聯(lián)合XBT和WOA13模型鹽度信息的深水走航聲速準(zhǔn)確確定

黃辰虎，陸秀平，王克平，申家雙，張博，翟國(guó)君

（海軍海洋測(cè)繪研究所，天津　300061）

聯(lián)合XBT和WOA13模型鹽度信息的深水走航聲速準(zhǔn)確確定

黃辰虎，陸秀平，王克平，申家雙，張博，翟國(guó)君

（海軍海洋測(cè)繪研究所，天津300061）

在走航式海洋調(diào)查測(cè)量中通過(guò)投放XBT儀器來(lái)獲取海水聲速剖面，存在由于缺乏實(shí)測(cè)鹽度信息導(dǎo)致的缺陷，其對(duì)深水海域的海水聲速測(cè)量影響尤甚，并進(jìn)一步影響到海洋水深測(cè)量精度。對(duì)國(guó)際WOA13模型進(jìn)行了解析及適用性評(píng)估，提出了聯(lián)合XBT和WOA13模型中鹽度信息的深水走航聲速準(zhǔn)確確定方法。實(shí)例結(jié)果表明，該模型可有效彌補(bǔ)XBT無(wú)實(shí)測(cè)鹽度支持及自身探測(cè)深度不足的固有缺陷。多個(gè)聲剖站的全深度聲速推算值與實(shí)測(cè)值間的互差僅有-0.2～0.35 m/s。

走航式水深測(cè)量；聲速改正；聲速剖面；溫度；鹽度；聲速方程

海底地形資料是海洋環(huán)境信息的重要組成部分，由于海道測(cè)量重點(diǎn)面向航海安全，因此對(duì)水深測(cè)量的精度和要求更高。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)各相關(guān)涉海部門主要采用單波束測(cè)深儀和多波束測(cè)深系統(tǒng)等船載海洋水深測(cè)量設(shè)備，以走航式作業(yè)模式獲取海底地形信息（歐陽(yáng)永忠等，2012）。海洋測(cè)深基本原理是首先利用換能器發(fā)射并接收聲波信號(hào)，在此過(guò)程中假定聲波在海水中以一定速度（如1 500 m/s）沿直線傳播獲得原始水深；接著依據(jù)實(shí)地聲速剖面進(jìn)行聲速改正以形成真實(shí)的瞬時(shí)水深；最后經(jīng)姿態(tài)、潮汐等改正并融合平面位置得到成果水深（趙建虎，2007；黃辰虎等，2014）。顯然，由于多波束測(cè)深系統(tǒng)呈扇面發(fā)射和接收聲波信號(hào)的特殊性（周豐年等，2011），還需進(jìn)行異于單波束測(cè)深的聲線彎曲追蹤歸算（鄭彤，2009）。由于聲速剖面對(duì)海底地形探測(cè)特別是多波束測(cè)深的重要，在外業(yè)時(shí)應(yīng)設(shè)法獲取實(shí)地精確的聲速剖面，以從源頭上對(duì)多波束測(cè)深進(jìn)行質(zhì)量控制，否則不恰當(dāng)?shù)穆曀倨拭鎸?dǎo)致海底地形呈“凹凸”狀系統(tǒng)性偏差，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致成果作廢。因此聲速剖面是否精確對(duì)海道測(cè)量尤其重要（李家彪，1999）。此外海水聲速剖面也是水下聲學(xué)定位、聲場(chǎng)計(jì)算、水聲設(shè)備使用等研究領(lǐng)域一項(xiàng)很重要的基本物理量（聶志喜，2015；張偉濤等，2013）。一般而言，海洋測(cè)量的航行計(jì)劃線可設(shè)計(jì)為區(qū)域測(cè)線網(wǎng)狀和連續(xù)走航式單測(cè)線兩種形式，后者可隨機(jī)、隨地開(kāi)展，是探測(cè)海洋環(huán)境信息的一種重要補(bǔ)充方式（黃辰虎等，2013）。國(guó)際上較多國(guó)家開(kāi)展了綜合性海洋調(diào)查測(cè)量活動(dòng)，在全球海域范圍內(nèi)獲取了測(cè)線呈輻射狀且相互交織的包括地形、重磁以及溫鹽密等多種要素在內(nèi)的海洋環(huán)境信息，其中部分?jǐn)?shù)據(jù)可公開(kāi)下載，因而是彌補(bǔ)海洋環(huán)境資料空白的一項(xiàng)重要手段。對(duì)水深測(cè)量而言，由于連續(xù)走航式作業(yè)具有不間斷航行這一鮮明特點(diǎn)，應(yīng)考慮如何在船艇走航過(guò)程中快速有效地獲取航經(jīng)區(qū)域的實(shí)地聲速剖面，進(jìn)而實(shí)施水深測(cè)量所必需的聲速改正及聲線追蹤、歸算，才能得到可靠的海底地形測(cè)量成果（趙建虎，2008）。

