海洋聲光電波導(dǎo)效應(yīng)及應(yīng)用

第1章 緒論 （1）
1．1 自然界中聲光電波導(dǎo)的類型及其成因 （2）
1．1．1 自然界中聲光電波導(dǎo)類型及其性質(zhì) （2）
1．1．2 自然界中聲光電波導(dǎo)的形成原因 （5）
1．2 海洋中聲光電波導(dǎo)環(huán)境的重要性 （5）
1．2．1 海洋聲波導(dǎo)的重要性 （5）
1．2．2 海洋光學(xué)波導(dǎo)環(huán)境的重要性 （6）
1．2．3 海洋電磁波波導(dǎo)環(huán)境的重要性 （9）
1．3 海洋中聲光電異常傳播效應(yīng)的研究現(xiàn)狀 （11）
1．3．1 聲波導(dǎo)的研究現(xiàn)狀 （11）
1．3．2 海洋中光學(xué)波導(dǎo)效應(yīng)的研究現(xiàn)狀 （14）
1．3．3 海洋中電磁波波導(dǎo)效應(yīng)的研究現(xiàn)狀 （18）
參考文獻(xiàn) （23）
第2章 海洋聲波導(dǎo)現(xiàn)象與海洋環(huán)境 （35）
2．1 海洋中的聲波導(dǎo)現(xiàn)象 （36）
2．2 海洋聲波導(dǎo)的介質(zhì)特性 （37）
2．2．1 海水中的聲速 （37）
2．2．2 聲波在海水中的擴(kuò)展 （42）
2．2．3 海水中的聲吸收 （44）
2．3 海洋聲波導(dǎo)的邊界特性 （46）
2．3．1 介質(zhì)邊界的反射特性 （46）
2．3．2 海面邊界 （47）
2．3．3 海底邊界 （48）
2．4 海洋聲波導(dǎo)的基本類型特征 （52）
2．4．1 深海中的聲波導(dǎo) （52）
2．4．2 淺海中的聲波導(dǎo)與逆波導(dǎo) （58）
參考文獻(xiàn) （61）
第3章 聲波導(dǎo)的傳播特性 （63）
3．1 基本物理模型 （64）
3．1．1 波動(dòng)方程及定解條件 （64）
3．1．2 射線模型 （66）
3．1．3 簡正波模型 （70）
3．2 深海聲波導(dǎo) （72）
3．2．1 深海聲道波導(dǎo) （72）
3．2．2 匯聚區(qū)波導(dǎo) （73）
3．3 淺海聲波導(dǎo) （86）
3．3．1 經(jīng)驗(yàn)公式 （86）
3．3．2 海底邊界影響 （87）
3．3．3 三類典型淺海波導(dǎo)的平滑平均聲場(chǎng) （88）
3．3．4 環(huán)境變化對(duì)逆波導(dǎo)聲場(chǎng)的影響 （94）
3．4 表面波導(dǎo) （101）
3．4．1 射線特征 （101）
3．4．2 經(jīng)驗(yàn)公式 （103）
3．4．3 平滑平均模型 （106）
3．4．4 淺海表面波導(dǎo)的簡正波聲場(chǎng) （107）
3．4．5 環(huán)境變化的影響 （111）
參考文獻(xiàn) （116）
第4章 中國周邊海域的聲波導(dǎo)分布特征 （117）
4．1 中國周邊海域聲速剖面結(jié)構(gòu)的類型特征 （118）
4．1．1 深海型 （122）
4．1．2 淺海型 （123）
4．1．3 過渡型 （124）
4．2 中國周邊海域的深海匯聚區(qū)聲波導(dǎo)特征 （125）
4．2．1 聲速場(chǎng)結(jié)構(gòu) （125）
4．2．2 匯聚區(qū)波導(dǎo)特征 （141）
4．3 中國近海淺海溫躍層環(huán)境下的逆波導(dǎo)特征 （150）
4．4 中國周邊海域的表面波導(dǎo)特征 （155）
4．4．1 混合層結(jié)構(gòu)的季節(jié)性特征 （155）
4．4．2 表面波導(dǎo)的季節(jié)性特征 （158）
4．5 兩類特殊海洋環(huán)境下的次表層波導(dǎo)特征 （167）
4．5．1 黃海、東海中層冷水引起的淺海次表層波導(dǎo) （167）
4．5．2 北太平洋西部副熱帶模態(tài)水引起的深海次表層波導(dǎo) （170）
參考文獻(xiàn) （173）
第5章 中尺度環(huán)境條件下的聲波導(dǎo)效應(yīng) （175）
5．1 海底地形變化對(duì)聲波導(dǎo)的影響 （176）
5．2 海洋鋒對(duì)聲波導(dǎo)的影響 （177）
5．2．1 格陵蘭海西部鋒區(qū)中的聲波導(dǎo)效應(yīng) （178）
5．2．2 東海黑潮鋒環(huán)境下的聲波導(dǎo)效應(yīng) （186）

5．3 中尺度渦對(duì)聲波導(dǎo)的影響 （190）
5．3．1 塔斯曼海暖渦中的聲波導(dǎo)效應(yīng) （191）
