JP2001050809A - 海洋音響トモグラフィデータ解析装置 - Google Patents
海洋音響トモグラフィデータ解析装置Info
- Publication number
- JP2001050809A JP2001050809A JP11226217A JP22621799A JP2001050809A JP 2001050809 A JP2001050809 A JP 2001050809A JP 11226217 A JP11226217 A JP 11226217A JP 22621799 A JP22621799 A JP 22621799A JP 2001050809 A JP2001050809 A JP 2001050809A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sound speed
- sound
- sound velocity
- profile
- calculated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 黒潮続流域のような亜熱帯水系と亜寒帯水系
が混合する海域における水温躍層の変化に重点を置いた
音速プロファイルを生成することができる海洋音響トモ
グラフィデータ解析装置。 【解決手段】 海洋データベース１２０を用い目的海域
の音速プロファイルを算出する手段１４０と、前記音速
プロファイルより基準音速値プロファイルと音速変動量
を算出し、次に前記音速変動量と代表深度とに基づき音
速変動量モードを算出し、次に前記音速変動量モードと
代表深度とに基づき求めた音速変動量と、前記基準音速
値プロファイルとの和を求めることにより音速プロファ
イルを再構成する手段１３０とを備えたもの。
が混合する海域における水温躍層の変化に重点を置いた
音速プロファイルを生成することができる海洋音響トモ
グラフィデータ解析装置。 【解決手段】 海洋データベース１２０を用い目的海域
の音速プロファイルを算出する手段１４０と、前記音速
プロファイルより基準音速値プロファイルと音速変動量
を算出し、次に前記音速変動量と代表深度とに基づき音
速変動量モードを算出し、次に前記音速変動量モードと
代表深度とに基づき求めた音速変動量と、前記基準音速
値プロファイルとの和を求めることにより音速プロファ
イルを再構成する手段１３０とを備えたもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、海洋音響トモグラ
フィデータ解析装置に係り、特に海中の音速プロファイ
ル作成手法に関するものである。
フィデータ解析装置に係り、特に海中の音速プロファイ
ル作成手法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最初に、海洋音響トモグラフィの概要に
ついて説明する。海洋音響トモグラフィ（Ocean Acoust
ic Tomography,一般にＯＡＴという）技術は、水中音波
の伝搬時間が水温、水圧、塩分等によって異なることを
利用して、海の内部の水温等の変化を調査する技術であ
る。この海洋音響トモグラフイの一般的な手法では、海
洋の観測海域に複数の音響送受波器を設置し、その送受
波器間を伝搬する時間を計測する。海水中では１対の送
波器と受波器の間で音響パルスの送受波を行う場合に、
送波器から１個のパルスを発射しても、受波器には複数
のパルスが到達する。これは１対の送受波器に対して複
数の伝搬経路が存在することに起因する。これを多重音
線経路と呼ぶ。そのため、各音線にたいして伝搬時間を
計測する。次に、観測海域の音速場に近い場（基準場と
呼ぶ）を仮定して音の伝搬経路（音線経路）と伝搬時間
を計算する。各音線の伝搬時間の観測値と計算値との差
から基準場と実際の場との差（音速変動量）を逆問題解
析によって求め、実際の場を推定する。この一連の手続
きからなる解析処理を海洋音響トモグラフィ解析とい
う。
ついて説明する。海洋音響トモグラフィ（Ocean Acoust
ic Tomography,一般にＯＡＴという）技術は、水中音波
の伝搬時間が水温、水圧、塩分等によって異なることを
利用して、海の内部の水温等の変化を調査する技術であ
る。この海洋音響トモグラフイの一般的な手法では、海
洋の観測海域に複数の音響送受波器を設置し、その送受
波器間を伝搬する時間を計測する。海水中では１対の送
波器と受波器の間で音響パルスの送受波を行う場合に、
送波器から１個のパルスを発射しても、受波器には複数
のパルスが到達する。これは１対の送受波器に対して複
数の伝搬経路が存在することに起因する。これを多重音
線経路と呼ぶ。そのため、各音線にたいして伝搬時間を
計測する。次に、観測海域の音速場に近い場（基準場と
呼ぶ）を仮定して音の伝搬経路（音線経路）と伝搬時間
を計算する。各音線の伝搬時間の観測値と計算値との差
から基準場と実際の場との差（音速変動量）を逆問題解
析によって求め、実際の場を推定する。この一連の手続
きからなる解析処理を海洋音響トモグラフィ解析とい
う。
【０００３】海洋音響トモグラフィにおいては、各音線
の伝搬時間差が既知数で音速変動量が未知数、すなわち
推定される量であり、音速変動量を関数展開してその展
開係数を推定する。従来、ＯＡＴデータ解析装置では、
鉛直方向の音速変動量（平均音速プロファイルからの変
動量）を海洋データベースから作成されるＥＯＦ（Empi
rical Orthogonal Functcions 、経験的直交関数）のモ
ードとその係数を用いて記述している（例えば下記参考
文献１を参照）。 参考文献１：信学技報、US96-33(1996-08)、鴨志田隆
也、海洋音響トモグラフィーにおいて用いるモデル評
価、pp33-40
の伝搬時間差が既知数で音速変動量が未知数、すなわち
推定される量であり、音速変動量を関数展開してその展
開係数を推定する。従来、ＯＡＴデータ解析装置では、
鉛直方向の音速変動量（平均音速プロファイルからの変
動量）を海洋データベースから作成されるＥＯＦ（Empi
rical Orthogonal Functcions 、経験的直交関数）のモ
ードとその係数を用いて記述している（例えば下記参考
文献１を参照）。 参考文献１：信学技報、US96-33(1996-08)、鴨志田隆
也、海洋音響トモグラフィーにおいて用いるモデル評
価、pp33-40
【０００４】そして従来のＯＡＴデータ解析装置では、
各固有音線の伝搬時間差（装置内で計算した基準場の固
有音線の伝搬時間とそれに対応する観測値の伝搬時間の
差）から逆問題解析によって先に述べたＥＯＦの係数を
求める（例えば下記参考文献２を参照）。そして、上記
により求められた各ＥＯＦモード毎の係数とれそれに対
応したモード、および平均音速プロファイルを全て加算
することによって音速プロファイル（音速プロファイル
は海面から海底までの音速値鉛直分布である）を再構築
する。実データ解析では、ＥＯＦのモードを第１〜第
３、第４まで用いて音速変動量を記述していた（例えば
下記参考文献３を参照）。 参考文献２：海洋理工学会誌、vol.３、No.１ 、1997、
新家富雄他、海洋音響トモグラフィーにおける次元性の
比較と実海洋要素を取り込んだ３次元シミレーション、
pp11-22 参考文献３：海洋音響学会講演論文集、1998年６月、鴨
志田隆也、三次元海洋音響トモグラフィーのデータ解析
手法実験、pp71-72
各固有音線の伝搬時間差（装置内で計算した基準場の固
有音線の伝搬時間とそれに対応する観測値の伝搬時間の
差）から逆問題解析によって先に述べたＥＯＦの係数を
求める（例えば下記参考文献２を参照）。そして、上記
により求められた各ＥＯＦモード毎の係数とれそれに対
応したモード、および平均音速プロファイルを全て加算
することによって音速プロファイル（音速プロファイル
は海面から海底までの音速値鉛直分布である）を再構築
する。実データ解析では、ＥＯＦのモードを第１〜第
３、第４まで用いて音速変動量を記述していた（例えば
下記参考文献３を参照）。 参考文献２：海洋理工学会誌、vol.３、No.１ 、1997、
新家富雄他、海洋音響トモグラフィーにおける次元性の
比較と実海洋要素を取り込んだ３次元シミレーション、