連續(xù)走航式海洋測(cè)量作業(yè)一般通過(guò)投放XBT（拋棄式溫深儀）、XCTD（拋棄式溫鹽深儀）、MVP300（走航式海洋剖面測(cè)量系統(tǒng)）等儀器來(lái)獲取投放站位的溫度、鹽度、深度（壓力）等數(shù)據(jù)（張寶華等，2013），進(jìn)而通過(guò)聲速經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算投放站位的聲速剖面（侍茂崇等，2007；劉伯勝等，2013）。由于XBT（約900元/枚）較XCTD（約6 000元/枚）、MVP300（約500萬(wàn)/套）等獲取聲速剖面要簡(jiǎn)單、快捷，且性價(jià)比較高，在走航式海洋測(cè)量作業(yè)中得到了大量應(yīng)用，但該儀器僅能采集深度、溫度而不能采集鹽度，在實(shí)用中一般假定鹽度剖面為常量值如35.0（或其他值） （趙辰冰等，2013）。這種假設(shè)對(duì)于海洋調(diào)查涉及的聲速躍層的判斷和確定是足夠的，但對(duì)于海洋測(cè)繪涉及的通過(guò)水深測(cè)量方式來(lái)獲取高精度的海底地形來(lái)說(shuō)，顯然是不滿足要求的。盡管海水的鹽度值較穩(wěn)定，但使用鹽度常量值會(huì)給聲速剖面計(jì)算帶來(lái)一項(xiàng)潛在的系統(tǒng)性偏差，特別在鹽度剖面較特殊的海域，該系統(tǒng)性偏差的影響將更顯著。此外XBT探測(cè)深度一般在800 m范圍以內(nèi)，對(duì)于該深度范圍以外的聲速剖面，通過(guò)將溫度、鹽度均假定為常量值來(lái)得到。顯然上述兩個(gè)因素會(huì)直接降低XBT采集數(shù)據(jù)計(jì)算全深度聲速剖面的精度，進(jìn)而影響到海底地形測(cè)量的精度。

為彌補(bǔ)通過(guò)投放XBT來(lái)獲取海水聲速剖面存在的由于缺乏實(shí)測(cè)鹽度信息支持而導(dǎo)致的固有缺陷，本文擬提出聯(lián)合XBT和WOA13模型中的鹽度信息來(lái)準(zhǔn)確確定走航式水深測(cè)量中深水海域聲速剖面的方法，同時(shí)采用多個(gè)實(shí)測(cè)聲剖站的數(shù)據(jù)與相應(yīng)的推算值進(jìn)行多方面對(duì)比，以檢驗(yàn)該方法的可行性、可靠性及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1　全球WOA13溫鹽模型解析及適用性評(píng)估

1.1海水聲速經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪x定

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)海洋調(diào)查規(guī)范、UNESCO（聯(lián)合國(guó)教科文組織）、NOAA（美國(guó)海洋與大氣局）均推薦采用Chen-Millero方程計(jì)算聲速（C-T Chen，1977），具體如式（1-5）所示。

Chen-Millero聲速模型系數(shù)見(jiàn)表1。

式（1）適用范圍為0≤t≤40℃，5≤S≤40，0≤p≤1 000 bar，其中t為溫度，單位為℃；S為鹽度，單位為ppt；p為壓力，單位為bar。

在計(jì)算海水聲速剖面時(shí)本文選用式（1）。若式（1）超出適用范圍，還可使用Chen-Millero-Li方程（Frank，1994），其適用范圍為0≤t≤40℃，5≤S≤40，0≤p≤1 000 bar。