5．3．2 灣流曲流和中尺度渦中的聲波導(dǎo)效應(yīng) （194）
5．3．3 南海西部暖渦中的聲波導(dǎo)效應(yīng) （200）
5．3．4 西太平洋北部冬季冷渦中的聲波導(dǎo)效應(yīng) （207）
參考文獻(xiàn) （213）
第6章 光在湍流大氣中的傳輸特性 （215）
6．1 海洋大氣湍流形態(tài) （216）
6．1．1 海洋大氣邊界層的基本特點(diǎn) （216）
6．1．2 大氣湍流的形態(tài) （216）
6．2 湍流場(chǎng)的描述 （217）
6．2．1 局部均勻各向同性湍流（柯爾莫哥洛夫理論） （218）
6．2．2 湍流中的溫度場(chǎng)和折射率場(chǎng) （218）
6．3 湍流大氣中光傳播理論模型 （221）
6．3．1 湍流大氣中光傳輸?shù)睦碚摳攀?（221）
6．3．2 光波動(dòng)方程的形式 （222）
6．3．3 光傳播解析方法的分類與比較 （223）
6．4 光在弱湍流中的傳輸特征 （224）
6．5 光在強(qiáng)湍流中的傳輸特征 （226）
6．6 大氣湍流對(duì)激光的影響 （227）
6．6．1 光束漂移 （227）
6．6．2 光束擴(kuò)展 （228）
6．6．3 到達(dá)角起伏 （229）
6．6．4 大氣閃爍 （230）
參考文獻(xiàn) （231）
第7章 海洋大氣光學(xué)折射及波導(dǎo)效應(yīng) （233）
7．1 海洋大氣中光的波導(dǎo)效應(yīng) （234）
7．1．1 特征折射高度 （234）
7．1．2 光波的折射特征 （234）
7．2 基于通量算法的海洋邊界層光電波導(dǎo)環(huán)境評(píng)估 （238）
7．2．1 研究背景 （238）
7．2．2 相似理論及其拓展 （239）
7．2．3 通量算法 （242）
7．2．4 表層參數(shù)確定方案 （244）
7．2．5 海洋邊界層光電波導(dǎo)折射環(huán)境評(píng)估 （251）
7．3 海洋邊界層光學(xué)湍流計(jì)算方法研究 （254）
7．3．1 研究背景 （254）
7．3．2 海洋邊界層光學(xué)湍流效應(yīng) （255）
7．3．3 海洋邊界層光學(xué)湍流 計(jì)算模型 （257）
7．3．4 數(shù)值分析 （260）
7．3．5 模型的改進(jìn)與試驗(yàn)驗(yàn)證 （265）
7．4 海洋邊界層光電波導(dǎo)異常傳播特征 （273）
7．4 1 研究背景 （273）
7．4．2 電磁波傳播的射線軌跡方程 （273）
7．4．3 光線軌跡的拋物線近似方法 （277）
7．4．4 異常折射環(huán)境下光線的傳播軌跡特征 （279）
7．4．5 異常折射環(huán)境下的最大探測(cè)距離 （282）
7．4．6 負(fù)折射環(huán)境下光電最大探測(cè)距離的計(jì)算 （285）
7．4．7 異常折射環(huán)境下光電探測(cè)目標(biāo)特征 （288）
7．5 海洋邊界層波導(dǎo)湍流觀測(cè)試驗(yàn)研究 （302）
7．5．1 問題提出 （302）
7．5．2 大氣湍流觀測(cè)試驗(yàn)分析 （303）
7．5．3 光電探測(cè)試驗(yàn)分析 （314）
參考文獻(xiàn) （321）
第8章 海洋中的大氣波導(dǎo)現(xiàn)象 （325）
8．1 大氣波導(dǎo) （326）
8．1．1 大氣波導(dǎo)的概念 （326）
8．1．2 大氣波導(dǎo)的分類及其特征量 （328）
8．1．3 形成波導(dǎo)傳播的條件 （329）
8．1．4 大氣波導(dǎo)特征分析 （330）
8．1．5 大氣波導(dǎo)的水平非均勻性（近岸效應(yīng)）特征 （333）
8．1．6 大氣波導(dǎo)的應(yīng)用 （335）
8．2 大氣波導(dǎo)的監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì) （338）
8．2．1 問題的引入 （338）
8．2．2 大氣波導(dǎo)的監(jiān)測(cè)方法研究 （339）
8．2．3 波導(dǎo)特征量的反演應(yīng)用 （345）
8．2．4 中國近海懸空波導(dǎo)天氣學(xué)模型研究 （350）
8．2．5 大氣波導(dǎo)統(tǒng)計(jì)分析 （354）
8．3 海洋蒸發(fā)波導(dǎo)的數(shù)值預(yù)報(bào) （359）
8．3．1 問題提出 （359）