pp11-22 参考文献３：海洋音響学会講演論文集、1998年６月、鴨
志田隆也、三次元海洋音響トモグラフィーのデータ解析
手法実験、pp71-72
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上に述べた
従来のＯＡＴデータ解析方法では、黒潮続流域のような
亜熱帯系の水と亜寒帯系の水が混合する変動の激しい海
域は、音速場を正確に再現するためにＥＯＦを高次モー
ドまで用いなければならない。しかし、逆問題解析は、
モードを高次までを適用すると未知数が増加し、音速プ
ロファイルの再現率の低下に繋がると言う相反する問題
を抱えている。加えて、ＥＯＦは、表層から大深度まで
の音速変動量を統計的に出現する確率の大きさでのみ記
述するため、海面付近の変動の激しい混合層と水深１０
００ｍ付近に位置する水温躍層の変動を同比率で表すこ
とも珍しくない。そのため、ＥＯＦは、本来ＯＡＴが観
測しようとする黒潮続流の変動（水温躍層の１００日周
期の変動）を表す展開関数としては、必ずしも最適なも
のではない。そこで何らかの方法で、ＯＡＴから得られ
る少ない情報量で、黒潮続流域の変動に重点を置いた鉛
直方向の展開関数が必要である。本発明では、水温躍層
変動を代表する深度の音速変動量と他の深度の音速変動
量の関係を２次式で近似することで音速変動量モードを
作成する。また別の手法として、２層ＱＧモデルから得
られる傾圧項に対応させた代表深度により音速変動量モ
ードを作成する。そしてこれらの音速変動量モードより
音速プロファイルを再構成しようとするものである。
従来のＯＡＴデータ解析方法では、黒潮続流域のような
亜熱帯系の水と亜寒帯系の水が混合する変動の激しい海
域は、音速場を正確に再現するためにＥＯＦを高次モー
ドまで用いなければならない。しかし、逆問題解析は、
モードを高次までを適用すると未知数が増加し、音速プ
ロファイルの再現率の低下に繋がると言う相反する問題
を抱えている。加えて、ＥＯＦは、表層から大深度まで
の音速変動量を統計的に出現する確率の大きさでのみ記
述するため、海面付近の変動の激しい混合層と水深１０
００ｍ付近に位置する水温躍層の変動を同比率で表すこ
とも珍しくない。そのため、ＥＯＦは、本来ＯＡＴが観
測しようとする黒潮続流の変動（水温躍層の１００日周
期の変動）を表す展開関数としては、必ずしも最適なも
のではない。そこで何らかの方法で、ＯＡＴから得られ
る少ない情報量で、黒潮続流域の変動に重点を置いた鉛
直方向の展開関数が必要である。本発明では、水温躍層
変動を代表する深度の音速変動量と他の深度の音速変動
量の関係を２次式で近似することで音速変動量モードを
作成する。また別の手法として、２層ＱＧモデルから得
られる傾圧項に対応させた代表深度により音速変動量モ
ードを作成する。そしてこれらの音速変動量モードより
音速プロファイルを再構成しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る海洋音響ト
モグラフィデータ解析装置は、海洋データベースを用い
目的海域の位置及び深度毎の温度及び塩分データより音
速プロファイルを算出する手段と、前記算出した音速プ
ロファイルの水平方向平均値より基準音速値プロファイ
ルを算出し、また前記音速プロファイルと基準音速値プ
ロファイルの差より音速変動量データセットを算出する
手段と、前記算出した音速変動量データセットと水温躍
層の変動の代表深度とに基づき、前記代表深度での音速
変動量に対する他の各深度での音速変動量より音速変動
量モードを算出する手段と、前記算出した音速変動量モ
ードと前記代表深度とに基づく音速変動量を求め、該音
速変動量と前記基準音速値プロファイルとの和を求める
ことにより音速プロファイルを再構成する手段とを備え
たものである。その結果、黒潮続流域のような亜熱帯水
系と亜寒帯水系が混合する海域における水温躍層の変化
に重点を置いた音速プロファイルを生成することができ
る海洋音響トモグラフィデータ解析装置が得られる。
モグラフィデータ解析装置は、海洋データベースを用い
目的海域の位置及び深度毎の温度及び塩分データより音
速プロファイルを算出する手段と、前記算出した音速プ
ロファイルの水平方向平均値より基準音速値プロファイ
ルを算出し、また前記音速プロファイルと基準音速値プ
ロファイルの差より音速変動量データセットを算出する
手段と、前記算出した音速変動量データセットと水温躍
層の変動の代表深度とに基づき、前記代表深度での音速
変動量に対する他の各深度での音速変動量より音速変動
量モードを算出する手段と、前記算出した音速変動量モ
ードと前記代表深度とに基づく音速変動量を求め、該音
速変動量と前記基準音速値プロファイルとの和を求める
ことにより音速プロファイルを再構成する手段とを備え
たものである。その結果、黒潮続流域のような亜熱帯水
系と亜寒帯水系が混合する海域における水温躍層の変化
に重点を置いた音速プロファイルを生成することができ
る海洋音響トモグラフィデータ解析装置が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】実施形態１ 図１は本発明の実施形態１，２に係るＯＡＴデータ解析
装置の構成図である。図１において、１０１はデータの
書き込み及び読み出しを行うことのできる音速データメ
モリ、１０２は基準音速データメモリ、１０３は音速変
動量データメモリ、１０４はモードデータメモリ、１０
５は合成音速プロファイルデータメモリ、１１０は本装
置と外部とでデータをやり取りするためのデータ入出力
部、１２０は海洋データベース、１３０は演算部、１４
０は音速演算部、１５０はデータ表示部であり、上記１
０１〜１０５の各メモリ及び１１０〜１５０の各機器が
バス２１０に接続されている。
装置の構成図である。図１において、１０１はデータの
書き込み及び読み出しを行うことのできる音速データメ
モリ、１０２は基準音速データメモリ、１０３は音速変
動量データメモリ、１０４はモードデータメモリ、１０
５は合成音速プロファイルデータメモリ、１１０は本装
置と外部とでデータをやり取りするためのデータ入出力
部、１２０は海洋データベース、１３０は演算部、１４
０は音速演算部、１５０はデータ表示部であり、上記１
０１〜１０５の各メモリ及び１１０〜１５０の各機器が
バス２１０に接続されている。
【０００８】図２は本発明の実施形態１の動作フローチ
ャートであり、図のＳに続く数値はステップ番号を示
す。図３は深度１０００ｍの音速変動量と他の深度の音
速変動量のスキャッタプロット例を示す図であり、図の
横軸は深度１０００ｍの音速変動量、縦軸は他の深度の
音速変動量である。図４は深度１０００ｍを基準とした
音速変動量モードの説明図であり、図の縦軸は深度、横
軸は音速変動量である。
ャートであり、図のＳに続く数値はステップ番号を示
す。図３は深度１０００ｍの音速変動量と他の深度の音
速変動量のスキャッタプロット例を示す図であり、図の
横軸は深度１０００ｍの音速変動量、縦軸は他の深度の
音速変動量である。図４は深度１０００ｍを基準とした
音速変動量モードの説明図であり、図の縦軸は深度、横
軸は音速変動量である。
【０００９】図５はＣＴＤデータから求めた音速場と再
構成された音速場の説明図であり、図の縦軸は水深（単
位はメートル、ｍ）、横軸は距離であるが、この例で
は、１０００ｋｍの距離を約５０ｋｍの間隔で設けられ
た２０個の各ステーションのステーション番号（１〜２
０）として示している。また図形内の数値は音速（単位
はｍ／ｓ）である。なお上記ＣＴＤのＣはConductivity
（海水の導電率、実質的には塩分）、ＴはTemperature
（海水の温度）、ＤはDepth （水深）の意味であり、こ
れら３つの物理量を計測するセンサを各ステーションか
ら海中に沈めて実際に測定したデータがＣＴＤデータで
ある。図５の（ａ）はＣＴＤデータから求めた音速場
を、（ｂ）は水深１０００ｍの音速変動量の情報を用い
て再構成された音速場を示している。
構成された音速場の説明図であり、図の縦軸は水深（単
位はメートル、ｍ）、横軸は距離であるが、この例で
は、１０００ｋｍの距離を約５０ｋｍの間隔で設けられ
た２０個の各ステーションのステーション番号（１〜２
０）として示している。また図形内の数値は音速（単位
