Unterwasserakustik (Underwater acoustics)

Unterwasserakustik, auch Hydroakustik genannt, untersucht die Übertragung von Schall durch Wasser und die Wechselwirkung dieser mechanischen Wellen mit dem Wassermedium, seinen Bestandteilen und seinen Grenzen. Diese Wasserumgebung kann Ozeane, Seen, Flüsse oder Tanks umfassen. Typischerweise in der Unterwasserakustik untersuchte Frequenzen liegen zwischen 10 Hz und 1 MHz. Schallausbreitung im Ozean unter 10 Hz erfordert im Allgemeinen ein erhebliches Eindringen in den Meeresboden, während Frequenzen über 1 MHz aufgrund der schnellen Absorption selten verwendet werden.

Unter Verwendung von Sonartechnologie wird die Hydroakustik hauptsächlich zur Überwachung physikalischer und biologischer Eigenschaften unter Wasser eingesetzt. Es erleichtert die Bestimmung der Wasserkörpertiefe (Bathymetrie) und ermöglicht außerdem die Ermittlung des Vorhandenseins, Fehlens, der Häufigkeit, Verteilung, Größe und des Verhaltens von Wasserflora und -fauna. Hydroakustische Sensorik umfasst entweder „passive Akustik“, bei der auf vorhandene Geräusche gehorcht wird, oder aktive Akustik, bei der ein Geräusch ausgesendet und sein Echo erkannt wird, was zu der gebräuchlichen Gerätebezeichnung Echolot oder Echolot führt.

Die Schifffahrt erzeugt Geräusche aus verschiedenen Quellen, die in durch Propeller verursachte Geräusche, durch Maschinen erzeugte Geräusche und Geräusche, die aus der Bewegung des Schiffsrumpfs durch Wasser resultieren, eingeteilt werden können. Die Bedeutung jeder Kategorie variiert je nach Faktoren wie dem spezifischen Schiffstyp.

Eine Hauptquelle für hydroakustische Geräusche, die von vollständig eingetauchten Auftriebsflächen ausgehen, ist die instationäre, getrennte turbulente Strömung in der Nähe der Hinterkante. Diese Strömung induziert Druckschwankungen an der Oberfläche und erzeugt im unmittelbaren Nachlauf eine instationäre oszillierende Strömung. Durch die Wechselwirkung zwischen der Oberfläche und dem Ozean entsteht eine turbulente Grenzschicht (TBL) um die Oberfläche, in der schwankende Geschwindigkeits- und Druckfelder den Lärm erzeugen.

Unterwasserakustik ist untrennbar mit mehreren anderen akustischen Disziplinen verbunden, wie Sonar, Transduktion, Signalverarbeitung, akustische Ozeanographie, Bioakustik und physikalische Akustik.

Verlauf

Meerestiere nutzen wahrscheinlich seit Millionen von Jahren Unterwassergeräusche. Die wissenschaftliche Erforschung der Unterwasserakustik begann im Jahr 1490 mit den Beobachtungen von Leonardo da Vinci:

„Wenn Sie Ihr Schiff anhalten, ein Ende eines langen Schlauchs ins Wasser tauchen und das andere Ende an Ihr Ohr halten, werden Sie entfernte Schiffe entdecken.“

Isaac Newtons Werk Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie aus dem Jahr 1687 präsentierte die erste mathematische Analyse von Geräuschen. Ein bedeutender Fortschritt in der Unterwasserakustik folgte im Jahr 1826, als der Schweizer Physiker Daniel Colladon und der französische Mathematiker Charles Sturm ein Experiment am Genfersee durchführten. Sie quantifizierten die Zeitverzögerung zwischen einem Lichtblitz und dem Klang einer untergetauchten Schiffsglocke, der über ein Unterwasserhorchhorn registriert wurde. Ihre Messung der Schallgeschwindigkeit im Wasser betrug 1435 Meter pro Sekunde über eine Distanz von 17 Kilometern und markierte damit die erste quantitative Bestimmung dieses Parameters. Dieses Ergebnis kam den derzeit akzeptierten Werten sehr nahe (innerhalb von 2 %). Anschließend verfasste Lord Rayleigh 1877 die Theory of Sound, die den Grundstein für die moderne Akustiktheorie legte.