1.2WOA13溫鹽模型解析及適用性評(píng)估

World Ocean Atlas（WOA）即世界海洋圖集，由美國(guó)國(guó)家海洋數(shù)據(jù)中心發(fā)布。該數(shù)據(jù)集通過(guò)對(duì)數(shù)十年在全球布設(shè)的Argo浮標(biāo)以及大量投放的XBT、CTD、XCTD、SVP等多種儀器采集的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)加工而得，其成果包括全球海域范圍內(nèi)經(jīng)處理后的一系列海洋水文要素?cái)?shù)據(jù)集，WOA13是其最新版本，其中溫、鹽度模型分為年度、季節(jié)、月份等3種類型，空間分辨率為0.25°×0.25°。WOA13模型的主要目的是供海洋學(xué)家進(jìn)行大尺度溫鹽場(chǎng)垂直結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用。

表1　Chen-Millero聲速計(jì)算模型的系數(shù)

對(duì)于海洋測(cè)繪而言，考核WOA13模型能否在深水區(qū)域水深測(cè)量使用且效果如何，從投入與產(chǎn)出來(lái)比較，顯然是一項(xiàng)有較大實(shí)用價(jià)值的工作。為滿足海洋測(cè)繪中走航式水深測(cè)量聲速計(jì)算及改正的工程化應(yīng)用需求，從WOA13模型中選定了包含12個(gè)月份的溫、鹽剖面數(shù)據(jù)集，經(jīng)解析后得到各月份的溫、鹽站點(diǎn)位置，其中1月份有效的溫、鹽站點(diǎn)分布如圖1所示。

再將1-12月共12個(gè)月份的WOA13溫鹽模型有效站點(diǎn)位置展示，具體如圖2所示。

由圖2知，從年尺度來(lái)看，全球WOA13溫鹽場(chǎng)模型的有效站位分布基本均勻，但在日本海、澳大利亞以及美國(guó)海域分布較密集。同時(shí)還可清晰看出多條大洋航渡式測(cè)線的航跡分布圖。

圖1　1月份的WOA13溫鹽場(chǎng)模型有效站點(diǎn)

圖2　1-12月份的WOA13溫鹽場(chǎng)模型有效站點(diǎn)

為從WOA13溫鹽場(chǎng)模型提取有效點(diǎn)位的溫、鹽剖面數(shù)據(jù)，編制了模型解析軟件。用戶輸入任意位置及待查詢的月份，若該站位存在溫、鹽有效值，則可即刻顯示全深度的溫、鹽度剖面，軟件操作結(jié)果如圖3、4所示。

圖3　WOA13溫鹽場(chǎng)模型中溫度剖面的解析

圖4　WOA13溫鹽場(chǎng)模型中鹽度剖面的解析

2012年度某個(gè)綜合性海洋調(diào)查測(cè)量作業(yè)航次共投放了多個(gè)XBT儀器，以用于采集特定站位的溫度、深度數(shù)據(jù)，其中第“××號(hào)XBT”站位溫度剖面數(shù)據(jù)共760組，深度至760 m，水層間隔為1.0 m。

根據(jù)該站位的投放位置，從WOA13析取得到同位置處的模型溫度剖面，深度至450 m，將其內(nèi)插為水層間隔為1.0 m的溫度剖面數(shù)據(jù)，共450組。以此計(jì)算實(shí)測(cè)值和模型值二者間的互差，結(jié)果如圖5所示，圖中藍(lán)色曲線表示溫度剖面的實(shí)測(cè)值，紅色曲線表示溫度剖面的模型值，綠色曲線表示二者的互差值。

圖5　第“××號(hào)XBT”站位處的溫度剖面實(shí)測(cè)值與模型值對(duì)比

從圖5反映出，實(shí)測(cè)的溫度剖面和模型的溫度剖面二者高度相似，對(duì)二者溫度剖面的互差值作統(tǒng)計(jì)，溫度值互差在±0.5℃之間的數(shù)據(jù)占75.8%。

另外在該航次作業(yè)過(guò)程中，還穿插著投放了少量的XCTD儀器，這樣為進(jìn)一步檢驗(yàn)WOA13模型鹽度剖面數(shù)據(jù)的適用性也提供了基本條件。隨機(jī)對(duì)其中編號(hào)為第“××CTD08.edf”的XCTD站位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該站位共采集到8 300組水層的溫度、鹽度數(shù)據(jù)，水層間隔為0.1～0.3 m不等，深度至1 090.0 m。采集的溫度、鹽度、電導(dǎo)率、聲速等部分實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2所示。

