При теоретическом анализе дальнего распространения звука в океане на первый план выходит учет накапливающихся с дистанцией статистических эффектов, обусловленных влиянием случайных неоднородностей океанического волновода. В ИПФ РАН построено статистическое описание модовой структуры низкочастотного звукового поля в океане, учитывающее многократное рассеяние звука на случайных объемных неоднородностях (прежде всего, на внутренних волнах) и поверхностном ветровом волнении. Этот подход базируется на использовании методов статистической радиофизики при решении стохастических уравнений для амплитуд мод. В результате были исследованы теоретически и экспериментально основные закономерности дальнего распространения НЧ звука в океанических волноводах, получены пионерские результаты по измерению и теоретическому анализу характеристик сигналов реверберации (обратного рассеяния) в различных акваториях Мирового океана. К важнейшему из полученных здесь результатов относится натурная демонстрация возможности сверхдальнего (до 500 км) картирования подводных возвышенностей и обнаружения других локализованных неоднородностей океана.

Полученные результаты по дальнему распространению положены в основу исследования когерентных свойств сигналов на длинных трассах и эффективности работы протяженных приемных антенн в случайно-неоднородных океанических волноводах различного типа (в глубоком океане и мелком море). Обширный цикл экспериментальных и теоретических исследований выполнен по изучению интерференционных структур тональных и импульсных сигналов в подводных звуковых каналах. Существенным результатом этой деятельности стала разработка методов восстановления геоакустических параметров осадочной толщи дна по наблюдениям интерференционной картины поля.

С конца 80-х годов началось проведение совместных исследований с коллегами из США и Европы. Особое значение и важность среди них имеют российско-американские проекты по проблеме акустической термометрии океанического климата (АТОК) на стационарных акустических трассах в Тихом океане (трасса Гавайи–Камчатка, 4700 км, 1998-1999 гг.) и в Северном Ледовитом океане (несколько трасс протяженностью от 1000 км до 2600 км, 1994 и 1998-1999 гг.). Результаты этих работ позволили сделать вывод о принципиальной возможности практической реализации системы долговременного акустического мониторинга средней температуры океанических вод.

В тематике работ нашло свое отражение новое направление в акустике океана, появившееся во второй половине 90-х годов и связанное с изучением явлений лучевого и волнового хаоса при дальнем распространении звука в океане. Эти явления важны как с фундаментальной точки зрения, так и с точки зрения анализа реальных возможностей акустической диагностики океана на сверхдлинных акустических трассах, включая акустическую термометрию океана. Была построена теория эффекта кластеризации времен прихода звуковых импульсов вдоль многочисленных хаотических лучей, соединяющих источник и приемник на трассе длиной порядка нескольких тысяч километров. Результаты этой теории представляют большой интерес с точки зрения анализа данных пилотных экспериментов по акустической термометрии океана на сверхдлинных акустических трассах.

Избранные публикации :

Абросимов Д.И., Авербах В.С., Долин Л.С., Капустин П.А., Лучинин А.Г., Некрасов В.Н., Нечаев А.Г., Островский Л.А., Плахин Е.А., Подражанский А.М., Славинский, М.М., Сутин А.М., Филюшкин Б.Н. Экспериментальное исследование низкочастотных звуковых полей в океане и оценка возможности прогнозирования их характеристик // ДАН СССР, 1988, т. 299, № 2, с. 477-481.

Сазонтов А.Г. Квазиклассическое решение уравнения переноса излучения в рассеивающей среде с регулярной рефракцией // Акуст. журн., 1996, т. 42, № 4, с. 551-559.

Gorodetskaya E.Yu., Malekhanov A.I., Sazontov A.G., Vdovicheva N.K. Deep water acoustic coherence at long ranges: Theoretical prediction and effects on large array signal processing // IEEE J. Oceanic Eng., 1999, vol. 24, № 2, pp. 156-171.

Sazontov A.G., Matveyev A.L., Vdovicheva N.K. Rough surface scattering effects on acoustic coherence in shallow water: Theory and observation // IEEE J. Oceanic Eng., 2002, vol. 27, № 3, pp. 653-664.

Virovlyansky A.L. Ray travel times at long ranges in acoustic waveguides // J. Acoust. Soc . Amer ., 2003, vol . 113, №5, pp . 2523-2532.

Вировлянский А.Л. Статистическое описание лучевого хаоса в подводном акустическом волноводе // Акуст. журн., 2005, т. 51, № 1, с. 90-100.

Вировлянский А.Л. Времена пробега сигналов вдоль хаотических лучей при дальнем распространении звука в океане // Акуст. журн., 2005, т. 51, № 3, с. 330-341.

Sharonov G.A., Kerzhakov B.V., Kulinich V.V., Lazarev V.A., Sokolov A.D. Experimental investigations of interference patterns of broadband low frequency sound in ocean waveguides inhomogeneous in range // Ocean Acoustic Interference Phenomena and Signal Processing, Ed. by W.A. Kuperman and G.L. D'Spain, pp. 13-33 (AIP, Melville, 2002).

Бородина Е.Л., Петухов Ю.В. Влияние осадочного слоя дна на возбуждение мод и боковых волн в мелком море // Акуст. журн., 2000, т. 46, № 4, с. 437-446