Page 94 - 应用声学2019年第4期

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海洋水声环境敏感区是指某一海区的海洋水
0 引言
声环境初始误差对未来某一时刻所关注海区的水
声环境预报、水声探测及其指挥决策具有显著影响，
海洋观测是海洋学研究的基础，特别是进行海
则称该海区为关注海区的海洋水声环境敏感区。针
洋水声环境预报和水声装备性能评估时，更需要以
对预报时限找出并确定关注海区的敏感区，即敏感
精确的环境参数信息为前提。然而海洋水声环境观
区诊断。适应性观测就是针对某一预报问题 (海洋
测投入巨大、费时费力、实施困难，致使传统的海洋
水声环境状况、时效、地点)，在敏感区加强观测，将
环境观测无法满足日益深入的海洋水声环境相关
新的敏感区观测信息进行数据同化，构建数值预报
研究与应用，主要体现在：一是传统的海洋环境观测
初始背景场，提高数值预报初值质量，进而提升关注
通常是局部区域范围内短时间的有限观测，即观测
海区模式预报准确率。
区域范围小、时间短；二是针对给定区域进行的现
场实地观测，战时由于观测平台无法进入作战海区，
1 敏感区诊断基本方法
获取实地观测数据实施困难；三是观测平台和资源
有限，大范围、高密度现场观测成本高昂；四是由于 美国海军高度重视海洋环境敏感区诊断研究，
观测区域与未知的关注海区存在差异，观测数据对 2002 年前后，美国海军研究局 (Office of naval re-
提高关注海区的环境预报质量贡献不大，观测数据 search, ONR) 在部级创新计划中与欧盟发展了适
使用效果差。针对上述问题，科学家开始构思新型 应性快速环境评估系统 [1] (Adaptive rapid environ-
的观测系统，其中最为关键的问题在于怎样以最精 mental assessment, AREA)，该系统将观测、海洋、
简的观测布局和最少的观测成本获得最有效的观 声学和决策有机结合形成一个闭环的复杂巨系统，
测效果，即在研究区域内是否存在最优的观测系统 该系统可根据海洋声学预报误差发展情况和决策
配置方案，使得同化观测系统的观测数据后研究区 要求，优化观测方案，从而实现对作战和训练海区的
域内海洋状态背景场的不确定性能够得到最大程 快速环境效能评估。相对于传统的环境评估系统，
度的降低，也就是说如何将应用需求和条件约束反 该系统的最大改进和优势在于对观测系统和观测
馈给观测系统，从而优化观测系统建设。在大气环 方案的优化反馈，如图1 [1] 所示，而敏感区诊断方法
境研究领域，目前主要采用敏感区诊断技术去实现 是实现这一反馈目标的关键技术。目前该系统仍在
这一反馈目标。本文根据海洋水声环境特点，介绍 发展完善过程中。

了水声环境敏感区诊断与适应性观测的概念，并进 敏感区诊断和适应性观测思想起源于数值天
行了一定的探索性研究。 气预报发展的早期，当时研究人员就发现某一区域

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图 1 AREA 系统结构图
Fig. 1 Structure of AREA System