表2　第“××CTD08.edf”站位處溫度、鹽度等實(shí)際觀測(cè)值

從表2中的鹽度剖面值可知，深度從0.0～1.9 m時(shí)，鹽度值從22.89 ppt增大至34.06 ppt，顯然這與實(shí)際情況不符，其主要原因是電導(dǎo)率測(cè)量值不準(zhǔn)確導(dǎo)致。在具體處理時(shí)應(yīng)預(yù)先剔除這些錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步從WOA13模型中析取表2中第“×× CTD08.edf”位置處鹽度剖面，結(jié)果見(jiàn)圖6所示。

比較圖5、6中二者鹽度剖面的數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖7所示，圖中藍(lán)色表示鹽度剖面的實(shí)測(cè)值，紅色表示鹽度剖面的模型值。

圖6　第“××CTD08.edf”站位處WOA13模型的鹽度剖面值

圖7　第“××CTD08.edf”站位處的鹽度剖面實(shí)測(cè)值與模型值對(duì)比

由圖7反映出，鹽度剖面的實(shí)測(cè)值和模型值高度相似，進(jìn)一步計(jì)算兩種鹽度剖面的互差并作統(tǒng)計(jì)，互差值在±0.1 ppt之間的數(shù)據(jù)占79.2%。若將表1中0.0～1.9 m深度區(qū)間的錯(cuò)誤鹽度值剔除的話，則二者鹽度剖面的相似性將更強(qiáng)。

根據(jù)上述分析結(jié)果可知，對(duì)于所選站位來(lái)講，全球WOA13溫鹽場(chǎng)模型溫度、鹽度剖面精度較高，有較強(qiáng)的適用性和可用性。

2　聯(lián)合XBT和WOA13鹽度信息準(zhǔn)確確定深水走航聲速方法

由于XBT儀器的特殊性，其探測(cè)數(shù)據(jù)僅包括深度、溫度剖面，而無(wú)鹽度剖面，若應(yīng)用（1）計(jì)算聲速剖面，則其中的S只能簡(jiǎn)單假定為常量，這樣得到的聲速值v必然存在1個(gè)系統(tǒng)性偏差，在鹽度剖面變化劇烈的海域，該系統(tǒng)性偏差勢(shì)必將更顯著。無(wú)論是利用XBT、CTD或是XCTD的探測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算聲速剖面時(shí)，都需對(duì)深度、溫度（鹽度）剖面作預(yù)處理及質(zhì)量檢查，以剔除觀測(cè)粗差，因此可認(rèn)為這時(shí)的深、溫（鹽）信息是準(zhǔn)確的。就本文而言，主要討論兩個(gè)方面，一是XBT無(wú)實(shí)測(cè)鹽度支持時(shí)對(duì)聲速的影響以及如何解決；二是XBT探測(cè)深度范圍以外，完全采用WOA13模型計(jì)算特定深度的聲速剖面是否可行。

根據(jù)公式（1），推導(dǎo)得到聲速對(duì)溫度、鹽度、壓力等三者的偏導(dǎo)數(shù)，具體如下：

經(jīng)計(jì)算，海水溫度每變化1℃，聲速變化約為原來(lái)的0.35%；鹽度每增加1‰，聲速約增加1.14 m/s；深度每增加100 m，聲速約增加1.75 m/s，海水溫度變化對(duì)聲速的影響最大（劉雁春等，2006）。換言之，溫、鹽變化對(duì)聲速影響不在同一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此保證了本文提出的采用WOA13模型鹽度信息來(lái)計(jì)算XBT探測(cè)深度以內(nèi)聲速剖面的方法具備初步可行性。

為考核WOA13模型能否提高XBT聲速剖面的精度，以XCTD探測(cè)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行說(shuō)明。首先這里以XCTD采集的溫、鹽、深計(jì)算的原始聲速剖面為標(biāo)準(zhǔn)值，記為A；將其中鹽度替換為WOA13模型鹽度剖面后計(jì)算的聲速剖面記為B；假定鹽度剖面為常數(shù)值（35.0）后計(jì)算的聲速剖面記為C；單獨(dú)從WOA13模型計(jì)算的聲速剖面記為D。進(jìn)而比較A與B、C、D聲速剖面三者間的互差，各970組，深度間隔為1 m，結(jié)果分別如圖8-10所示。