はｍ／ｓ）である。なお上記ＣＴＤのＣはConductivity
（海水の導電率、実質的には塩分）、ＴはTemperature
（海水の温度）、ＤはDepth （水深）の意味であり、こ
れら３つの物理量を計測するセンサを各ステーションか
ら海中に沈めて実際に測定したデータがＣＴＤデータで
ある。図５の（ａ）はＣＴＤデータから求めた音速場
を、（ｂ）は水深１０００ｍの音速変動量の情報を用い
て再構成された音速場を示している。
【００１０】以下図１〜図５を参照し、図２の順序で実
施形態１の動作を説明する。 （ａ）海洋データベースを用いた音速プロファイルの計
算（図２のステップ１０１） 図２のＳ１０１では、目的海域の海洋データベースから
音速プロファイルを計算する。図１のデータ入出力部１
１０から、目的海域の範囲を指定する命令が演算部１３
０に入力される。演算部１３０は指定範囲に基づき、海
洋データベース１２０に格納されている水温Ｔ（ｘ，
ｙ，ｄ）、塩分Ｓ（ｘ，ｙ，ｄ）のデータ群を切り出
し、音速演算部１４０に入力する。ここで、ｘとｙは位
置の座標であり、ｄは深度である。音速演算部１４０
は、音速式（例えば下記参考文献４Ａ，４Ｂを参照）に
従って水温Ｔ、塩分Ｓ及び深度ｄの各データから音速値
Ｃを算出する。演算部１３０は、算出された音速データ
セットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を音速データメモリ１０１に格
納する。 参考文献４Ａ：Del Grosso,V.A.,New equation for the
speed of sound innatural waters(with comparisins
to other equations),J.Acoust.Soc.Am,vol.56,pp1084-
1091(1974) 参考文献４Ｂ：Kenneth V.Mackenzie,Nine-term equati
on for sound speed inthe Ocena,J.Acoust.Soc. Am,vo
l.70,pp807-812(1981)
施形態１の動作を説明する。 （ａ）海洋データベースを用いた音速プロファイルの計
算（図２のステップ１０１） 図２のＳ１０１では、目的海域の海洋データベースから
音速プロファイルを計算する。図１のデータ入出力部１
１０から、目的海域の範囲を指定する命令が演算部１３
０に入力される。演算部１３０は指定範囲に基づき、海
洋データベース１２０に格納されている水温Ｔ（ｘ，
ｙ，ｄ）、塩分Ｓ（ｘ，ｙ，ｄ）のデータ群を切り出
し、音速演算部１４０に入力する。ここで、ｘとｙは位
置の座標であり、ｄは深度である。音速演算部１４０
は、音速式（例えば下記参考文献４Ａ，４Ｂを参照）に
従って水温Ｔ、塩分Ｓ及び深度ｄの各データから音速値
Ｃを算出する。演算部１３０は、算出された音速データ
セットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を音速データメモリ１０１に格
納する。 参考文献４Ａ：Del Grosso,V.A.,New equation for the
speed of sound innatural waters(with comparisins
to other equations),J.Acoust.Soc.Am,vol.56,pp1084-
1091(1974) 参考文献４Ｂ：Kenneth V.Mackenzie,Nine-term equati
on for sound speed inthe Ocena,J.Acoust.Soc. Am,vo
l.70,pp807-812(1981)
【００１１】（ｂ）基準音速プロファイルと音速変動量
の計算（図２のステップ１０２） 図２のＳ１０２では、目的の海域の平均音速プロファイ
ルと音速変動量を計算する。図１の演算部１３０は、音
速データメモリ１０１に格納された音速データセットＣ
（ｘ，ｙ，ｄ）を読み出す。そして、この音速データセ
ットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）の水平方向の平均値を求めること
で、基準音速値プロファイルＣ0(ｄ)を算出する。次に
演算部１３０は、音速データセットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）と
基準音速値プロファイルＣ0(ｄ)の差を求めることによ
って音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を算出
する。そして演算部１３０は、基準音速値プロファイル
Ｃ0(ｄ)を基準音速データメモリ１０２に格納し、また
音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を音速変動
量データメモリ１０３に格納する。
の計算（図２のステップ１０２） 図２のＳ１０２では、目的の海域の平均音速プロファイ
ルと音速変動量を計算する。図１の演算部１３０は、音
速データメモリ１０１に格納された音速データセットＣ
（ｘ，ｙ，ｄ）を読み出す。そして、この音速データセ
ットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）の水平方向の平均値を求めること
で、基準音速値プロファイルＣ0(ｄ)を算出する。次に
演算部１３０は、音速データセットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）と
基準音速値プロファイルＣ0(ｄ)の差を求めることによ
って音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を算出
する。そして演算部１３０は、基準音速値プロファイル
Ｃ0(ｄ)を基準音速データメモリ１０２に格納し、また
音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を音速変動
量データメモリ１０３に格納する。
【００１２】（ｃ）音速変動量モードの算出（図２のス
テップ１０３） 図２のＳ１０３では、音速変動量モードの算出を行う。
図１の演算部１３０は、音速変動量データメモリ１０３
に書き込まれた音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，
ｄ）を読み出す。次に、演算部１３０は、データ入出力
部１１０を介して、水温躍層の変動を代表する深度ｄ
ref （以下単に代表深度ｄref という。また通常代表深
度は、水深１０００ｍ付近であるので、この例ではｄ
ref ＝１０００ｍとする）を入力する。図３の（ａ）〜
（ｄ）は、亜熱帯水系と亜寒帯水系が混合する海域にお
ける、水深１０００ｍでの平均音速からの音速変動量δ
Ｃ（ｘ，ｙ，ｄref ）（横軸範囲−４〜＋４ｍ／ｓ）に
対するその他の水深１００ｍ，３００ｍ，５００ｍ，７
５０ｍでの各平均音速からの音速変動量δＣ（ｘ，ｙ，
ｄ）（縦軸範囲−４０〜＋２０ｍ／ｓ）のスキャッタプ
ロットの例を示す図である。
テップ１０３） 図２のＳ１０３では、音速変動量モードの算出を行う。
図１の演算部１３０は、音速変動量データメモリ１０３
に書き込まれた音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，
ｄ）を読み出す。次に、演算部１３０は、データ入出力
部１１０を介して、水温躍層の変動を代表する深度ｄ
ref （以下単に代表深度ｄref という。また通常代表深
度は、水深１０００ｍ付近であるので、この例ではｄ
ref ＝１０００ｍとする）を入力する。図３の（ａ）〜
（ｄ）は、亜熱帯水系と亜寒帯水系が混合する海域にお
ける、水深１０００ｍでの平均音速からの音速変動量δ
Ｃ（ｘ，ｙ，ｄref ）（横軸範囲−４〜＋４ｍ／ｓ）に
対するその他の水深１００ｍ，３００ｍ，５００ｍ，７
５０ｍでの各平均音速からの音速変動量δＣ（ｘ，ｙ，
ｄ）（縦軸範囲−４０〜＋２０ｍ／ｓ）のスキャッタプ
ロットの例を示す図である。
【００１３】そして演算部１３０は、図３に示されたよ
うに、代表深度ｄref （この例では前記１０００ｍ）で
の音速変動量にδＣ（ｘ，ｙ，ｄref ）に対するその他
の各深度（例えば１００ｍ，３００ｍ，５００ｍ，７５