Der Untergang der Titanic im Jahr 1912 und der Beginn des Ersten Weltkriegs trieben nachfolgende Fortschritte in der Unterwasserakustik voran. In dieser Zeit wurden Systeme zur Erkennung von Eisbergen und U-Booten entwickelt. Von 1912 bis 1914 wurden in Europa und den USA zahlreiche Echoortungspatente erteilt, die 1914 mit dem Echo-Ranger von Reginald A. Fessenden ihren Höhepunkt fanden. Gleichzeitig wurden in Frankreich von Paul Langevin und in Großbritannien von A. B. Wood und seinen Kollegen bahnbrechende Forschungen durchgeführt. Der Krieg, der durch den weit verbreiteten Einsatz von U-Booten vorangetrieben wurde, beschleunigte die Entwicklung sowohl des aktiven ASDIC als auch des passiven Sonars (SOund Navigation And Ranging). Zu den weiteren Innovationen in der Unterwasserakustik gehörte die Schaffung akustischer Minen.

Die erste wissenschaftliche Veröffentlichung zur Unterwasserakustik erschien 1919 und lieferte eine theoretische Beschreibung der Schallwellenbrechung, die durch ozeanische Temperatur- und Salzgehaltsgradienten verursacht wird. Experimentelle Messungen des Ausbreitungsverlusts bestätigten anschließend die Reichweitenvorhersagen des Papiers.

In den folgenden zwei Jahrzehnten entstanden zahlreiche Unterwasserakustikanwendungen. Das Fathometer, auch Echolot genannt, erlebte in den 1920er Jahren eine kommerzielle Entwicklung. Ursprünglich wurden für Wandler natürliche Materialien verwendet; In den 1930er Jahren wurden jedoch Sonarsysteme mit piezoelektrischen Wandlern aus synthetischen Materialien ausgestattet, die sowohl passives Abhören als auch aktive Echoortung ermöglichten. Diese Systeme erwiesen sich im Zweiten Weltkrieg als äußerst effektiv und wurden sowohl von U-Boot- als auch von U-Boot-Abwehrkräften eingesetzt. Es wurden bedeutende Fortschritte in der Unterwasserakustik erzielt, die anschließend in der Publikationsreihe Physik des Schalls im Meer von 1946 zusammengefasst wurden.

Nach dem Zweiten Weltkrieg trieb der Kalte Krieg die Entwicklung von Sonarsystemen erheblich voran und förderte Fortschritte sowohl im theoretischen als auch im praktischen Verständnis der Unterwasserakustik, die häufig durch computergestützte Methoden erleichtert wurden.

Theoretische Prinzipien

Akustische Wellenausbreitung in aquatischen Umgebungen

Unterwasserschallwellen zeichnen sich durch abwechselnde Kompressions- und Verdünnungsphasen im Wassermedium aus. Diese durch Kompressionen und Verdünnungen verursachten Druckschwankungen können von verschiedenen Empfängern erfasst werden, darunter dem menschlichen Gehör oder Hydrophonen. Solche Wellen können aus anthropogenen oder natürlichen Quellen stammen.

Schallgeschwindigkeit, Dichte und akustische Impedanz

Die Schallgeschwindigkeit, bezeichnet als c {\displaystyle c\,} (das die Längsausbreitung von Wellenfronten darstellt) ist mathematisch mit der Frequenz der Welle verknüpft f {\displaystyle f\, und Wellenlänge λ }" xmlns="w3.org/1998/Math/MathML"> c = f ⋅<!-- ⋅ --> λ<!-- λ --> {\displaystyle c=f\cdot \lambda.

Dies unterscheidet sich von der Teilchengeschwindigkeit, u {\displaystyle u\,}, der die durch die Schallwelle verursachte Verschiebung einzelner Moleküle innerhalb des Mediums beschreibt. Der ebene Wellendruck, p {\displaystyle p\,, steht im Zusammenhang mit der Flüssigkeitsdichte ρ<!-- ρ --> {\displaystyle \rho \,} und die Schallgeschwindigkeit ${\displaystyle c\,}$ durch die Formel p = c ⋅<!-- ⋅ --> u ⋅<!-- ⋅ --> ρ<!-- ρ --> {\displaystyle p=c\cdot u\cdot \rho.

Die charakteristische akustische Impedanz ist definiert als das Produkt von c {\displaystyle c} und ρ<!-- ρ --> {\displaystyle \rho \,}, abgeleitet aus der vorherigen Formel. Die akustische Intensität, die die akustische Leistung (Energie pro Sekunde) darstellt, die über eine Flächeneinheit übertragen wird, wird für eine ebene Welle durch die Formel für die durchschnittliche Intensität ausgedrückt: displaystyle="true" scriptlevel="0"> I = q §4950§ / ( ρ c ) {\displaystyle I=q^{2}/(\rho c)\,} , wobei q {\displaystyle q\,} bezeichnet den quadratischen Mittelwert der Akustik Druck.