圖8　A與B聲速剖面互差（B的鹽度剖面從WOA13析取）

圖9　A與C聲速剖面互差（C的鹽度剖面假定為35.0）

圖10　A與D聲速剖面互差（D的溫、鹽剖面均從WOA13析取）

為更直觀表達(dá)A與B、C、D三者間互差的綜合對(duì)比情況，進(jìn)一步作圖11，其中3個(gè)曲線由上至下分別表示A與B、A與C、A與D間的互差值。

圖11　A與B、C、D三者間互差綜合對(duì)比

從圖8-11知，實(shí)測(cè)聲速剖面A與基于WOA13模型鹽度值得到的聲速剖面B，二者互差的范圍在-0.2～0.35 m/s；而實(shí)測(cè)聲速剖面A與人為假定鹽度值為35.0后得到的聲速剖面C，二者互差的范圍在-1.15～0.18 m/s。顯然，前者較后者要高一個(gè)量級(jí)。至于實(shí)際聲速剖面A與單獨(dú)從WOA13模型得到的聲速剖面D，二者互差范圍在-12.5～0.5 m/s。

對(duì)實(shí)測(cè)聲速剖面與3種推算的聲速剖面間的互差作統(tǒng)計(jì)分析，相關(guān)結(jié)果如表3所示。

表3　實(shí)測(cè)聲速剖面與3種推算聲速剖面間的互差統(tǒng)計(jì)（m·s-1）

由表3知，B僅存在隨機(jī)誤差，而C、D還存在系統(tǒng)性誤差，特別是D的系統(tǒng)性誤差更顯著。通過(guò)幾個(gè)指標(biāo)的比較，在B、C、D 3個(gè)推算聲速剖面中，B的精度明顯優(yōu)于C、D，即更接近于A。

對(duì)于XBT探測(cè)深度以下的水層，這時(shí)均無(wú)溫度和鹽度信息，其位置處的聲速剖面可完全利用WOA13模型近似得到，其結(jié)果如圖12所示。其中1～970 m內(nèi)的聲速剖面互差即圖8的相關(guān)數(shù)值，971～1 501 m內(nèi)的聲速剖面互差采用類似圖10方法得到。這也就是本文提出的聯(lián)合XBT和WOA13鹽度信息確定深水走航聲速的一個(gè)基本應(yīng)用。

圖12　A與B、D組合后的聲速剖面間的互差

由圖12知，對(duì)于971～1 501 m深度范圍，實(shí)際聲速剖面A與完全從WOA13模型得到的聲速剖面二者間的互差（971～1 501 m）明顯減小，趨于0.22 m/s。這也是由于隨著深度的增加，聲速主要決定于壓力，因而趨于穩(wěn)定的原因。經(jīng)計(jì)算，圖12中的聲速剖面互差的總體均方差為0.243 m/s。因此對(duì)于探測(cè)深度以外的聲速值，可以用WOA13模型值來(lái)近似代替。

為進(jìn)一步考核WOA13模型能否提高XBT聲速剖面精度，這里以CTD探測(cè)數(shù)據(jù)為例說(shuō)明，數(shù)據(jù)共1 500組，深度間隔為1 m。這里仍以CTD采集溫、鹽、深計(jì)算的原始聲速剖面為標(biāo)準(zhǔn)值，記為A1；將其中鹽度替換為WOA13模型鹽度剖面后計(jì)算的聲速剖面記為B1；假定鹽度剖面為常數(shù)值（35.0）后計(jì)算的聲速剖面記為C1；單獨(dú)從WOA13模型計(jì)算的聲速剖面記為D1。參照?qǐng)D11方法，對(duì)A1與B1、C1、D1三者間的互差作綜合對(duì)比，如圖13所示。

圖13　A1與B1、C1、D1三者間互差綜合對(duì)比

從圖13知，實(shí)測(cè)聲速剖面A1與基于WOA13模型鹽度值得到的聲速剖面B1，二者互差為-0.18～0.34 m/s。而實(shí)測(cè)聲速剖面A1與人為假定鹽度值為35.0后得到的聲速剖面C1，二者互差在1.41～2.29 m/s。顯然，前者較后者要高一個(gè)量級(jí)。至于實(shí)際聲速剖面A1與單獨(dú)從WOA13模型得到的聲速剖面D1，二者互差在-12.1～0.6 m/s。

