北極聲學觀測

通過?ACOUS?項目中首次完成的“跨北極聲傳播”TAP?試驗，充分證明了聲傳播對北冰洋的測溫能力。進而開展的一系列聲層析試驗實現了流域尺度海水變暖的測量。始于?2008?年并仍在持續二期研究的?ACOBAR（Acoustic technology for observing the interior of Acoustic Ocean）計劃，是由歐盟支持的北冰洋聲學觀測項目。為實現長期環境變化觀測的目標，該計劃分別集成了兩類試驗平臺：依托海底系泊潛標的聲層析平臺，以及由冰基漂流浮標與滑翔機組成的冰上系泊聲學平臺（AITP）。

美國海軍研究辦公室于?2012?年制定了“北極科學計劃”（Arctic Science Program，ASP），旨在通過觀測手段改善北冰洋海洋環境預報能力。前面提到的CANAPE?項目作為該計劃的重要組成部分，取得了聲傳播、噪聲、物理海洋等研究領域的重要成果。

冰層測量探查

不同于水面船只，潛艇具有不受海冰覆蓋和天氣條件影響的優勢，可以長時間、大范圍地采集北冰洋區域有關數據，美軍自?20?世紀?70?年代開始使用安裝于核潛艇的測深側掃仰視聲吶測量北極冰層。SCICEX（the Science Ice Exercise）項目是美國軍民融合開展的科學研究項目，旨在利用美軍核動力潛艇去獲取北冰洋地區有關海冰、水文、海深的復雜測量數據。美軍曾多次使用鱘魚級核動力潛艇開展試驗，為美國全面掌握北冰洋區域情況提供了大量數據。1998?年后，該任務名稱改為科學適應任務（Science Accommodation Missions，SAM）。隨著水下無人航行器?（AUV）以及水下滑翔機的大規模應用，搭載?AUV?平臺的小型仰視聲吶取代潛艇執行了大量的冰下探查任務^[9]。同時用于坐底式、錨錠式的定點仰視聲吶起到了重要作用。

極區通信導航

冰原演習（ICE Exercise，ICEX）是美國海軍在北冰洋進行的系列演習，旨在測試美潛艇在北冰洋環境下操作性和作戰能力。2011?年?3?月，在?ICEX 2011?中，美軍高調推出?Deep Siren?低頻遠程水聲通信系統，聲稱其具備在北極冰層下為潛艇提供實時戰術任務和緊急情況信息的能力。在此次試驗中，Deep Siren?作為信標，將美軍兩艘潛艇由最遠?150?海里處，成功地引導到?Deep Siren?所在的浮冰基地，通信距離估計超過?150?海里（圖?3）。

 圖 3 Deep Siren 低頻遠程水聲通信系統浮標工作示意圖

2014?年，美國伍茲霍爾海洋學研究所（WHOI）與華盛頓大學在北冰洋波弗特海進行了冰下遠程水聲移動通信定位試驗。試驗中通過在冰面上鉆孔的方式將換能器吊放在水下?100?米，水下滑翔機在距離?100—400?千米距離范圍冰下低速航行。試驗中通信距離超過?400?千米時的通信速率仍可達每秒數比特，成功地解決了滑翔機水下通信和定位的問題。

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