nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2018-2-144-151nuc-43Research ArticleСтатьиОПИСАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ШУМОВОГО ФОНА ОКЕАНА С ПОМОЩЬЮ ИНФРАЗВУКОВОЙ СЕТИ И МОДЕЛЕЙ ВЕТРАCHARACTERIZING AND MODELLING OCEAN AMBIENT NOISE USING INFRASOUND NETWORK AND MIDDLE ATMOSPHERIC MODELSДе КарлоМ.De CarloM.

Арпажон;

Брест

Arpajon;

Brest

Ле ПишонА.Le PichonA.

Арпажон

Arpajon

АрдуинА.ArdhuinF.НэшолмС. П.NäsholmS. P.

Кьеллер

Kjeller

Комиссариат по атомной энергии (CEA/DAM/DIF); Университет Западной Бретани (UBO)ФранцияThe Atomic Energy Commission (CEA/DAM/DIF); University of Western Brittany (UBO)FranceКомиссариат по атомной энергии (CEA/DAM/DIF)ФранцияThe Atomic Energy Commission (CEA/DAM/DIF)FranceФранцузский научно-исследовательский институт по эксплуатации моря (IFREMER, LPO/CNRS)ФранцияFrench Research Institute for the Exploitation of the Sea (IFREMER, LPO/CNRS)FranceNORSARНорвегияNORSARNorway20183006201802144151Copyright © Де Карло М., Ле Пишон А., Ардуин А., Нэшолм С.П., 20182018Де Карло М., Ле Пишон А., Ардуин А., Нэшолм С.П.De Carlo M., Le Pichon A., Ardhuin F., Näsholm S.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/43

Инфразвуковая сеть Международной системы мониторинга (МСМ) разработана для выявления атмосферных взрывов по всему миру. Однако, в изучаемом частотном диапазоне, шумовой фон может влиять на выявления и, в частности, на шум океана, известный как микробаром, как было показано путем описания шумового фона через обработку широкополосной группы на записях МСМ. Действительно, взаимодействия волн океана производят акустический шум почти постоянно, что может скрыть интересные сигналы. Его характеристика важна, и мы используем модели действия волн для моделирования источников микробаром. Видимость такого шума определенной станции должна сильно зависеть от атмосферных условий и возмущений. Для того, чтобы учитывать данный эффект, мы включили спецификации ветра ЕССПП (Европейский центр среднесрочного прогнозирования погоды) в свои модели распространения. Используя продукцию океанических волн двумерного спектра, мы сравниваем амплитуды микробарома и азимуты, подсчитанные из разных моделей распространения с наблюдениями. Данное исследование поможет расширить описание взаимодействия атмосферы и океана, а также разделить эффекты распространения от моделей источников. В свою очередь, улучшенные знания об источниках микробарома позволяют лучше характеризовать события атмосферных взрывов и предоставлять информацию о динамике и возмущениях средней атмосферы, что может быть использовано как ограничения модели.

Infrasound is one of the technologies of the International Monitoring System (IMS) supporting the verification regime of the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty (CTBT). In the frequency band of interest to detect atmospheric explosions, ambient noise may affect detection and particularly ocean noise referred to as microbaroms. Ocean wave interactions generate acoustic noise almost continuously which can obscure signals of interest in their frequency range. The detectability of such noise strongly depends on atmospheric conditions along the propagation paths. Using ocean wave action model developed by IFREMER and considering the effects of general middle-atmospheric products delivered by ECMWF in long-range propagation, microbarom amplitudes and direction of arrivals derived from various propagation models are compared with the observations. With this study, it is expected to enhance the characterization of the ocean-atmosphere coupling. In return, a better knowledge of microbarom sources would allow to better characterize explosive atmospheric events hidden in the ambient noise.