同時(shí)可知，隨著探測(cè)深度的增加，A1與D1間的互差逐步穩(wěn)定于2 m/s，這也進(jìn)一步表明，在XBT探測(cè)深度范圍（800 m）以外，使用WOA13模型計(jì)算相應(yīng)深度處的聲速剖面是可行的。

對(duì)實(shí)測(cè)聲速剖面與3種推算聲速剖面間的互差作統(tǒng)計(jì)分析，相關(guān)結(jié)果如表4所示。

表4　實(shí)測(cè)聲速剖面與3種推算聲速剖面間的互差統(tǒng)計(jì)（m·s-1）

由表4知，B1僅存在隨機(jī)誤差，而C1、D1還存在系統(tǒng)性誤差，特別是D1的系統(tǒng)性誤差更顯著。通過(guò)幾個(gè)指標(biāo)的比較，在B1、C1、D13個(gè)推算聲速剖面中，B1的精度明顯優(yōu)于C1、D1，即更接近于A1。

綜合表3、4知，WOA13模型可有效彌補(bǔ)XBT探測(cè)深度范圍內(nèi)無(wú)實(shí)測(cè)鹽度支持的缺陷，同時(shí)對(duì)于探測(cè)深度范圍以外內(nèi)的深水聲速剖面，使用WOA13模型提供的溫、鹽信息也是可行且可靠的。

3　結(jié)論與建議

盡管XBT儀器采集的數(shù)據(jù)僅包含海水的深度和溫度信息，但由于其溫度測(cè)量精度較高，顧及到海水鹽度剖面規(guī)律性較強(qiáng)且較穩(wěn)定等因素，在此基礎(chǔ)上利用國(guó)際WOA13模型提供的鹽度剖面，就可提高依據(jù)XBT探測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)地海水聲速剖面的精度，多個(gè)實(shí)際算例表明推算的聲速剖面與實(shí)測(cè)值的互差僅有-0.2～0.35 m/s。

當(dāng)然，由于XBT自身探測(cè)要素較少，在連續(xù)走航式的海洋測(cè)量作業(yè)過(guò)程中，還應(yīng)穿插著進(jìn)行XCTD、MVP300等溫鹽深儀器的配套使用，在多方面檢驗(yàn)WOA13模型溫、鹽剖面精度的同時(shí)，對(duì)XBT采集的數(shù)據(jù)施以質(zhì)量控制，這樣才能確保獲取的實(shí)地聲速剖面的精度，進(jìn)而提高海底地形測(cè)量的精度。可預(yù)見(jiàn)的是，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，若將XBT觀測(cè)數(shù)據(jù)與WOA13模型組合使用可顯著降低外業(yè)工作的成本，同時(shí)提高海洋測(cè)量作業(yè)的效率。

需說(shuō)明的是，本文僅是對(duì)國(guó)際WOA13模型進(jìn)行了部分驗(yàn)證，要將其應(yīng)用到實(shí)際海洋調(diào)查測(cè)量活動(dòng)中還需作更多的驗(yàn)證和模型自身的改進(jìn)工作，這也是作者下一步的工作方向。

致謝：感謝美國(guó)國(guó)家海洋數(shù)據(jù)中心提供的國(guó)際WOA13數(shù)值模型，感謝黃謨濤高工、歐陽(yáng)永忠高工為文章修改提出的寶貴意見(jiàn)。

C Chen,Millero F J,1977.Speed of sound in seawater at high pressures. J.Acoust.Soc.AM.62(5):1 129-1 135.

Frank J Millero,Xu Li,1994."Comments on'On equations for the speed of sound in seawater'，"J Acoust Soc Am,95(1):2 757-2 759.

