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# 水聲海洋學
> more info : **[水下聲學](/1p-kv-PNSIilkkFkvHnHjQ)**
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聲波：壓力差引起的波動。

### 海水聲波傳播速度
描述聲速公式：
$\beta_t=\gamma\beta_s$

$c^2=\dfrac{\gamma}{\rho\beta_t}$

$c為聲速，\gamma為熱容比，\rho為密度，\beta_t為等溫壓縮係數，\beta_s為壓縮係數$。

#### 溫度
溫度變化，$\beta_s$隨之發生變化，密度變化較小可不計。
溫度增加，$\beta_s$變小，反之。則溫度增加聲速增加。

#### 鹽度
鹽度影響密度，鹽度變大密度變大，音速減少。
鹽度同時影響壓縮係數$\beta_s$，鹽度增加，壓縮係數減少，音速增加。

## 海洋聲學特性
聲波在海洋中傳遞會損失聲能(轉為海水分子內能)。e.g.海中氣泡、浮游生物、水團的散射，海面的反射與散射，海底沉積層的反射與吸收等。

* 理想介質中，聲波屬球面波。若假設聲源為點波源，聲音強度隨距離平方反比遞減。

又，海中聲速為溫度、鹽度、壓力的函數。描述聲速隨身度變化的式子為:

${dc \over dz}={\partial c \over \partial t}{G_t}+{\partial c \over \partial S}{G_S}+{\partial c \over \partial p}{G_p}$

一般而言，$G_P$=0.1(常數)，$G_S$很小可忽略。

### 海底聲學特性
因海底沉積層的組成、密度、孔隙大小不同，聲波在經過海底時會產生出==橫波和縱波(?==，而經反射後，能量會減低。因此依據能量減低的程度可推算海底沉積物的種類。(聲學遙測海底)

### 深海聲道

## 水下噪音

### Wenz curve
描述水下噪音來源之大成

### 自然噪音來源
#### 生物溝通
* The observed clicks have energy content from around 1 kHz to over 100 kHz, with a peak around 7 kHz, and can occur at rates up to 2-3/sec. Source levels have been estimated to over 200 dB re 1μPa@1m (Pers. obs.8). The sound sources tend to be clumped, with a lower density of clicks between the hot spots.
* Biological noise has been observed to vary on a diurnal cycle, a tidal cycle and an annual cycle.

#### 地震
#### 浪
* 依海灘沈積物大小決定水波撞擊頻率
* As the sediment grain size increases, the characteristic frequency decreases and the power spectrum level increases.


* Free bubble oscillations：浪將空氣帶至水中，形成氣泡破裂
#### 沈積物
* The sediment collides with itself and obstacles on the seabed and this generates high frequency noise. The noise is mostly above 10 kHz with peak frequencies at a few tens of kHz.
#### 降雨
* 於水中產生氣泡並破裂
* If diameter <1.1mm, the intital voice near 15 kHz and fast drop off to 2 and 10 kHz, there is a flat region.
* Diameter 1.1~2.2mm, only impact voice.
* Diameter >2.2mm, formed decaying signal with a centre frequency sweeping from 10 kHz to 30 kHz.

#### 湍流
* 低頻聲音的主要來源

#### 風
* A number of early observations of ambient noise suggested that between 500 Hz and 25 kHz.

#### 從噪音回推大氣環境與天氣、海相

### 人為噪音來源
* 船舶
Shipping noise is most evident in the 50-300 Hz frequency range.
* 水下活動
* 工業活動
* This is likely to comprise low frequency tonal noise from the rotating machinery (<1 kHz).
* 岸上重工業、鐵路、爆破工程可能造成海中100Hz的低頻噪音
* the noise from Wind farm operating (100 Hz～200 Hz)

* 爆炸

#### 人為噪音來源對自然環境的影響
* 生物習性改變
### 偽噪音（多低頻影響）
* 熱電效應
* 水流撞擊
* 局部湍流

### 測量紀錄
* 測量日期、測量時間。
* 測量期間之氣象狀態（風速、風向、氣溫、大氣壓力、相對濕度及最近降雨日期）。
* 測量位置（測量地點及水下麥克風深度、GPS 座標等）與音源相對位置（GPS 座標）及距離、深度。
* 測量方法、測量設備（含聲音校正器）廠牌、型號、序號、
* 測量結果：計算水下噪音指標。
* 測量期間之水下噪音（含確認值）、風速等原始數據（含水下噪音錄音資料）須存檔備查。
* 其他（特殊音源之特性及其隨時間變化性、可能影響測量結果之因素等）
* 海床類型（沉積物分類，並說明其種類）
* 測量地點海床地質狀況。
* 測量位置的水深和打樁過程中水深的潮汐變化。
### Reference
* https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/197303/SEA6_Noise_QinetiQ.pdf
* https://www.epa.gov.tw/DisplayFile.aspx?FileID=DE6602469E6DD7C7
* https://www.namr.gov.tw/filedownload?file=research/202003191619110.pdf&filedisplay=%E8%87%BA%E7%81%A3%E5%91%A8%E9%82%8A%E6%B5%B7%E5%9F%9F%E6%B0%B4%E4%B8%8B%E5%99%AA%E9%9F%B3%E8%88%87%E8%A2%AB%E5%8B%95%E5%BC%8F%E8%81%B2%E5%AD%B8%E7%9B%A3%E6%B8%AC%E7%B6%B2%E5%85%88%E6%9C%9F%E8%A6%8F%E5%8A%83%E5%A7%94%E8%A8%97%E5%B0%88%E6%A5%AD%E6%9C%8D%E5%8B%99%E6%A1%88-%E6%9C%9F%E6%9C%AB%E5%A0%B1%E5%91%8A.pdf&flag=doc