ReferencesCampus, P. Worldwide observation in infrasonic waves / P. Campus and D. Christie // Monitoring for Atmospheric studies, Springer Geosciences, ISBN: 978-1-4020-9507-8, 2010. – Р. 185–234.Campus, P. Worldwide observation in infrasonic waves / P. Campus and D. Christie // Monitoring for Atmospheric studies, Springer Geosciences, ISBN: 978-1-4020-9507-8, 2010. – Р. 185–234.Donn, W. Infrasonic waves from the marine storm of April 7, 1966 / W. Donn and E. Posmentier // J. Geophys. Res. – 1967. – no. 72. – pp. 2053–2061.Donn, W. Infrasonic waves from the marine storm of April 7, 1966 / W. Donn and E. Posmentier // J. Geophys. Res. – 1967. – no. 72. – pp. 2053–2061.Donn, W. Sea wave origin of microbaroms and microseisms / W. Donn and B. Naini // J. Geophys. Res., 1973. – no. 78. – Р. 4482–4488.Donn, W. Sea wave origin of microbaroms and microseisms / W. Donn and B. Naini // J. Geophys. Res., 1973. – no. 78. – Р. 4482–4488.Rind, D. Microseisms at Palisades 3. Microseisms and microbaroms / D. Rind // J. Geophys. Res., 1980. – no. 85. – Р. 4854–4862.Rind, D. Microseisms at Palisades 3. Microseisms and microbaroms / D. Rind // J. Geophys. Res., 1980. – no. 85. – Р. 4854–4862.Longuet-Higgins, M. A theory of the origin of microseisms / M. Longuet-Higgins // Phil. Trans. R. Soc. Lond., 1950. – vol. A, no. 243. – Р. 1–35.Longuet-Higgins, M. A theory of the origin of microseisms / M. Longuet-Higgins // Phil. Trans. R. Soc. Lond., 1950. – vol. A, no. 243. – Р. 1–35.Hasselmann, K. A statistical analysis of the generation of microseisms / K. Hasselmann // Rev. Geophys., 1963. – vol. 2, no. 1. – Р. 177–210,Hasselmann, K. A statistical analysis of the generation of microseisms / K. Hasselmann // Rev. Geophys., 1963. – vol. 2, no. 1. – Р. 177–210,Hasselmann, K. Feynman diagrams and interaction rules of wave-wave scattering processes / K. Hasselmann // Rev. Geophys., 1966. – vol. 1, no. 4, – Р. 1–32.Hasselmann, K. Feynman diagrams and interaction rules of wave-wave scattering processes / K. Hasselmann // Rev. Geophys., 1966. – vol. 1, no. 4, – Р. 1–32.Ardhuin, F. Ocean wave sources of seisminc noise / F. Ardhuin, E. Stutzmann, M. Schimmel and A. Mangeney // J. Geophys. Res., 2011. – no. 116.Ardhuin, F. Ocean wave sources of seisminc noise / F. Ardhuin, E. Stutzmann, M. Schimmel and A. Mangeney // J. Geophys. Res., 2011. – no. 116.Gualtieri, L. Modelling secondary microseismic noise by normal mode summation / L. Gualtieri, E. Stutzmann, Y. Capdeville, F. Ardhuin, M. Schimmel, A. Mangeney and A. Morelli // Geophys. J. Int., 2013. – no. 193. – Р. 1732–1745.Gualtieri, L. Modelling secondary microseismic noise by normal mode summation / L. Gualtieri, E. Stutzmann, Y. Capdeville, F. Ardhuin, M. Schimmel, A. Mangeney and A. Morelli // Geophys. J. Int., 2013. – no. 193. – Р. 1732–1745.Sergeant, A. Frequency-dependent noise sources in the North Atlantic Ocean / A. Sergeant, E. Stutzmann, A. Maggi, M. Schimmel, F. Ardhuin and M. Obrebski // Geochem. Geophys. Geosyst., 2013. – vol. 14, no. 00.Sergeant, A. Frequency-dependent noise sources in the North Atlantic Ocean / A. Sergeant, E. Stutzmann, A. Maggi, M. Schimmel, F. Ardhuin and M. Obrebski // Geochem. Geophys. Geosyst., 2013. – vol. 14, no. 00.Brekhovskikh, L. Radiation of infrasound into atmosphere by surface-waves in ocean / L. Brekhovskikh, V. Goncharov, V. Hurtepov and K. Naugolny // Izvestiya Akademii Nauk SSSR Fizika Atmosfery i Okeana, 1973. – vol. 9, no. 9. – Р. 899–907.Brekhovskikh, L. Radiation of infrasound into atmosphere by surface-waves in ocean / L. Brekhovskikh, V. Goncharov, V. Hurtepov and K. Naugolny // Izvestiya Akademii Nauk SSSR Fizika Atmosfery i Okeana, 1973. – vol. 9, no. 9. – Р. 899–907.Waxler, R. The radiation of atmospheric microbaroms by ocean waves / R. Waxler and K. Gilbert // J. Acoust. Soc. Am., 2006. – vol. 119, no. 5. – Р. 2651–2664.Waxler, R. The radiation of atmospheric microbaroms by ocean waves / R. Waxler and K. Gilbert // J. Acoust. Soc. Am., 