０ｍ）での音速変動量δＣ（ｘ，ｙ，ｄ）の値を求め
る。図３の（ａ），（ｂ）における浅い水深（１００
ｍ，３００ｍ）に着目すると、２種類の水系が存在する
ため１次式より２次式で近似した方が音速変動量を記述
するのに適していることが分かる。つまり音速変動量δ
Ｃα（ｄ）は次式（１）で示される。 δＣα（ｄ）＝α2Ψ2（ｄ）＋αΨ1（ｄ）＋Ψc（ｄ） …（１） 但し α＝δＣ（ｄref ）とする。式（１）において、
係数αは代表深度ｄref での音速変動量δＣ（ｘ，ｙ，
ｄ ref ）であり、逆問題解析で求められる。また式
（１）の第１項よりα2 を除いたΨ2（ｄ）、第２項よ
りαを除いたΨ1（ｄ）、及び第３項Ψc（ｄ）を音速変
動量モードという。そして音速変動量δＣα（ｄ）は、
係数α2と音速変動量モードΨ2（ｄ）の積、係数αと音
速変動量モードΨ1（ｄ）の積及び定数項Ψc（ｄ）の和
として示される。
うに、代表深度ｄref （この例では前記１０００ｍ）で
の音速変動量にδＣ（ｘ，ｙ，ｄref ）に対するその他
の各深度（例えば１００ｍ，３００ｍ，５００ｍ，７５
０ｍ）での音速変動量δＣ（ｘ，ｙ，ｄ）の値を求め
る。図３の（ａ），（ｂ）における浅い水深（１００
ｍ，３００ｍ）に着目すると、２種類の水系が存在する
ため１次式より２次式で近似した方が音速変動量を記述
するのに適していることが分かる。つまり音速変動量δ
Ｃα（ｄ）は次式（１）で示される。 δＣα（ｄ）＝α2Ψ2（ｄ）＋αΨ1（ｄ）＋Ψc（ｄ） …（１） 但し α＝δＣ（ｄref ）とする。式（１）において、
係数αは代表深度ｄref での音速変動量δＣ（ｘ，ｙ，
ｄ ref ）であり、逆問題解析で求められる。また式
（１）の第１項よりα2 を除いたΨ2（ｄ）、第２項よ
りαを除いたΨ1（ｄ）、及び第３項Ψc（ｄ）を音速変
動量モードという。そして音速変動量δＣα（ｄ）は、
係数α2と音速変動量モードΨ2（ｄ）の積、係数αと音
速変動量モードΨ1（ｄ）の積及び定数項Ψc（ｄ）の和
として示される。
【００１４】演算部１３０は、図３の如き代表深度に対
する各深度におけるスキャッタプロットに基づき、これ
を２次式で近似した各音速変動量モードΨ2（ｄ），Ψ1
（ｄ），Ψc（ｄ）を個別に算出する。図４に深度１０
００ｍを基準とした各深度における各音速変動量モード
Ψ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψc（ｄ）を示す。演算部１３
０は、この操作の最後に、上記算出した各音速変動量モ
ードΨ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψc（ｄ）をモードデータ
メモリ１０４に書き込む。なお逆問題解析で求められた
αの値は、式（１）の関係により、全て代表深度ｄref
の水平方向の値に割り振って使用することができる。
する各深度におけるスキャッタプロットに基づき、これ
を２次式で近似した各音速変動量モードΨ2（ｄ），Ψ1
（ｄ），Ψc（ｄ）を個別に算出する。図４に深度１０
００ｍを基準とした各深度における各音速変動量モード
Ψ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψc（ｄ）を示す。演算部１３
０は、この操作の最後に、上記算出した各音速変動量モ
ードΨ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψc（ｄ）をモードデータ
メモリ１０４に書き込む。なお逆問題解析で求められた
αの値は、式（１）の関係により、全て代表深度ｄref
の水平方向の値に割り振って使用することができる。
【００１５】（ｄ）音速プロファイルの再構成（図２の
ステップ１０４） 図２のＳ１０４では、式（１）のαと各音速変動量モー
ドを用いて合成音速プロファイルを再構成する。図１の
演算部１３０は、データ入出力部１１０を介して、逆問
題解析で求められた式（１）の係数α、即ち代表深度ｄ
ref での音速変動量δＣ（ｘ，ｙ，ｄre f ）を入力す
る。次に演算部１３０は、基準音速データメモリ１０２
に書き込まれた基準音速値プロファイルＣ0（ｄ）と、
モードデータメモリ１０４に格納した各音速変動量モー
ドΨ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψc（ｄ）を読み出す。そし
て式（１）に従って音速変動量δＣα（ｄ）を求め、次
に下記式（２）のように、δＣα（ｄ）とＣ 0（ｄ）の
和を求めることにより合成音速プロファイルＣ′(ｄ)
を再構成する。 Ｃ′(ｄ)＝Ｃ0（ｄ）＋δＣα（ｄ） …（２） 上記再構成された合成音速プロファイルＣ′（ｘ，ｙ，
ｄ）は、演算部１３０によって、合成音速プロファイル
データメモリ１０５に格納される。
ステップ１０４） 図２のＳ１０４では、式（１）のαと各音速変動量モー
ドを用いて合成音速プロファイルを再構成する。図１の
演算部１３０は、データ入出力部１１０を介して、逆問
題解析で求められた式（１）の係数α、即ち代表深度ｄ
ref での音速変動量δＣ（ｘ，ｙ，ｄre f ）を入力す
る。次に演算部１３０は、基準音速データメモリ１０２
に書き込まれた基準音速値プロファイルＣ0（ｄ）と、
モードデータメモリ１０４に格納した各音速変動量モー
ドΨ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψc（ｄ）を読み出す。そし
て式（１）に従って音速変動量δＣα（ｄ）を求め、次
に下記式（２）のように、δＣα（ｄ）とＣ 0（ｄ）の
和を求めることにより合成音速プロファイルＣ′(ｄ)
を再構成する。 Ｃ′(ｄ)＝Ｃ0（ｄ）＋δＣα（ｄ） …（２） 上記再構成された合成音速プロファイルＣ′（ｘ，ｙ，
ｄ）は、演算部１３０によって、合成音速プロファイル
データメモリ１０５に格納される。
【００１６】（ｅ）再構成された音速場表示（図２のス
テップ１０５） 図２のＳ１０５では、再構成された音速場の表示を行
う。図１の演算部１３０は、合成音速プロファイルデー
タメモリ１０５に格納された合成音速プロファイルＣ′
（ｘ，ｙ，ｄ）を読み出し、データ表示部１５０に送
る。データ表示部１５０は、演算部１３０から送られた
合成音速プロファイルＣ′（ｘ，ｙ，ｄ）を表示する。
図５の（ａ）にＣＴＤデータから求めた音速場の表示例
を示し、（ｂ）に水深１０００ｍでの平均音速からの音
速変動量δＣ（ｘ，ｙ，ｄref ）を用いて再構成された
音速場の表示例を示す。データ表示部１５０に表示され
た合成音速場プロファイルＣ′（ｘ，ｙ，ｄ）は、水温
躍層の変化に重点を置いた合成音速プロファイルデータ
セットとなる。
テップ１０５） 図２のＳ１０５では、再構成された音速場の表示を行
う。図１の演算部１３０は、合成音速プロファイルデー
タメモリ１０５に格納された合成音速プロファイルＣ′
（ｘ，ｙ，ｄ）を読み出し、データ表示部１５０に送
る。データ表示部１５０は、演算部１３０から送られた
合成音速プロファイルＣ′（ｘ，ｙ，ｄ）を表示する。
図５の（ａ）にＣＴＤデータから求めた音速場の表示例
を示し、（ｂ）に水深１０００ｍでの平均音速からの音
速変動量δＣ（ｘ，ｙ，ｄref ）を用いて再構成された
音速場の表示例を示す。データ表示部１５０に表示され
た合成音速場プロファイルＣ′（ｘ，ｙ，ｄ）は、水温
躍層の変化に重点を置いた合成音速プロファイルデータ
セットとなる。
【００１７】以上のように、本実施形態１によれば、黒
潮続流域のような亜熱帯水系と亜寒帯水系が混合する海
域では水平方向の水温躍層変化が重要であるという状況
に鑑み、逆問題解析によって得られる少ない情報量αの
値を全て代表深度での音速変動量の水平分布に割り振っ
て音速変動量δＣα(ｄ）を求め、基準音速値プロファ
イルＣ0（ｄ）と前記δＣα(ｄ）との和を求めることに
より合成音速プロファイルＣ′(ｄ）を再構成するよう
にしたので、水温躍層の変化に重点を置いた音速プロフ
ァイルを生成できる。
潮続流域のような亜熱帯水系と亜寒帯水系が混合する海
域では水平方向の水温躍層変化が重要であるという状況
に鑑み、逆問題解析によって得られる少ない情報量αの
値を全て代表深度での音速変動量の水平分布に割り振っ
て音速変動量δＣα(ｄ）を求め、基準音速値プロファ