Bei einer Frequenz von 1 kHz beträgt die entsprechende Wellenlänge im Wasser etwa 1,5 Meter. Gelegentlich wird der Begriff „Schallgeschwindigkeit“ verwendet; Diese Verwendung ist jedoch ungenau, da es sich bei der betreffenden Größe um einen Skalar handelt, der korrekterweise als „Schallgeschwindigkeit“ bezeichnet wird.

Der erhebliche Impedanzunterschied zwischen Luft und Wasser, etwa 3600, in Kombination mit der Größenordnung der Oberflächenrauheit führt dazu, dass die Meeresoberfläche als nahezu idealer Schallreflektor für Frequenzen unter 1 kHz fungiert. Die Schallgeschwindigkeit in Wasser ist 4,4-mal größer als in Luft und das Dichteverhältnis beträgt etwa 820.

Schallabsorption

Niederfrequenter Schall weist eine minimale Absorption auf. Die Hauptursache für die Schalldämpfung im Süßwasser und bei hohen Frequenzen (über 100 kHz) im Meerwasser ist die Viskosität. Bei niedrigeren Frequenzen im Meerwasser entsteht eine weitere Dämpfung durch die ionische Relaxation von Borsäure (bis zu etwa 10 kHz) und Magnesiumsulfat (im Bereich von etwa 10 bis 100 kHz).

Schallabsorption kann aufgrund von Energieverlusten an Flüssigkeitsgrenzen auftreten. Nahe der Meeresoberfläche können sich diese Verluste in einer Blasenschicht oder im Eis manifestieren. Umgekehrt kann am Meeresboden Schall durch das Sediment dringen und von diesem absorbiert werden.

Schallreflexion und -streuung

Grenzinteraktionen

Sowohl die Wasseroberfläche als auch der Meeresboden fungieren als Grenzen, die Schall reflektieren und streuen.

Oberflächeneigenschaften

In zahlreichen Zusammenhängen wird die See-Luft-Grenzfläche als idealer Reflektor angesehen. Der erhebliche Impedanzkontrast behindert die Energieübertragung über diese Grenze erheblich. Von der Meeresoberfläche reflektierte akustische Druckwellen unterliegen einer Phasenumkehr, die üblicherweise entweder als „Pi-Phasenänderung“ oder „180-Grad-Phasenänderung“ beschrieben wird. Mathematisch wird dieses Phänomen dadurch dargestellt, dass der Meeresoberfläche ein Reflexionskoeffizient von -1 statt +1 zugewiesen wird.

Bei hohen Frequenzen (über etwa 1 kHz) oder unter rauen Seebedingungen wird ein Teil des einfallenden Schalls gestreut. Dieser Effekt wird durch die Verwendung eines Reflexionskoeffizienten mit einer Größe kleiner als eins berücksichtigt. Bei nahezu normalem Einfall wird der Reflexionskoeffizient beispielsweise als ausgedrückt R = −<!-- − --> e −<!-- − --> §2021§ k §2627§ h §3435§ Sünde §4243§ ⁡<!-- ⁡ --> A {\displaystyle R=-e^{-2k^{2}h^2\sin ^{2}A}}, wobei h die quadratische Mittelwertwellenhöhe (rms) bezeichnet.

Das Vorhandensein von winderzeugten Blasen oder Fischen in der Nähe der Meeresoberfläche führt zu zusätzlicher Komplexität. Diese Blasen können Fahnen bilden, die sowohl einen Teil des einfallenden und gestreuten Schalls absorbieren als auch zur Schallstreuung beitragen.

Meeresbodeneigenschaften

Das Missverhältnis der akustischen Impedanz zwischen Wasser und Meeresboden ist typischerweise weniger ausgeprägt und komplexer als an der Oberfläche. Diese Diskrepanz hängt von der Art der Bodenmaterialien und der Tiefe ihrer jeweiligen Schichten ab. Theorien wie die von Biot und Buckingham vorgeschlagenen wurden formuliert, um die Schallausbreitung im Meeresboden unter diesen Bedingungen vorherzusagen.

