深海声波散射层

海洋生物对海水中声和光的物理效应

深海散射层

deep scattering layer

大洋深水域中普遍存在的生物聚居的水平层。这些密集的鱼类和浮游生物对声波有较强的散射作用。1942年美国人发现了这种散射层，它常干扰主动声呐的工作。

不同的海洋生物群体分布的深度不同，故散射层常具有多层结构，每层的厚度一般为200～400米。每一个散射层都有一个最强的散射频率作为代表。例如印度洋400米深处有5千赫的散射层；赤道附近有位于1700 米深处的3.5千赫的低频散射层；北大西洋400米深处有13千赫散射层，600米深处有7千赫散射层，850米深处有5.5千赫散射层。因生物有趋光性，所以深海散射层都有昼夜移栖和昼降夜升，而且黑夜的散射比白天强烈的特点。

各种海洋生物都有特定活动规律和空间分布的特征，而且都和大尺度的环境条件有关，故可以把深海散射层的探测作为研究海洋生态学和监测海洋环境的手段。

各大洋测得的柱面波散射强度与所在的纬度、区域、季节、散射层所在深度、探测仪器发射的声波频率和组成深海散射层的动物区系的成分有关。

大洋深水域中普遍存在的生物聚居的水平层。英文简称DSL。其中较密集的浮游生物和鱼类,受声波照射时能产生较强的散射回波。有些生物有气囊，对某些频率的声波能产生强烈的共振散射。1942年，美国发现了深海散射层，它常干扰主动声呐的工作(见海洋声学技术)。不同生物群体在海洋中分布的深度不同，散射层有时呈多层结构，每层的厚度一般为200～400米。在深海散射层散射频谱中，有一个最强的散射频率作为代表。不同的深海散射层有不同的代表性的散射频率，例如：印度洋400米深处有5千赫的散射层；赤道附近有位于1700米深处的3.5千赫的低频散射层；北大西洋400米深处有13千赫散射层,600米深处有7千赫散射层,850米深处有5.5千赫散射层。因为生物有趋光性，所以深海散射层一般都有昼夜移栖的现象，昼降夜升，并且黑夜的散射强度比白天大。通常用柱面波散射强度（简称柱强度）Sc来描述深海散射层对声波的散射性能： 其中z是深度,z1和z2分别是深度的下界和上界;SV(z)是这个区间内的散射程度;ps是离单位散射体中心1米处的散射声压；pi是在单位散射体上入射的平面波的声压。各大洋测得的柱面波散射强度与所在的纬度、区域、季节、散射层所在深度、探测仪器发射的声波频率和组成深海散射层的动物区系的成分有关。海洋中不同的生物体群的活动规律和空间分布的特征不同，往往同某种大尺度的环境条件有关，故可把深海散射层的探测作为研究海洋生态学和监测海洋环境的一种手段。

深海声波散射层

深海声波散射层 Deep-scattering Layers

在回声深度记录仪上所记录的海洋中的特定的反射层。

这一层对于声波通常以散射的方式进行反射，该层反射的声波记录远没有海底反射的声波记录那样有清晰的轮廓。

深海声波散射层的特点之一就是以一日为周期的移动：在夜间这一层几乎移动到海面，而在白天通常移动到200 米到600 米的深处。在所有大洋中都存在着这样的层。

显然，这一层是由各种生物形成的。从这一层的特点来看，这些生物必定会游泳，数量非常多，而且能反射声波。鱿鱼、鱼以及被称为燐虾（euphausids）的虾类甲壳动物，都具备这些特点。

然而，深海声波反射层似乎主要是由燐虾形成的。

海洋生物对海水中声和光的物理效应

声波和光波在海水中传播制约的因素很多，其中生物的数量、分布、植 物的光合作用、动物的发声和发光等生物学现象，都对海水中声、光传播产 生影响。

一、散射层及其生态特点 在大洋深层水域中普遍存在由生物聚集的水层，简称深海散射层

(deepscatteringlayer)。其中较密集的浮游动物和游泳动物(如头足类、鱼

类)，对声波能产生较强的散射回波，有些动物有气囊、鱼鳔，对某些频率的 声波产生强烈的共振反射声波，从而对海水中声波的传播起着阻碍或干扰作 用。散射层的研究，有利于鱼群分布的探索，对捕捞有一定指导意义。

(一)散射层的形成

从散射层的特点和分布来看，浮游动物是散射层的主要形成者，因为不 少浮游动物，特别是磷虾类和管水母类，具有分布广、数量大，并常密集在 一起的现象，而更突出的是，它们一般都有昼夜铅直移动的特性。近年来， 通过更多的海上调查研究发现，有些游泳动物如鱼类(灯笼鱼等)、头足类(乌 贼等)和虾类(樱虾等)，特别是灯笼鱼，在散射层的形成中也起着相当重要的 作用。

(二)散射层的生态特点

1.平面分布：散射层的平面分布很广，这和浮游动物，特别是与磷虾类、 管水母类的广泛分布有关。当然，其分布不均匀，例如，散射层在太平洋到 处都有，而在南极海只有零星分布。

2.铅直分布：散射层的深度随海区而异，这跟各海区的深度和生物组成 不同有关。例如，在美国西岸的加利福尼亚州沿海为 280～460m，在太平洋 热带和亚热带海域为 280～830m，在北冰洋为 25～200m，在大西洋东部海域

为 350～600m。上述深度一般指白天的情况。

3.昼夜铅直移动：散射层的深度具有昼夜铅直移动的特点。这与浮游动 物，特别是浮游甲壳动物的桡足类、磷虾类等存在昼夜铅直移动行为有关。 散射层中的浮游动物，傍晚(约日落后 1 小时)上升，黎明后下降，致使散射 层上下移动。例如，美国东岸的新英格兰南部海域的散射层，白天深度为

330～390m，夜晚上升到 50～60m。有些磷虾为黎明上升，傍晚下降，散射层 的深度也随之改变。散射层一般只有一层，但在昼夜铅直移动过程中，常会 分裂为上下两层，其中较深的一层能铅直移动，而较浅的一层常不移动，偶