イルＣ0（ｄ）と前記δＣα(ｄ）との和を求めることに
より合成音速プロファイルＣ′(ｄ）を再構成するよう
にしたので、水温躍層の変化に重点を置いた音速プロフ
ァイルを生成できる。
【００１８】実施形態２ 本実施形態２の装置構成は図１と同様なものである。図
６は本発明の実施形態２の動作フローチャートであり、
図のＳに続く数値はステップ番号を示す。図７は２層Ｑ
Ｇモデルの概念図である。なお、ここでＱＧは、Quasi
−Geostrophicの略語で、一般に準地衡流と訳され、地
球自転による偏向力に準じた海流を意味する。そして図
７はこの海流により水深１０００ｍ前後より浅い上層
と、深い下層の２層モデルが形成されるという概念の説
明図である。
６は本発明の実施形態２の動作フローチャートであり、
図のＳに続く数値はステップ番号を示す。図７は２層Ｑ
Ｇモデルの概念図である。なお、ここでＱＧは、Quasi
−Geostrophicの略語で、一般に準地衡流と訳され、地
球自転による偏向力に準じた海流を意味する。そして図
７はこの海流により水深１０００ｍ前後より浅い上層
と、深い下層の２層モデルが形成されるという概念の説
明図である。
【００１９】現在大気海洋相互作用を研究するモデルと
して、大気と海洋の物理過程が、できるだけ単純な格好
で表現され且つ解析的な式で表現できる物理数学モデル
（数値モデルと呼ばれる）が研究されており、この数値
モデルを導入して、複雑な非線形過程を数値（データ）
で表現し、高速電子計算機によりそれを解析して自然現
象の仕組みを把握しようとしている。２層ＱＧモデルも
このようにして得られたものである。なお図７の（ａ）
の縦軸は水深、横軸は緯度（北緯４０°〜３０°）であ
り、また（ｂ）の縦軸は水深、横軸は音速である。
して、大気と海洋の物理過程が、できるだけ単純な格好
で表現され且つ解析的な式で表現できる物理数学モデル
（数値モデルと呼ばれる）が研究されており、この数値
モデルを導入して、複雑な非線形過程を数値（データ）
で表現し、高速電子計算機によりそれを解析して自然現
象の仕組みを把握しようとしている。２層ＱＧモデルも
このようにして得られたものである。なお図７の（ａ）
の縦軸は水深、横軸は緯度（北緯４０°〜３０°）であ
り、また（ｂ）の縦軸は水深、横軸は音速である。
【００２０】以下図７を参照し、図６の順序で実施形態
２の動作を説明する。 （ａ）海洋データベースを用いた音速プロファイルの計
算（図６のステップ２０１） 図６のＳ２０１では、目的海域の海洋データベースから
音速プロファイルを計算する。図１のデータ入出力部１
１０から、目的海域の範囲を指定する命令が演算部１３
０に入力される。演算部１３０は指定範囲に基づき、海
洋データベース１２０に格納されている水温Ｔ（ｘ，
ｙ，ｄ）、塩分Ｓ（ｘ，ｙ，ｄ）のデータ群を切り出
し、音速演算部１４０に入力する。ここで、ｘとｙは位
置の座標であり、ｄは深度である。音速演算部１４０
は、音速式（例えば前記参考文献４Ａ，４Ｂを参照）に
従って水温Ｔ、塩分Ｓ及び深度ｄの各データから音速値
Ｃを算出する。演算部１３０は、算出された音速データ
セットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を音速データメモリ１０１に格
納する。
２の動作を説明する。 （ａ）海洋データベースを用いた音速プロファイルの計
算（図６のステップ２０１） 図６のＳ２０１では、目的海域の海洋データベースから
音速プロファイルを計算する。図１のデータ入出力部１
１０から、目的海域の範囲を指定する命令が演算部１３
０に入力される。演算部１３０は指定範囲に基づき、海
洋データベース１２０に格納されている水温Ｔ（ｘ，
ｙ，ｄ）、塩分Ｓ（ｘ，ｙ，ｄ）のデータ群を切り出
し、音速演算部１４０に入力する。ここで、ｘとｙは位
置の座標であり、ｄは深度である。音速演算部１４０
は、音速式（例えば前記参考文献４Ａ，４Ｂを参照）に
従って水温Ｔ、塩分Ｓ及び深度ｄの各データから音速値
Ｃを算出する。演算部１３０は、算出された音速データ
セットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を音速データメモリ１０１に格
納する。
【００２１】（ｂ）基準音速プロファイルと音速変動量
の計算（図６のステップ２０２） 図６のＳ２０２では、目的の海域の平均音速プロファイ
ルと音速変動量を計算する。図１の演算部１３０は、音
速データメモリ１０１に格納された音速データセットＣ
（ｘ，ｙ，ｄ）を読み出す。そして、この音速データセ
ットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）に水平方向の平均値を求めること
で、基準音速値プロファイルＣ0(ｄ) を算出する。次に
演算部１３０は、音速データセットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）と
基準音速値プロファイルＣ0(ｄ)の差を求めることによ
って音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を算出
する。そして演算部１３０は、基準音速値プロファイル
Ｃ0(ｄ) を基準音速データメモリ１０２に格納し、また
音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を音速変動
量データメモリ１０３に格納する。
の計算（図６のステップ２０２） 図６のＳ２０２では、目的の海域の平均音速プロファイ
ルと音速変動量を計算する。図１の演算部１３０は、音
速データメモリ１０１に格納された音速データセットＣ
（ｘ，ｙ，ｄ）を読み出す。そして、この音速データセ
ットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）に水平方向の平均値を求めること
で、基準音速値プロファイルＣ0(ｄ) を算出する。次に
演算部１３０は、音速データセットＣ（ｘ，ｙ，ｄ）と
基準音速値プロファイルＣ0(ｄ)の差を求めることによ
って音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を算出
する。そして演算部１３０は、基準音速値プロファイル
Ｃ0(ｄ) を基準音速データメモリ１０２に格納し、また
音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，ｄ）を音速変動
量データメモリ１０３に格納する。
【００２２】（ｃ）音速変動量モードの算出（図６のス
テップ２０３） 図６のＳ２０３では、音速変動量モードの算出を行う。
図１の演算部１３０は、音速変動量データメモリ１０３
に書き込まれた音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，
ｄ）を読み出す。次に、演算部１３０は、データ入出力
部１１０を介して前記水温躍層の変動の代表深度ｄref
（この例ではｄr efは１０００ｍとする）を入力する。
次に演算部１３０は、実施形態１の場合と同様に、代表
深度ｄref ＝１０００ｍでの音速変動量にδＣ（ｘ，
ｙ，ｄref ）に対するその他の各深度（例えば１００
ｍ，３００ｍ，５００ｍ，７５０ｍ等）での音速変動量
δＣ（ｘ，ｙ，ｄ）の値を求める。
テップ２０３） 図６のＳ２０３では、音速変動量モードの算出を行う。
図１の演算部１３０は、音速変動量データメモリ１０３
に書き込まれた音速変動量データセットδＣ（ｘ，ｙ，
ｄ）を読み出す。次に、演算部１３０は、データ入出力
部１１０を介して前記水温躍層の変動の代表深度ｄref
（この例ではｄr efは１０００ｍとする）を入力する。
次に演算部１３０は、実施形態１の場合と同様に、代表
深度ｄref ＝１０００ｍでの音速変動量にδＣ（ｘ，
ｙ，ｄref ）に対するその他の各深度（例えば１００
ｍ，３００ｍ，５００ｍ，７５０ｍ等）での音速変動量
δＣ（ｘ，ｙ，ｄ）の値を求める。
【００２３】本実施形態２の場合の音速変動量δＣ
β（ｄ）は、実施形態１の式（１）における係数αとは
異なる係数βを用いた次式（３）で示される。 δＣβ（ｄ）＝β2Ψ2（ｄ）＋βΨ2（ｄ）＋Ψc（ｄ） …（３） 但し β＝φcとする。式（３）において、係数βは２