8．3．2 蒸發(fā)波導(dǎo)形成及其診斷模式的改進(jìn) （359）
8．3．3 基于中尺度模式MM5下的蒸發(fā)波導(dǎo)預(yù)報(bào)模型構(gòu)建 （364）
8．3．4 蒸發(fā)波導(dǎo)預(yù)報(bào)模式的數(shù)值模擬與驗(yàn)證 （368）
8．3．5 模式不同參數(shù)化方案對(duì)蒸發(fā)波導(dǎo)的影響研究 （373）
8．4 大氣波導(dǎo)試驗(yàn) （377）
8．4．1 海上實(shí)習(xí)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析 （377）
8．4．2 大連海域試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析 （379）
8．4．3 平潭島試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析 （382）
參考文獻(xiàn) （385）
第9章 大氣波導(dǎo)環(huán)境下的電磁波傳播 （389）
9．1 麥克斯韋方程組及其演化 （390）
9．1．1 麥克斯韋（Maxwell）方程組 （390）
9．1．2 無界理想介質(zhì)中的麥克斯韋方程組 （391）
9．1．3 導(dǎo)電介質(zhì)中的麥克斯韋方程組 （392）
9．1．4 反射定律與折射定律 （392）
9．1．5 分層介質(zhì)中電磁場(chǎng)方程 （394）
9．1．6 分層不均勻介質(zhì)中的波導(dǎo) （395）
9．2 大氣折射及其折射指數(shù)模型 （397）
9．2．1 對(duì)流層的氣象特征 （397）
9．2．2 大氣折射 （397）
9．2．3 折射指數(shù)模型 （399）
9．3 電磁波在海洋大氣中的標(biāo)準(zhǔn)與非標(biāo)準(zhǔn)傳播 （401）
9．3．1 電磁波在大氣中的傳播 （401）
9．3．2 電磁波在海洋大氣中的標(biāo)準(zhǔn)傳播機(jī)理 （405）
9．3．3 電磁波在海洋大氣中的非標(biāo)準(zhǔn)傳播機(jī)制和模型 （416）
9．4 大氣波導(dǎo)環(huán)境下的電磁波異常傳播 （421）
9．4．1 研究背景 （421）
9．4．2 波導(dǎo)環(huán)境下電磁波傳播的拋物近似數(shù)值模式 （422）
9．4．3 數(shù)值模擬及異常特征分析 （428）
9．4．4 研究總結(jié) （433）
9．5 大氣波導(dǎo)環(huán)境下雷達(dá)電磁波測(cè)量誤差的分析 （433）
9．5．1 問題的提出 （433）
9．5．2 射線軌跡的微分形式 （434）
9．5．3 射線軌跡的積分表達(dá)形式 （435）
9．5．4 波導(dǎo)環(huán)境下射線軌跡的微分遞推算法 （435）
9．5．5 波導(dǎo)環(huán)境下雷達(dá)探測(cè)的異常誤差 （439）
9．5．6 波導(dǎo)環(huán)境下雷達(dá)低仰角異常誤差的仿真與分析 （442）
參考文獻(xiàn) （450）
第10章 海洋聲光電波導(dǎo)效應(yīng)的應(yīng)用 （455）
10．1 聲波導(dǎo)的應(yīng)用 （456）
10．1．1 聲波導(dǎo)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 （456）
10．1．2 聲波導(dǎo)與聲吶探測(cè) （457）
10．2 海洋光電波導(dǎo)效應(yīng)的應(yīng)用 （473）
10．2．1 研究背景 （473）
10．2．2 主要近?；顒?dòng)區(qū)域光電探測(cè)環(huán)境關(guān)鍵參數(shù)特征分析 （474）
10．2．3 異常折射環(huán)境對(duì)紅外與微波傳播的差異性分析 （477）
10．2．4 海上光電與雷達(dá)探測(cè)性能的區(qū)劃方法 （481）
10．3 海洋大氣波導(dǎo)效應(yīng)的應(yīng)用 （492）
10．3．1 大氣波導(dǎo)在雷達(dá)、通信和電子對(duì)抗方面的應(yīng)用 （492）
10．3．2 大氣波導(dǎo)在戰(zhàn)術(shù)和輔助決策方面的應(yīng)用 （499）
10．3．3 非均勻大氣波導(dǎo)環(huán)境及其對(duì)雷達(dá)探測(cè)的影響 （504）
參考文獻(xiàn) （511）