Zielinteraktion

Die Schallreflexion eines Ziels, insbesondere wenn seine Abmessungen die akustische Wellenlänge deutlich überschreiten, wird durch seine Größe, Form und Impedanz relativ zu Wasser beeinflusst. Es wurden Formeln aufgestellt, um die Zielstärke verschiedener geometrischer Grundformen in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Schalls zu bestimmen. Kompliziertere Formen können durch die Synthese dieser einfacheren Konfigurationen angenähert werden.

Schallausbreitung

Die akustische Ausbreitung unter Wasser hängt von zahlreichen Variablen ab. Die Flugbahn der Schallausbreitung wird durch die im Wasser vorhandenen Schallgeschwindigkeitsgradienten bestimmt. Diese Gradienten verändern die Schallwelle durch Brechungs-, Reflexions- und Dispersionsprozesse. In Meeresumgebungen sind die vertikalen Gradienten in der Regel größer als die horizontalen. Dies führt zusammen mit der Tendenz, dass die Schallgeschwindigkeit mit der Tiefe aufgrund des steigenden Drucks in der Tiefsee zunimmt, zu einer Umkehr des Schallgeschwindigkeitsgradienten innerhalb der Thermokline. Durch diese Umkehrung entsteht ein wirksamer Wellenleiter in der Tiefe, die der minimalen Schallgeschwindigkeit entspricht. Das resultierende Schallgeschwindigkeitsprofil kann Bereiche mit verringerter Schallintensität, sogenannte „Schattenzonen“, und Bereiche mit erhöhter Intensität, sogenannte „Kaustiken“, erzeugen. Diese Phänomene können mithilfe von Raytracing-Methoden identifiziert werden.

In ozeanischen äquatorialen und gemäßigten Regionen können erhöhte Oberflächentemperaturen dem Druckeffekt entgegenwirken, was in Tiefen von mehreren hundert Metern zu einem Schallgeschwindigkeitsminimum führt. Dieses Minimum erleichtert die Bildung eines einzigartigen Kanals, der als Tiefenschallkanal oder SOFAR-Kanal (Sound Fixing and Ranging) bezeichnet wird und eine gesteuerte Schallausbreitung unter Wasser über Tausende von Kilometern ohne Interaktion mit der Meeresoberfläche oder dem Meeresboden ermöglicht. Ein besonderes Tiefseephänomen ist die Entstehung von Schallfokussierungsregionen, sogenannten Konvergenzzonen. Hierbei wird Schall, der von einer oberflächennahen Quelle stammt, nach unten und anschließend nach oben gebrochen. Die horizontale Entfernung von der Quelle, an der sich dieses Phänomen manifestiert, hängt von den positiven und negativen Schallgeschwindigkeitsgradienten ab. Darüber hinaus kann sich ein Oberflächenkanal sowohl in tiefen als auch in mäßig flachen Gewässern unter Bedingungen der Brechung nach oben entwickeln, wie sie beispielsweise durch kalte Oberflächentemperaturen verursacht werden. Die Ausbreitung innerhalb dieses Kanals erfolgt durch aufeinanderfolgende Reflexionen an der Wasseroberfläche.

Die Schallausbreitung unter Wasser führt im Allgemeinen zu einer Verringerung der Schallintensität mit zunehmender Reichweite, obwohl Fokussierungseffekte gelegentlich zu Intensitätsgewinnen führen können. Der Ausbreitungsverlust (auch Übertragungsverlust genannt) quantifiziert die Abnahme der Schallintensität zwischen zwei Punkten, typischerweise der Schallquelle und einem entfernten Empfänger. Wenn I s {\displaystyle I_s} stellt die Fernfeldintensität der Quelle dar, bezogen auf 1 Meter von ihrem akustischen Zentrum, und I r {\displaystyle I_r} bezeichnet die Intensität am Empfänger, dann wird der Ausbreitungsverlust berechnet als P L = §6465§ log ⁡<!-- ⁡ --> ( I s / I r ) {\displaystyle {\mathit {PL}}=10\log(I_s/I_r). In dieser Formel ist I r {\displaystyle I_r} bezeichnet nicht die tatsächliche akustische Intensität am Empfänger (die eine Vektorgröße ist), sondern einen skalaren Wert, der der äquivalenten ebenen Wellenintensität (EPWI) des Schallfelds entspricht. Der EPWI ist definiert als die Stärke der Intensität einer ebenen Welle, die denselben Effektivdruck (RMS) wie das tatsächliche akustische Feld besitzt. Bei kürzeren Entfernungen ist die Ausbreitung hauptsächlich für Ausbreitungsverluste verantwortlich, während bei größeren Entfernungen Absorptions- und/oder Streuverluste dominant sind.

