Effects of Depth-varying Compressional Wave Attenuation on Sound Propagation on a Sandy Bottom in Shallow Water

천해 사질 퇴적층에서 종파감쇠계수의 깊이별 변화가 음파손실에 미치는 영향

The characteristics of bottom sediment may be able to vary within a few meters of depth in shallow water. Since bottom attenuation coefficient as well as sound velocity in the bottom layer is determined by the composition and characteristics of sediment itself, it is reasonable to assume that the bottom attenuation coefficient is accordingly variable with depth. In this study, we use a parabolic equation scheme to examine the effects of depth-varying compressional wave attenuation on acoustic wave propagation in the low frequency ranging from 100 to 805 Hz. The sea floor under consideration is sandy bottom where the water and the sediment depths are 40 meters and 10 meters, respectively. Depending on the assumption that attenuation coefficient is constant or depth-varying, the propagation loss difference is as large as 10dB within 15 km. The predicted propagation loss is very much comparable to the measured one when we employ a depth-varying attenuation coefficient.

천해 해저 퇴적물의 특성은 수 미터 깊이에서도 변할 수 있다. 퇴적층에서의 음속 뿐만 아니라 감쇠계수도 퇴적물의 성분과 특성 자체에 의해서 결정되므로 감쇠계수는 퇴적층 깊이에 따라 가변적이라고 여기는 것이 합리적이다. 본 연구에서는 포물선 방정식 기법을 도입한 음향모델을 이용하여 퇴적층 종파 감쇠계수의 변화가 100-805 Hz 대역 음파의 전파에 미치는 영향을 고찰하였다. 대상 해역은 해저면이 사질로 구성되어 있고, 수심과 최적층의 깊이는 각각 40 m, 10m이다. 감쇠계수가 퇴적층 깊이에 따라 일정하게 또는 가변적으로 가정함에 따라 음파의 전파손실은 15 km 거리에서 10dB 까지 차이가 발생한다. 모델에 의하여 계산된 전파손실은 감쇠계수를 퇴적층 깊이에 따라 변하게 할 경우 실측된 전파손실과 잘 일치한다.