水体声学探测技术在甲烷羽状流探测中的应用与展望

摘要

冷泉流体向海水中的喷溢活动广泛发育在大陆边缘海底,在地壳动力作用下,天然气从地壳内部向上运移,穿过海底沉积层泄漏进入海水中,形成海底气泡羽状流,这类分布羽状流的地区常发现富含天然气水合物的海底沉积层.天然气的主要成分甲烷是一种强温室效应气体,相同质量的甲烷气体对温室效应的贡献二氧化碳的20多倍.研究甲烷气泡羽状流的基本特征并明确其在海洋中的分布情况对海底天然气水合物储量评价、碳循环以及深海环境研究等具有重要意义.rn 对于海底甲烷羽状流位置的探测主要以船载单波束和分裂波束声纳系统为主，近年来，多波束声纳系统也被用于海底甲烷羽状流的探测。声波在海水发射和接受的过程中存在扩展损失和吸收损失，从而导致回波信号的强度随目标离换能器的距离的不同而发生变化，但经过距离补偿后的回波信号能客观反应目标对声波的反向散射能力，从而使得利用水声学方法对甲烷羽状流通量进行估算具有可行性。对于有鳃鱼类而言，鳃是声波的主要散射体，集群分布的鱼群与气泡羽状流在声学特性上具有极大的相似性，引入渔业资源声学评估理论用于海底甲烷羽状流气体运移通量的估算具有理论上的合理性。