Eine alternative Definition kann unter Verwendung von Druck statt von Intensität formuliert werden, ausgedrückt als P L = 20 log ⁡<!-- ⁡ --> ( p s / p r ) {\displaystyle {\mathit {PL}}=20\log(p_s/p_r)}. In diesem Zusammenhang gilt: p s {\displaystyle p_s} stellt den quadratischen Mittelwert (RMS) des Schalldrucks im Fernfeld des Projektors dar, normalisiert auf einen Standardabstand von 1 Meter. Umgekehrt gilt p r {\displaystyle p_r} bezeichnet den RMS-Druck am Standort des Empfängers.

Diese beiden Definitionen sind aufgrund möglicher Unterschiede in der charakteristischen Impedanz zwischen Empfänger und Quelle nicht genau gleichwertig. Folglich führt die Verwendung der intensitätsbasierten Definition zu einer anderen Sonargleichung als einer, die aus einem Druckverhältnis abgeleitet wird. Wenn sich jedoch sowohl die Quelle als auch der Empfänger im Wasser befinden, ist diese Diskrepanz minimal.

Ausbreitungsmodellierung

Die Übertragung von Schall durch Gewässer wird durch die Wellengleichung bestimmt, vorbehaltlich bestimmter Randbedingungen. Um Ausbreitungsberechnungen zu optimieren, wurden mehrere Modelle entwickelt, die Strahlentheorie, Normalmoduslösungen und parabolische Gleichungsnäherungen der Wellengleichung umfassen. Jeder Lösungssatz bietet typischerweise Gültigkeit und Recheneffizienz innerhalb eines eingeschränkten Frequenz- und Bereichsbereichs, möglicherweise mit zusätzlichen Einschränkungen. Die Strahlentheorie eignet sich besonders für Szenarien mit kurzer Reichweite und hoher Frequenz, während andere Lösungen eine überlegene Leistung bei großen Reichweiten und niedrigen Frequenzen zeigen. Darüber hinaus liefern verschiedene empirische und analytische Formeln, abgeleitet aus experimentellen Messungen, wertvolle Näherungen.

Nachhall

Vorübergehende akustische Ereignisse erzeugen einen abklingenden Hintergrund, der deutlich länger anhalten kann als das ursprüngliche Signal. Dieses als Nachhall bezeichnete Hintergrundphänomen entsteht durch Streuung an unregelmäßigen Grenzen und durch biologische Einheiten wie Fische und andere Wasserorganismen. Damit ein akustisches Signal gut erkennbar ist, muss seine Intensität sowohl den Nachhallpegel als auch die Umgebungsgeräusche übertreffen.

Doppler-Verschiebung

Wenn sich ein Unterwasserobjekt relativ zu einem Unterwasserempfänger bewegt, weicht die Frequenz des erkannten Schalls von der Frequenz des vom Objekt emittierten (oder reflektierten) Schalls ab. Diese Frequenzänderung wird als Doppler-Verschiebung bezeichnet. Diese Verschiebung ist bei aktiven Sonarsystemen, insbesondere bei Schmalbandkonfigurationen, leicht zu beobachten, da die bekannte Senderfrequenz die Berechnung der Relativbewegung zwischen Sonar und Ziel ermöglicht. In manchen Fällen ist möglicherweise auch die Frequenz des abgestrahlten Lärms (eines Tonsignals) bekannt, was ähnliche Berechnungen für passives Sonar ermöglicht. Bei aktiven Systemen beträgt die Frequenzänderung etwa 0,69 Hz pro Knoten pro kHz, während sie bei passiven Systemen aufgrund der Ausbreitung in eine Richtung nur die Hälfte dieses Wertes beträgt. Eine Annäherung an ein Ziel entspricht einem Anstieg der beobachteten Häufigkeit.

Intensitätsschwankungen

Während akustische Ausbreitungsmodelle typischerweise einen konstanten empfangenen Schallpegel vorhersagen, zeigen praktische Beobachtungen sowohl zeitliche als auch räumliche Schwankungen. Diese Schwankungen können auf Umweltphänomene auf verschiedenen Skalen zurückgeführt werden, darunter feine Strukturen in Schallgeschwindigkeitsprofilen, Frontzonen und interne Wellen. Da zwischen einer Quelle und einem Empfänger im Allgemeinen mehrere Ausbreitungspfade bestehen, können geringfügige Phasenverschiebungen innerhalb der Interferenzmuster zwischen diesen Pfaden erhebliche Schwankungen der Schallintensität hervorrufen.