層ＱＧモデルから算出される傾圧項φc の値である。こ
の傾圧項φc の求め方は、後述のＳ２０４において詳細
に説明するが、式（１）の係数αと式（３）の係数βと
の物理的意味は等価なものである。また式（３）の第１
項よりβ2除いたΨ2（ｄ）、第２項よりβを除いたΨ1
（ｄ）及び第３項Ψc（ｄ）を音速変動量モードとい
う。そして音速変動量δＣβ（ｄ）は、係数β2と音速
変動量モードΨ2（ｄ）の積、係数βと音速変動量モー
ドΨ1（ｄ）の積及び定数項Ψc（ｄ）の和として示され
る。
β（ｄ）は、実施形態１の式（１）における係数αとは
異なる係数βを用いた次式（３）で示される。 δＣβ（ｄ）＝β2Ψ2（ｄ）＋βΨ2（ｄ）＋Ψc（ｄ） …（３） 但し β＝φcとする。式（３）において、係数βは２
層ＱＧモデルから算出される傾圧項φc の値である。こ
の傾圧項φc の求め方は、後述のＳ２０４において詳細
に説明するが、式（１）の係数αと式（３）の係数βと
の物理的意味は等価なものである。また式（３）の第１
項よりβ2除いたΨ2（ｄ）、第２項よりβを除いたΨ1
（ｄ）及び第３項Ψc（ｄ）を音速変動量モードとい
う。そして音速変動量δＣβ（ｄ）は、係数β2と音速
変動量モードΨ2（ｄ）の積、係数βと音速変動量モー
ドΨ1（ｄ）の積及び定数項Ψc（ｄ）の和として示され
る。
【００２４】演算部１３０は、実施形態１の場合と同様
に、図３の如き代表深度に対する各深度におけるスキャ
ッタプロットに基づき、これを２次式で近似した各音速
変動量モードΨ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψc（ｄ）を個別
に算出する。演算部１３０は、この操作の最後に、上記
算出した各音速変動量モードΨ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψ
c（ｄ）をモードデータメモリ１０４に書き込む。
に、図３の如き代表深度に対する各深度におけるスキャ
ッタプロットに基づき、これを２次式で近似した各音速
変動量モードΨ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψc（ｄ）を個別
に算出する。演算部１３０は、この操作の最後に、上記
算出した各音速変動量モードΨ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψ
c（ｄ）をモードデータメモリ１０４に書き込む。
【００２５】（ｄ）２層ＱＤモデルから得られる傾圧項
を用いた音速プロファイルの再構成（図６のステップ２
０４） 図６のＳ２０４では、２層ＱＧモデルから出力される傾
圧項φc と各音速変動量モードを用いて合成音速プロフ
ァイルを再構成する。図７に示されるように、２層ＱＧ
モデルは海洋の鉛直構造を理想的に２層化したものであ
る（海洋数値モデルについては例えば下記参考文献５、
２層ＱＧモデルについては例えば下記参考文献６を参
照）。 参考文献５：鳥羽良明編：大気・海洋の相互作用、東京
大学出版会(1996) 参考文献６：Pedlosky,J.:Geophysical Fluid Dynamic
s,2nd ed.Berlin,pp416-424,springer-Verlag(1987)
を用いた音速プロファイルの再構成（図６のステップ２
０４） 図６のＳ２０４では、２層ＱＧモデルから出力される傾
圧項φc と各音速変動量モードを用いて合成音速プロフ
ァイルを再構成する。図７に示されるように、２層ＱＧ
モデルは海洋の鉛直構造を理想的に２層化したものであ
る（海洋数値モデルについては例えば下記参考文献５、
２層ＱＧモデルについては例えば下記参考文献６を参
照）。 参考文献５：鳥羽良明編：大気・海洋の相互作用、東京
大学出版会(1996) 参考文献６：Pedlosky,J.:Geophysical Fluid Dynamic
s,2nd ed.Berlin,pp416-424,springer-Verlag(1987)
【００２６】傾圧項φc は上層と下層の流線関数の差で
求められ、傾圧項が記述するものは水温躍層深度の昇降
である。図７の（ａ）では、この傾圧項φc を上層と下
層との境界を示す曲線として概念的に示している。従っ
てこの傾圧項φc は、代表深度（この例では１０００
ｍ）に着目すれば、実施形態１の場合と同様に、水深１
０００ｍでの平均音速からの音速変動量に対する図７の
（ａ）の境界深度（例えば北緯４０度の６００ｍ）での
平均音速からの音速変動量として表すことができる。図
７の（ｂ）では、亜熱帯水域での水深対音速特性を実線
の曲線として、亜寒帯水域での水深対音速特性を一点鎖
線の曲線を示しているが、この２つの曲線の間の水平方
向の幅が各水深における音速変動量として理解してよ
い。
求められ、傾圧項が記述するものは水温躍層深度の昇降
である。図７の（ａ）では、この傾圧項φc を上層と下
層との境界を示す曲線として概念的に示している。従っ
てこの傾圧項φc は、代表深度（この例では１０００
ｍ）に着目すれば、実施形態１の場合と同様に、水深１
０００ｍでの平均音速からの音速変動量に対する図７の
（ａ）の境界深度（例えば北緯４０度の６００ｍ）での
平均音速からの音速変動量として表すことができる。図
７の（ｂ）では、亜熱帯水域での水深対音速特性を実線
の曲線として、亜寒帯水域での水深対音速特性を一点鎖
線の曲線を示しているが、この２つの曲線の間の水平方
向の幅が各水深における音速変動量として理解してよ
い。
【００２７】このように式（１）の係数αは逆問題解析
により求め、式（３）の係数βは２層ＱＧモデルから算
出される傾圧項φc より求めるので、係数の求め方は異
なるが、求めた結果の物理的意味は等価なものである。
従ってこの傾圧項φc を式（３）の係数βとして、音速
変動量δＣβ（ｄ）を算出できる。
により求め、式（３）の係数βは２層ＱＧモデルから算
出される傾圧項φc より求めるので、係数の求め方は異
なるが、求めた結果の物理的意味は等価なものである。
従ってこの傾圧項φc を式（３）の係数βとして、音速
変動量δＣβ（ｄ）を算出できる。
【００２８】処理手順を整理すると、演算部１３０は、
データ入出力部１１０から２層ＱＧモデルで計算された
傾圧項φc を入力する。次に演算部１３０は、基準音速
データメモリ１０２に書き込まれた基準音速値プロファ
イルＣ0(ｄ）と、モードデータメモリ１０４に格納され
た各音速変動量モードΨ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψ
c（ｄ）を読み出す。そして式（３）に従って音速変動
量δＣβ（ｄ）を求め、次に下記式（４）のように、δ
Ｃβ（ｄ）とＣ 0(ｄ）の和を求めることにより合成音速
プロファイルＣ″(ｄ)を再構成する。 Ｃ″(ｄ)＝Ｃ0(ｄ）＋δＣβ（ｄ） …（４） 上記再構成された合成音速プロファイルＣ″(ｘ，ｙ，
ｄ）は、演算部１３０によって、合成音速プロファイル
データメモリ１０５に格納される。
データ入出力部１１０から２層ＱＧモデルで計算された
傾圧項φc を入力する。次に演算部１３０は、基準音速
データメモリ１０２に書き込まれた基準音速値プロファ
イルＣ0(ｄ）と、モードデータメモリ１０４に格納され
た各音速変動量モードΨ2（ｄ），Ψ1（ｄ），Ψ
c（ｄ）を読み出す。そして式（３）に従って音速変動
量δＣβ（ｄ）を求め、次に下記式（４）のように、δ
Ｃβ（ｄ）とＣ 0(ｄ）の和を求めることにより合成音速
プロファイルＣ″(ｄ)を再構成する。 Ｃ″(ｄ)＝Ｃ0(ｄ）＋δＣβ（ｄ） …（４） 上記再構成された合成音速プロファイルＣ″(ｘ，ｙ，
ｄ）は、演算部１３０によって、合成音速プロファイル
データメモリ１０５に格納される。
【００２９】（ｅ）再構成された音速場の表示（図６の
ステップ２０５） 図６のＳ２０５では、再構成された音速場の表示を行
う。演算部１３０は、合成音速プロファイルデータメモ
リ１０５に格納された合成音速プロファイルＣ″(ｘ，
ｙ，ｄ）を読み出し、データ表示部１５０に送る。デー
タ表示部１５０は、演算部１３０から送られた合成音速
プロファイルＣ″(ｘ，ｙ，ｄ）を表示する。データ表
示部１５０に表示された合成音速場Ｃ″(ｘ，ｙ，ｄ）
は、２層ＱＧモデルで記述できる海面から海底までの音
