Long-Range Sound Transmission Characteristics in Shallow-Water Channel with Thermocline

Abstract

본 논문은 수온약층이 존재하는 제주도 근처 천해역 환경에서 획득한 수중음향 실험 데이터를 이용하여 장거리 신호 전달에 수온약층이 미치는 영향을 분석한 결과를 제시한다. 제주도 인근 해역에 서 장기간 측정된 한국해양자료센터의 수온 및 염분 관측자료는 계절에 따라 수온약층이 형성되는 것을 보여주며, 수온약층이 형성되는 시기에는 음향 신호가 해저면 방향으로 굴절하며 전파되므로 해저면에서의 반사 손실이 장거리 전파에 매우 큰 영향을 가진다. 본 연구에서는 2013년 5월에 수행한 제주 음향 통신 실험 (JACE13) 데이터를 이용하여, 수온약층이 존재할 때의 해저면 반사 손실을 추정하였다. 추정된 반사 손실은 약 3 dB 미만의 손실 값을 가지는 것으로 나타났으며, 수신기의 수심이 깊을수록 수신 신호 준위가 높게 나타났다. 이는 수온약층이 형성되는 천해역 환경에서는 수온약층 아래의 음향 트랩핑이 장거리 신호 전달의 주요 경로가 될 수 있음을 보여준다. This paper analyzes the effect of a thermocline on the long-range acoustic signal propagation using the experimental data acquired in the shallow water near Jeju island. Temperature and salinity measurement data in Korea Oceanographic Data Center (KODC) show that the seasonal thermocline exists near Jeju island, and, under the thermocline, the bottom loss property strongly affects the long-range propagation of acoustic signal along the down-ward refractive paths. We estimate the bottom loss under the thermocline using experiment data obtained near Jeju island in May, 2013. The result shows that the estimated bottom losses are below 3 dB and the higher level signal is received at the deeper receiver depths. This shows that the acoustic trapping under the thermocline can be a viable long-range signal transmission channel in the shallow water with a thermocline.