Nichtlinearität

In wässrigen Umgebungen, insbesondere solchen mit Luftblasen, weist die aus Druckschwankungen resultierende Änderung der Dichte einen nichtlinearen Zusammenhang auf. Folglich entstehen bei der Einführung einer Sinuswelle zusätzliche harmonische und subharmonische Frequenzen. Durch die Einführung zweier Sinuswellen werden Summen- und Differenzfrequenzen erzeugt. Dieser Konvertierungsprozess intensiviert sich mit höheren Quellniveaus. Aufgrund dieser Nichtlinearität hängt die Schallgeschwindigkeit von der Druckamplitude ab, was dazu führt, dass sich größere Druckschwankungen schneller ausbreiten als kleinere. Folglich verwandelt sich eine Sinuswellenform zunehmend in ein Sägezahnmuster, das durch einen schnellen Anstieg und einen allmählichen Abfall gekennzeichnet ist. Dieses Phänomen wird in parametrischen Sonaranwendungen genutzt und es wurden theoretische Rahmenwerke entwickelt, wie sie beispielsweise von Westerfield vorgeschlagen wurden, um es zu erklären.

Messungen

Unterwasserschall wird mit einem Hydrophon quantifiziert, einem Instrument, das einem Luftmikrofon ähnelt. Hydrophone erfassen Druckschwankungen, die normalerweise in Schalldruckpegel (SPL) umgewandelt werden, eine logarithmische Metrik, die den mittleren quadratischen Schalldruck darstellt.

Akustische Messungen werden im Allgemeinen in einem von zwei Formaten dargestellt:

• Root Mean Square (RMS) des Schalldrucks, ausgedrückt in Pascal, oder als Schalldruckpegel (SPL), quantifiziert in Dezibel relativ zu 1 μPa.
• Spektrale Dichte, definiert als mittlerer quadratischer Druck pro Bandbreiteneinheit, wird in Pascal im Quadrat pro Hertz (dB re 1 μPa²/Hz) angegeben.

Der Referenzmaßstab für den Schalldruck in wässrigen Umgebungen weicht von dem für Luftschall verwendeten ab. Konkret beträgt der Referenzdruck in Luft 20 μPa, im Gegensatz zu 1 μPa in Wasser. Folglich ist die Intensität einer ebenen Welle (definiert als Leistung pro Flächeneinheit und proportional zum mittleren quadratischen Schalldruck dividiert durch die akustische Impedanz) bei einem identischen numerischen SPL-Wert in Luft etwa 20²×3600 = 1.440.000 Mal größer als in Wasser. Umgekehrt werden äquivalente Intensitäten beobachtet, wenn der Schalldruckpegel im Wasser etwa 61,6 dB höher ist.

Die 2017 veröffentlichte Norm ISO 18405 beschreibt die Terminologie und Ausdrücke, die für die Unterwasserakustik relevant sind, und umfasst Methoden zur Berechnung des Schalldruckpegels unter Wasser.

Schallgeschwindigkeit

Unter atmosphärischem Druck betragen die ungefähren Schallgeschwindigkeiten in Süßwasser und Meerwasser 1450 m/s bzw. 1500 m/s, mit entsprechenden Dichten von 1000 kg/m³ und 1030 kg/m³. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in Wasser nimmt mit zunehmendem Druck, Temperatur und Salzgehalt zu. In reinem Wasser bei Atmosphärendruck wird die maximale Schallgeschwindigkeit bei etwa 74 °C erreicht; Jenseits dieser Temperatur breitet sich der Schall in heißerem Wasser langsamer aus. Diese Höchstgeschwindigkeit erhöht sich mit zunehmendem Druck weiter.

Absorption

Umfassende Messungen wurden durchgeführt, um die Schallabsorption sowohl in See- als auch in Meeresumgebungen zu quantifizieren.