國(guó)家海洋局，1992.GB 12763.7-1991.海洋調(diào)查規(guī)范第7部分：海洋調(diào)查資料處理.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

國(guó)家海洋局，2008.GB 12763.10-2007.海洋調(diào)查規(guī)范第10部分：海底地形地貌調(diào)查.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

國(guó)家海洋局，2008.GB 12763.2-2007.海洋調(diào)查規(guī)范第2部分：海洋水文觀測(cè).北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

國(guó)家海洋局，2008.GB 12763.7-2007.海洋調(diào)查規(guī)范第7部分：海洋調(diào)查資料處理.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

黃辰虎，陸秀平，歐陽(yáng)永忠，等，2013.遠(yuǎn)海航渡式水深測(cè)量水位改正方法研究.海洋測(cè)繪，33（5）：10-14.

黃辰虎，陸秀平，歐陽(yáng)永忠，等，2014.多波束水深測(cè)量誤差源分析與成果質(zhì)量評(píng)定.海洋測(cè)繪，34（2）：1-6.

李家彪，1999.多波束勘測(cè)原理技術(shù)與方法.北京：海洋出版社：101-125.

劉伯勝，雷家煜，2013.水聲學(xué)原理.武漢：哈爾濱工程大學(xué)出版社：

劉雁春，肖付民，暴景陽(yáng)，等，2006.海道測(cè)量學(xué)概論.北京：測(cè)繪出版社：73-77.

聶志喜，王振杰，李圣雪，2015.水下聲學(xué)定位中聲速改正方法的比較.海洋通報(bào)，34（4）：423-427，23-31.

歐陽(yáng)永忠，陸秀平，米陽(yáng)，等，2012.通用走航式海洋測(cè)量作業(yè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).海洋測(cè)繪，32（6）：1-6.

侍茂崇，高郭平，鮑獻(xiàn)文，2007.海洋調(diào)查方法.青島：中國(guó)海洋大學(xué)出版社：47-54.

張寶華，趙梅，2013.海水聲速測(cè)量方法及其應(yīng)用.聲學(xué)技術(shù)，32（1）：24-28.

張偉濤，張韌，王輝瓚，等，2013.基于Argo觀測(cè)資料的南海北部海域聲速場(chǎng)時(shí)空特征分析.海洋通報(bào)，32（3）：275-280.

趙辰冰，張鎖平，2013.利用XBT數(shù)據(jù)分析聲速剖面的研究.聲學(xué)技術(shù)，32（5）：151-153.

趙建虎，2007.現(xiàn)代海洋測(cè)繪.武漢：武漢大學(xué)出版社：90-97.

趙建虎，劉經(jīng)南，2008.多波束測(cè)深及圖像數(shù)據(jù)處理.武漢：武漢大學(xué)出版社：101-110.

鄭彤，周亦軍，邊少鋒，2009.多波束測(cè)深數(shù)據(jù)處理及成圖.海洋通報(bào)，28（6）：112-117.

周豐年，趙建虎，周才揚(yáng)，2001.多波束測(cè)深系統(tǒng)最優(yōu)聲速公式的確定.臺(tái)灣海峽，20（4）：411-420.

（本文編輯：袁澤軼）

A method of exactly determining the sound velocity in deep water based on salt information from WOA13 model and XBT data

HUANG Chen-hu,LU Xiu-ping,WANG Ke-ping,SHEN Jia-shuang,ZHANG Bo,ZHAI Guo-jun

（Naval Institute of Hydrographic Surveying and Charting,Tianjin 300061,China）

There is an inherent low precision of sound velocity by casting XBT apparatus,which will reduce the precision of sailing bathymetric survey in deep water due to the lack of practical salt.The global numerical model of WOA13 is analyzed and validated.How to improve the precision of sound velocity profile of XBT in deep water based on WOA13 is researched in this article at first.It is obvious that WOA13 model could improve the precision of sound velocity profile of XBT by providing the salt profile and it could solve the deficiency of detecting depths.Some details are analyzed.The mutual difference between the reckon profile and practicality profile is only-0.2～0.35 m/s.

sailing bathymetric survey;sound velocity correction;sound velocity profile;temperature;salinity;sound velocity equation

P716+.41

A

1001-6932（2016）05-0554-08

10.11840/j.issn.1001-6392.2016.05.009

2015-06-30；

2015-09-29

國(guó)家自然科學(xué)基金（41474012；41174062；41374018）；國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)（2011YQ12004503）。

黃辰虎（1979-），男，工程師，主要從事海底地形測(cè)量數(shù)據(jù)處理以及海洋潮汐、海水聲速的分析及預(yù)報(bào)研究。電子郵箱：hchhch-1997@163.com。