Les ondes sonores voyagent à travers différents types de matières, y compris l'eau liquide. Surtout, le mouvement de l'eau de l'océan peut considérablement affecter la façon dont les ondes sonores se déplacent d'un point à un autre.
Les tourbillons à méso-échelle sont de grands courants océaniques tourbillonnants de diamètre kilomètres. Ces tourbillons ne sont pas permanents par rapport à l'Ocean Gulf Stream, mais peuvent durer de l'ordre des semaines à des mois et ont une grande influence sur le climat, la circulation et le mélange de chaleur, de sel et de nutriments dans l'océan.
Compte tenu de leur nature temporaire, les tourbillons à méso-échelle peuvent également affecter la façon dont les ondes sonores se déplacent ou se propagent, selon leur taille, leur vitesse, leur direction actuelle et leur emplacement. La compréhension de ces effets est essentielle pour une détection cible sous-marine précise et une communication à long terme.
Les effets des tourbillons individuels à méso-échelle sur les ondes sonores ont été étudiés en détail à la fois dans l'océan et à travers divers modèles. En revanche, les effets de deux tourbillons à méso-échelle diamétralement opposés sur la propagation des ondes sonores n'ont pas été directement mesurés.
La mer du nord-est de la Chine méridionale a une forte probabilité de développer des tourbillons anticycloniques (AE) qui tournent dans le sens horaire en raison des courants locaux et du stress du vent. Lorsqu'un AE se développe dans cette région, il s'accompagne souvent d'un tourbillon cyclonique (CE) qui tourne dans le sens antihoraire, formant des tourbillons dipolaires.
Un groupe de chercheurs de l'Académie chinoise des sciences et de l'Université des sciences et de la technologie du Shandong à Qingdao, la Chine a étudié trois ensembles de tourbillons dipolaires en mer de Chine méridionale pour mieux caractériser leurs effets sur les ondes sonores. L'équipe a publié ses recherches dans Recherche océan-land-atmosphère.
« Cette recherche, pour la première fois, analyse systématiquement les effets acoustiques de trois paires de tourbillons dipolaires dans le nord-est de la mer de Chine méridionale, révélant leurs structures de vitesse sonore uniques et leurs modèles de propagation acoustique », a déclaré Lu Lu, chercheur à l'Institut d'océanologie de l'Académie chinoise des sciences et du premier auteur du document de recherche.
Plus précisément, les scientifiques étaient intéressés à apprendre comment les changements de température et de salinité de l'océan provoqués par des tourbillons dipolaires peuvent modifier la structure des profils de vitesse sonore, ou la vitesse du son dans l'eau à différentes profondeurs, ce qui peut affecter la façon dont les ondes sonores se déplacent dans l'océan.
L'équipe a utilisé des données d'altimètre satellite pour mesurer avec précision la vitesse du courant de Foucault, des données de réanalyse assimilées combinant des modèles numériques et un modèle de tracé des rayons de Bellhop pour prédire la propagation des ondes sonores par des tourbillons dipolaires.
Dans l'ensemble, les chercheurs ont découvert que les EI avaient tendance à couler au centre, ce qui a diminué la température de l'océan, la salinité et les contours de la vitesse sonore du côté AE du dipôle. D'un autre côté, CES a démontré une hausse de l'eau qui a donc augmenté la température, la salinité et la vitesse sonore.
Les conditions des tourbillons dipolaires variaient de l'eau environnante, que l'équipe a calculé comme des anomalies de température, de salinité et de vitesse sonore en fonction des données moyennes enregistrées des années 2000 à 2020.
« L'étude a révélé que les EI à nœuds chauds et les CES à froid provoquent respectivement des anomalies de vitesse sonore positive et négative, modifiant considérablement la position des zones de convergence (CZ) et la perte de transmission acoustique (TL). Lu.
Grâce à la modélisation, l'équipe a constaté que la présence des tourbillons dipolaires modifie le CZS, ou les régions de l'intensité sonore focalisée, et TL, que la source sonore soit au milieu des tourbillons dipolaires, au centre de l'AE ou du CE, ou à l'extérieur des tourbillons dipolaires.
Bien que les recherches actuelles aient amélioré la connaissance du domaine sur la façon dont les tourbillons dipolaires affectent la propagation des vagues sonores dans l'océan, l'équipe reconnaît les limites de la conception de leur étude. Les tourbillons dipolaires étudiés se sont déplacés vers le sud-ouest dans la mer de Chine méridionale, ce qui peut avoir influencé la propagation acoustique. Des expériences de simulation ont également été effectuées en supposant un terrain à fond plat, ce qui peut également affecter les voyages des vagues sonores.
« Les travaux futurs exploreront les effets des tourbillons dipolaires sur la propagation acoustique pendant leur évolution, ainsi que leur influence dans des conditions de terrain réalistes. L'objectif ultime est d'étudier l'influence de plusieurs vorties à méso-échelle sur la propagation acoustique, résumant ainsi Lu.