速場となる。
ステップ２０５） 図６のＳ２０５では、再構成された音速場の表示を行
う。演算部１３０は、合成音速プロファイルデータメモ
リ１０５に格納された合成音速プロファイルＣ″(ｘ，
ｙ，ｄ）を読み出し、データ表示部１５０に送る。デー
タ表示部１５０は、演算部１３０から送られた合成音速
プロファイルＣ″(ｘ，ｙ，ｄ）を表示する。データ表
示部１５０に表示された合成音速場Ｃ″(ｘ，ｙ，ｄ）
は、２層ＱＧモデルで記述できる海面から海底までの音
速場となる。
【００３０】以上のように、本実施形態２によれば、海
洋音響トモグラフィデータ解析装置によって、２層ＱＧ
モデルから算出される傾圧項という唯一の情報と代表深
度での音速変動量モードを対応させることにより、２層
ＱＧモデルで記述できる音速プロファイルデータセット
を生成することができる。その結果２層ＱＧモデルを用
いた海洋音響トモグラフィデータ解析に貢献することが
できる。
洋音響トモグラフィデータ解析装置によって、２層ＱＧ
モデルから算出される傾圧項という唯一の情報と代表深
度での音速変動量モードを対応させることにより、２層
ＱＧモデルで記述できる音速プロファイルデータセット
を生成することができる。その結果２層ＱＧモデルを用
いた海洋音響トモグラフィデータ解析に貢献することが
できる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明においては、海洋デ
ータベースを用い目的海域の位置及び深度毎の温度及び
塩分データより音速プロファイルを算出する手段と、前
記算出した音速プロファイルの水平方向平均値より基準
音速値プロファイルを算出し、また前記音速プロファイ
ルと基準音速値プロファイルの差より音速変動量データ
セットを算出する手段と、前記算出した音速変動量デー
タセットと水温躍層の変動の代表深度とに基づき、前記
代表深度での音速変動量に対する他の各深度での音速変
動量より音速変動量モードを算出する手段と、前記算出
した音速変動量モードと前記代表深度とに基づく音速変
動量を求め、該音速変動量と前記基準音速値プロファイ
ルとの和を求めることにより音速プロファイルを再構成
する手段とを備えるようにしたので、その結果、黒潮続
流域のような亜熱帯水系と亜寒帯水系が混合する海域に
おける水温躍層の変化に重点を置いた音速プロファイル
を生成することができる海洋音響トモグラフィデータ解
析装置が得られる。
ータベースを用い目的海域の位置及び深度毎の温度及び
塩分データより音速プロファイルを算出する手段と、前
記算出した音速プロファイルの水平方向平均値より基準
音速値プロファイルを算出し、また前記音速プロファイ
ルと基準音速値プロファイルの差より音速変動量データ
セットを算出する手段と、前記算出した音速変動量デー
タセットと水温躍層の変動の代表深度とに基づき、前記
代表深度での音速変動量に対する他の各深度での音速変
動量より音速変動量モードを算出する手段と、前記算出
した音速変動量モードと前記代表深度とに基づく音速変
動量を求め、該音速変動量と前記基準音速値プロファイ
ルとの和を求めることにより音速プロファイルを再構成
する手段とを備えるようにしたので、その結果、黒潮続
流域のような亜熱帯水系と亜寒帯水系が混合する海域に
おける水温躍層の変化に重点を置いた音速プロファイル
を生成することができる海洋音響トモグラフィデータ解
析装置が得られる。
【図１】本発明の実施形態１，２に係るＯＡＴデータ解
析装置の構成図である。
析装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態１の動作フローチャートであ
る。
る。
【図３】深度１０００ｍの音速変動量と他の深度の音速
変動量のスキャッタプロット例を示す図である。
変動量のスキャッタプロット例を示す図である。
【図４】深度１０００ｍを基準とした音速変動量モード
の説明図である。
の説明図である。
【図５】ＣＴＤデータから求めた音速場と再構成された
音速場の説明図である。
音速場の説明図である。
【図６】本発明の実施形態２の動作フローチャートであ
る。
る。
【図７】２層ＱＧモデルの概念図である。
１０１ 音速データメモリ １０２ 基準音速データメモリ １０３ 音速変動量データメモリ １０４ モードデータメモリ １０５ 合成音速プロファイルデータメモリ １１０ データ入出力部 １２０ 海洋データベース １３０ 演算部 １４０ 音速演算部 １５０ データ表示部 ２１０ バス
Claims (2)
- 【請求項１】 海洋データベースを用い目的海域の位置
及び深度毎の温度及び塩分データより音速プロファイル
を算出する手段と、 前記算出した音速プロファイルの水平方向平均値より基
準音速値プロファイルを算出し、また前記音速プロファ
イルと基準音速値プロファイルの差より音速変動量デー
タセットを算出する手段と、 前記算出した音速変動量データセットと水温躍層の変動
の代表深度とに基づき、前記代表深度での音速変動量に
対する他の各深度での音速変動量より音速変動量モード
を算出する手段と、 前記算出した音速変動量モードと前記代表深度とに基づ
く音速変動量を求め、該音速変動量と前記基準音速値プ
ロファイルとの和を求めることにより音速プロファイル
を再構成する手段とを備えたことを特徴とする海洋音響
トモグラフィデータ解析装置。 - 【請求項２】 海洋データベースを用い目的海域の位置
及び深度毎の温度及び塩分データより音速プロファイル
を算出する手段と、 前記算出した音速プロファイルの水平方向平均値より基
準音速値プロファイルを算出し、また前記音速プロファ
イルと基準音速値プロファイルの差より音速変動量デー
タセットを算出する手段と、 前記算出した音速変動量データセットと２層ＱＧモデル
から算出される傾圧項に対応させた水温躍層の変動の代
表深度とに基づき、前記代表深度での音速変動量に対す
る他の各深度での音速変動量より音速変動量モードを算
出する手段と、 前記算出した音速変動量モードと前記傾圧項とに基づく
音速変動量を求め、該音速変動量と前記基準音速値プロ
ファイルとの和を求めることにより音速プロファイルを
再構成する手段とを備えたことを特徴とする海洋音響ト
モグラフィデータ解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11226217A JP2001050809A (ja) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | 海洋音響トモグラフィデータ解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11226217A JP2001050809A (ja) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | 海洋音響トモグラフィデータ解析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001050809A true JP2001050809A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16841740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11226217A Pending JP2001050809A (ja) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | 海洋音響トモグラフィデータ解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001050809A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012202941A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Nec Corp | 水中物体までの水平距離を算出するための水平距離算出システム及び水平距離算出方法 |
| US9119383B2 (en) | 2009-02-03 | 2015-09-01 | Henning Skjold-Larsen | Method for determining difference in distance |