2006. – vol. 119, no. 5. – Р. 2651–2664.Ardhuin, F. Noirse generation in the solid Earth, oceans and atmosphere, from nonlinear interacting surface gravity waves in finite depth / F. Ardhuin and T. H. C. Herbers // J. Fluid Mech., 2013. – vol. 716. – Р. 316–348.Ardhuin, F. Noirse generation in the solid Earth, oceans and atmosphere, from nonlinear interacting surface gravity waves in finite depth / F. Ardhuin and T. H. C. Herbers // J. Fluid Mech., 2013. – vol. 716. – Р. 316–348.Assink, J. Bidirectional infrasonic ducts associated with sudden stratospheric warming events / J. Assink, R. Waxler, P. Smets and L. Evers // J. Geophys. Res. Atm., 2014. – vol. 119. – Р. 1140–1153.Assink, J. Bidirectional infrasonic ducts associated with sudden stratospheric warming events / J. Assink, R. Waxler, P. Smets and L. Evers // J. Geophys. Res. Atm., 2014. – vol. 119. – Р. 1140–1153.Waxler, R. Propagation modelling through realistic atmosphere and benchmarking / R. Waxler and J. Assink // Infrasound Monitoring for Atmospheric Studies: Challenges in Middle-atmosphere Dynamics and Societal Benefits, Springer Nature, 2018.Waxler, R. Propagation modelling through realistic atmosphere and benchmarking / R. Waxler and J. Assink // Infrasound Monitoring for Atmospheric Studies: Challenges in Middle-atmosphere Dynamics and Societal Benefits, Springer Nature, 2018.Le Pichon, A. Comparison of co-located independent ground-based middle-atmospheric wind and temperature measurements with Numerical Weather Prediction models / A. Le Pichon, J. Assink, P. Heinrich, E. Blanc, A. Charlton-Perez, C. Lee, P. Keckhut, A. Hauchecorne, R. Rüfenacht and N. Kämpfer // J. Geophys. Res. Atmos., 2015. – vol. 120.Le Pichon, A. Comparison of co-located independent ground-based middle-atmospheric wind and temperature measurements with Numerical Weather Prediction models / A. Le Pichon, J. Assink, P. Heinrich, E. Blanc, A. Charlton-Perez, C. Lee, P. Keckhut, A. Hauchecorne, R. Rüfenacht and N. Kämpfer // J. Geophys. Res. Atmos., 2015. – vol. 120.Assink, J. Evaluation of wind and temperature profiles from ECMWF analysis on two hemispheres using volcanic infrasound / J. Assink, A. Le Pichon, E. Blanc, M. Kallel and L. Khemiri // J. Geophys. Res. Atmos., 2014. – vol. 119.Assink, J. Evaluation of wind and temperature profiles from ECMWF analysis on two hemispheres using volcanic infrasound / J. Assink, A. Le Pichon, E. Blanc, M. Kallel and L. Khemiri // J. Geophys. Res. Atmos., 2014. – vol. 119.Y. Cansi, An automatic seismic event processing for detection and location: The PMCC method / Y. Cansi // Geophys. Res. Letters, 1995. – vol. 22, no. 9. – Р. 1021–1024.Y. Cansi, An automatic seismic event processing for detection and location: The PMCC method / Y. Cansi // Geophys. Res. Letters, 1995. – vol. 22, no. 9. – Р. 1021–1024.Le Pichon, A. Recent enhancements of the PMCC infrasound signal detector / A. Le Pichon, R. Matoza, N. Brachet et Y. Cansi // Inframatics, 2010. – vol. 26. – Р. 5–8.Le Pichon, A. Recent enhancements of the PMCC infrasound signal detector / A. Le Pichon, R. Matoza, N. Brachet et Y. Cansi // Inframatics, 2010. – vol. 26. – Р. 5–8.Le Pichon, A. Incorporating numerical modeling into estimates of the detection capability of the IMS infrasound network / A. Le Pichon, L. Ceranna and J. Vergoz // J. Geophys. Res. Atmos., 2012. – vol. 117, no. D5.Le Pichon, A. Incorporating numerical modeling into estimates of the detection capability of the IMS infrasound network / A. Le Pichon, L. Ceranna and J. Vergoz // J. Geophys. Res. Atmos., 2012. – vol. 117, no. D5.Smets, P. The life cycle of a sudden stratospheric warming from infrasonic ambient noise observations / // J. Geophys. Res. Atmos, 2014. – vol. 119, no. 21. – Р. 12084 – 12099.Smets, P. The life cycle of a sudden stratospheric warming from infrasonic ambient noise observations / // J. Geophys. Res. Atmos, 2014. – vol. 119, no. 21. – Р. 12084 – 12099.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.