。（1）使用时域差异方法开发了一种浅海洋参考分析的方法，不仅进行了连续波，而且还进行了脉冲波传播分析。时间域差异方法（FDTD方法）可用于以高精度模拟声波传播。结果，已经确认计算精度很高，并且还可以确定反射波的效果。（2）我们创建了一种平行的算术算法来加快性能，并确认在五个PC上的性能提高了约4.6倍。可以期望使用更多PC提高速度。这些结果已报告给欧洲声学会议（EAA）和海洋声学学会杂志。明年还将在世界声学会议（WCU）上进行报道。