Classification of acoustically stable areas using empirical orthogonal functions - examination of stability methods

Oversikt og kontroll over oseanografiske og akustiske variasjoner er svært viktig i undervannskrigføring. Vi har utviklet en metode for å dele et havområde opp i mindre underområder hvor disse underområdene kan representeres med én vertikal lydhastighetsprofil. Dette er svært nyttig i undervannsoperasjoner hvor det kan brukes til å avgjøre hvor ofte, både geografisk og i tid man bør gjøre lydhastighetsmålinger, eller det kan brukes taktisk av ubåter til å plassere seg i områder med varierende oseanografi. Også for Rapid Environmental Assesment- (REA) operasjoner vil dette være nyttig da det kan brukes til å bestemme hvor man bør ha fokus på datainnsamlingen. Utgangspunktet for metoden er varsel fra en havmodell som inneholder salt og temperatur griddet i rom og tid. Målet er at metoden kan anvendes i et varslingsprodukt. Prosedyren som presenteres deler et område i mindre, akustisk stabile underområder. Akustisk stabile områder er definert som områder der majoriteten av lydhastighetsprofilene i området gir omtrent samme modellerte sonarytelse. Prosedyren bruker empirisk ortogonale funksjoner for å gruppere lydhastighetsprofilene og en kostfunksjon brukes til å avgjøre om gruppen med lydhastighetsprofiler er stabil eller ikke. To metoder som bruker ulike kostfunksjoner er testet. Den første metoden er basert på akustisk modellering ved hjelp av strålegangsmodellen Lybin, mens den andre metoden bruker variansen til lydhastighetsprofilene. Den første metoden er mer nøyaktig, men mye mer beregningskrevende enn den andre metoden. Den første metoden anses som referansemetode. Hovedmålet med arbeidet er å dokumentere om den andre metoden kan brukes uten at det går på bekostning av nøyaktigheten. Metodene ble anvendt på tre ulike datasett fra en havmodell som dekker området utenfor Bergen. Det største datasettet inkluderer 66 suksessive uker med data. Dataene ble levert av Meteorologisk institutt (met.no). Det viktigste funnet var at den andre metoden ikke var tilstrekkelig god nok i sommerperioden. Metoden ga tilfredsstillende resultater resten av året, men den må anvendes på datasett fra flere år før vi med sikkerhet kan si at den andre metoden er gyldig tre fjerdedeler av året. Derfor anbefaler vi å bruke den første metoden basert på akustisk modellering. Den er tregere, men for de fleste tilfeller bør nøyaktighet prioriteres. Et forslag til videre arbeid og forbedring av den raskere andre metoden er å bruke variansen til lydhastighetsgradienten istedenfor variansen til lydhastigheten. Lydhastighetsgradienten har større påvirkning på akustikken enn absoluttverdien til lydhastigheten.