Umgebungsgeräusche

Akustische Signale können nur gemessen werden, wenn ihre Amplitude einen Mindestschwellenwert überschreitet. Dieser Schwellenwert wird teilweise durch die verwendete Signalverarbeitungsmethode und teilweise durch den Umgebungshintergrundgeräuschpegel bestimmt. Umgebungsgeräusche beziehen sich auf die Komponente des empfangenen Geräusches, die von den Eigenschaften der Quelle, des Empfängers oder der Plattform unbeeinflusst bleibt. Folglich werden Phänomene wie Nachhall und Schleppgeräusche ausdrücklich ausgeschlossen.

Meereshintergrundgeräusche, auch Umgebungsgeräusche genannt, stammen aus verschiedenen Quellen und weisen je nach geografischer Lage und Frequenz Schwankungen auf. Im niedrigsten Frequenzbereich, etwa 0,1 Hz bis 10 Hz, tragen Meeresturbulenzen und Mikroseismen hauptsächlich zum Umgebungsgeräuschspektrum bei. Typischerweise nehmen die Pegel des Rauschspektrums mit steigender Frequenz ab und reichen von etwa 140 dB re 1 μPa²/Hz bei 1 Hz bis etwa 30 dB re 1 μPa²/Hz bei 100 kHz. Der entfernte Seeverkehr stellt in vielen Regionen eine vorherrschende Lärmquelle für Frequenzen um 100 Hz dar, während winderzeugter Oberflächenlärm zwischen 1 kHz und 30 kHz die Hauptursache darstellt. Bei extrem hohen Frequenzen über 100 kHz wird das von Wassermolekülen erzeugte thermische Rauschen zum dominierenden Faktor. Der spektrale Pegel des thermischen Rauschens bei 100 kHz beträgt 25 dB re 1 μPa§4^{5§/Hz. Die spektrale Dichte des thermischen Rauschens weist einen Anstieg von 20 dB pro Dekade auf, was etwa 6 dB pro Oktave entspricht.}

Transiente akustische Quellen tragen ebenfalls zum gesamten Umgebungslärm bei. Zu diesen Quellen gehören intermittierende geologische Phänomene, darunter Erdbeben und Unterwasservulkane, aber auch Oberflächenniederschläge und verschiedene Formen biologischer Aktivität. Zu den bemerkenswerten biologischen Mitwirkenden zählen Wale (insbesondere Blau-, Finn- und Pottwale), bestimmte Fischarten und Schnappgarnelen.

Niederschläge können erhebliche Umgebungsgeräusche verursachen. Dennoch erweist sich die Herstellung einer präzisen numerischen Korrelation zwischen der Niederschlagsmenge und dem Umgebungslärmpegel als schwierig, vor allem aufgrund der inhärenten Schwierigkeiten bei der genauen Messung des Niederschlags auf See.

Nachhall

Es wurden umfangreiche Messungen zur Meeresoberfläche, zum Meeresboden und zum Volumennachhall durchgeführt. Aus diesen Beobachtungen wurden gelegentlich empirische Modelle entwickelt. Eine weit verbreitete Formel für den Frequenzbereich von 0,4 bis 6,4 kHz wird Chapman und Harris zugeschrieben. Oberflächenbewegungen verursachen die Frequenzspreizung sinusförmiger Wellenformen. Für den Nachhall am Boden liefert das Lambertsche Gesetz häufig eine ungefähre Beschreibung, wie Mackenzie feststellte. Der Volumennachhall manifestiert sich typischerweise in unterschiedlichen Schichten, deren Tiefe mit dem Tageszyklus schwankt, ein Phänomen, das von Marshall und Chapman dokumentiert wurde. Eine raue Eisunterseite kann erheblichen Nachhall erzeugen, wie Milnes Arbeit zeigt.

Bottom Loss

Der Bodenverlust wurde über eine Reihe von Häufigkeiten und Streifwinkeln in verschiedenen geografischen Gebieten quantifiziert, einschließlich Studien des US Marine Geophysical Survey. Dieser Verlust hängt von der Schallgeschwindigkeit im Meeresboden ab, die durch Gefälle und Schichtung sowie von der Bodenrauheit beeinflusst wird. Es wurden Vorhersagediagramme entwickelt, die den erwarteten Verlust unter bestimmten Bedingungen veranschaulichen. In Flachwasserumgebungen hat der Bodenverlust häufig den Haupteinfluss auf die Schallausbreitung über große Entfernungen. Bei niedrigeren Frequenzen kann der Schall das Sediment durchdringen, bevor er wieder in die Wassersäule eintritt.

