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海洋声速的计算公式

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海洋中的声速

海水的声学特性之一,与海水的密度、压缩率和比热容有关,也与温度、静压力和盐度有关。因此海洋中的声速因时因地而异,但大致在 1450~1540米/秒范围内变化。可用声速仪在海上现场直接测量声速,也可以通过测量海水的温度和盐度,然后按经验公式计算。广泛采用的是1962年发表的W.D.威耳孙海水声速公式,它已编制成声速计算表加以应用。此式适用的温度、盐度和静压力的变化范围很宽,均方误差为±0.3米/秒,大致和声速仪的测量结果相当。1971年,H.W.弗赖伊和J.D.皮尤发表了更精确而简单的声速经验公式:

c=1449.30+ΔcT+ΔcS+Δcp+ΔcS,p,T

式中 ΔcT=4.587T-5.356×10-2T2+2.604×10-4T3

ΔcS=1.19(S-35)+9.6×10-2(S-35)3

Δcp=1.5848×10-1p+1.572×10-5p2-3.46×10-12p4

ΔcS,p,T= 1.354×10-5T2p-7.19×10-7Tp2-1.2×10-2(S-35)

Tc为声速(米/秒);T 为温度(°C);S为盐度;p为静压力(公斤/厘米2)。

此公式的应用范围:-3°C<T<30°C,33.1<S<36.6,1.033公斤/厘米2<p <984.3公斤/厘米2。此范围占全世界海洋水域的99.5%。按此公式计算的结果,声速均方误差为0.1米/秒。