| CN113218493A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-08-06 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于经验正交函数法的声速剖面反演方法 |
| CN115438523A (zh) * | 2022-11-09 | 2022-12-06 | 中关村睿宸卫星创新应用研究院 | 海洋三维叶绿素浓度数据重构方法、装置、设备及介质 |
-
1999
- 1999-08-10 JP JP11226217A patent/JP2001050809A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9119383B2 (en) | 2009-02-03 | 2015-09-01 | Henning Skjold-Larsen | Method for determining difference in distance |
| JP2012202941A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Nec Corp | 水中物体までの水平距離を算出するための水平距離算出システム及び水平距離算出方法 |
| CN113218493A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-08-06 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于经验正交函数法的声速剖面反演方法 |
| CN113218493B (zh) * | 2021-04-08 | 2023-12-08 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于经验正交函数法的声速剖面反演方法 |
| CN115438523A (zh) * | 2022-11-09 | 2022-12-06 | 中关村睿宸卫星创新应用研究院 | 海洋三维叶绿素浓度数据重构方法、装置、设备及介质 |
| CN115438523B (zh) * | 2022-11-09 | 2023-03-07 | 中关村睿宸卫星创新应用研究院 | 海洋三维叶绿素浓度数据重构方法、装置、设备及介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Madricardo et al. | High resolution multibeam and hydrodynamic datasets of tidal channels and inlets of the Venice Lagoon | |
| CN111307266B (zh) | 声速获取方法及基于该方法的全球海洋声速场构建方法 | |
| Snellen et al. | Model-based sediment classification using single-beam echosounder signals | |
| Fan et al. | Experimental study on underwater acoustic imaging of 2-D temperature distribution around hot springs on floor of Lake Qiezishan, China | |
| CN113486574B (zh) | 基于历史数据以及机器学习的声速剖面补全方法及装置 | |
| Lecours et al. | Artefacts in marine digital terrain models: A multiscale analysis of their impact on the derivation of terrain attributes | |
| Wang et al. | Review of underwater acoustic propagation models. | |
| Maleika | The influence of track configuration and multibeam echosounder parameters on the accuracy of seabed DTMs obtained in shallow water | |
| Maleika et al. | Interpolation methods and the accuracy of bathymetric seabed models based on multibeam echosounder data | |
| Ren et al. | Acoustic interferometry for geoacoustic characterization in a soft-layered sediment environment | |
| Neilsen et al. | Learning location and seabed type from a moving mid-frequency source | |
| Verlinden et al. | Determination of acoustic waveguide invariant using ships as sources of opportunity in a shallow water marine environment | |
| Haris et al. | Sounding out life in the deep using acoustic data from ships of opportunity | |
| White et al. | Localisation of sperm whales using bottom-mounted sensors | |
| RU2466426C1 (ru) | Способ восстановления рельефа морского дна при измерении глубин посредством гидроакустических средств | |
| JP2000298069A (ja) | 海洋音響トモグラフィデータ処理・表示装置 | |
| Carrière et al. | Sequential Bayesian geoacoustic inversion for mobile and compact source-receiver configuration | |
| Abadi et al. | Short-range propagation characteristics of airgun pulses during marine seismic reflection surveys | |
| JP2001050809A (ja) | 海洋音響トモグラフィデータ解析装置 | |
| JP5190863B2 (ja) | 懸濁物質濃度の分布解析装置及びプログラム | |
| Maleika et al. | Effect of density of measurement points collected from a multibeam echosounder on the accuracy of a digital terrain model | |
| Sanford et al. | Sensing the ocean | |
| Boadu | Predicting oil saturation from velocities using petrophysical models and artificial neural networks | |
| CN106680824A (zh) | 一种基于垂直机动的水下航行器自主目标被动定位方法 | |
| Meinen et al. | Structure, transport and potential vorticity of the Gulf Stream at 68 W: Revisiting older data sets with new techniques |