Unterwasser-Hören

Vergleich mit Luftschallpegeln

Ähnlich wie Luftschall wird der Unterwasserschalldruckpegel (SPL) üblicherweise in Dezibel ausgedrückt; Allerdings machen inhärente Diskrepanzen direkte Vergleiche zwischen Wasser- und Luft-Schalldruckpegeln schwierig und oft ungeeignet. Diese Unterscheidungen umfassen:

• Ein abweichender Referenzdruck: 1 μPa (ein Mikropascal, entspricht einem Millionstel Pascal) wird verwendet, im Gegensatz zum 20 μPa-Standard für Luft.
• Eine Ungleichheit in den Interpretationsmethoden: Es gibt zwei Hauptperspektiven, von denen die eine direkte Druckvergleiche befürwortet, während die andere die Notwendigkeit einer anfänglichen Umrechnung in die Intensität einer äquivalenten ebenen Welle postuliert.
• Eine Varianz in der Hörempfindlichkeit: Jeder Vergleich mit (A-gewichtetem) Luftschall muss die unterschiedliche Hörempfindlichkeit eines menschlichen Tauchers oder einer anderen Tierart berücksichtigen.

Menschliches Hören

Hörempfindlichkeit

Für einen menschlichen Taucher mit normalem Gehör beträgt der minimale hörbare Schalldruckpegel etwa 67 dB re 1 μPa, wobei die höchste Empfindlichkeit bei Frequenzen um 1 kHz beobachtet wird. Dieser Pegel entspricht einer Schallintensität, die 5,4 dB oder 3,5-mal höher ist als die Luftschallschwelle.

Sicherheitsschwellenwerte

Erhöhte Unterwasserschallpegel stellen ein potenzielles Risiko für menschliche Taucher dar. Das vom NATO Undersea Research Centre durchgeführte SOLMAR-Projekt hat Richtlinien für die Exposition menschlicher Taucher gegenüber Unterwasserschall veröffentlicht. Berichten zufolge kann es bei menschlichen Tauchern, die einem Schalldruckpegel von mehr als 154 dB re 1 μPa im Frequenzbereich von 0,6 bis 2,5 kHz ausgesetzt sind, zu Veränderungen der Herzfrequenz oder der Atemfrequenz kommen. Die Abneigung des Tauchers gegenüber niederfrequentem Schall hängt sowohl vom Schalldruckpegel als auch von der Mittenfrequenz ab.

Andere Arten

Wassersäugetiere

Delfine und andere Odontozeten sind für ihr außergewöhnliches Hörvermögen bekannt, insbesondere im Frequenzband von 5 bis 50 kHz. Mehrere Arten weisen in diesem Spektrum Hörschwellen im Bereich von 30 bis 50 dB re 1 μPa auf. Beispielsweise wird die Hörschwelle des Killerwals bei einem RMS-Schalldruck von 0,02 mPa (bei einer Frequenz von 15 kHz) beobachtet, was einer Schalldruckschwelle von 26 dB re 1 μPa entspricht.

Erhöhte Unterwasserschallpegel stellen eine potenzielle Gefahr sowohl für die Meeres- als auch für die Amphibienfauna dar. Southall et al. haben die Auswirkungen der Belastung durch Unterwasserlärm umfassend untersucht.

Fisch

Ladich und Fay haben die Hörempfindlichkeit von Fischen untersucht. Der Soldatenfisch weist eine Hörschwelle von 0,32 mPa (50 dB re 1 μPa) bei 1,3 kHz auf. Popper et al. haben die Auswirkungen der Exposition gegenüber Unterwasserlärm untersucht.

Krebstiere

Der Hummer besitzt eine Hörschwelle von 1,3 Pa bei 70 Hz, entsprechend 122 dB re 1 μPa.

Wasservögel

Beobachtungen deuten darauf hin, dass mehrere Wasservogelarten auf Unterwassergeräusche im Bereich von 1–4 kHz reagieren, was ihrer optimalen Hörempfindlichkeit in der Luft entspricht. Meerenten und Kormorane wurden darauf konditioniert, auf Geräusche zwischen 1 und 4 kHz zu reagieren und weisen die niedrigste Hörschwelle (höchste Empfindlichkeit) von 71 dB re 1 μPa für Kormorane und 105 dB re 1 μPa für Meerenten auf. Tauchvogelarten weisen im Vergleich zu Landvögeln deutliche morphologische Unterschiede in ihrem Hörapparat auf, was auf spezifische Anpassungen des Ohrs bei Tauchvögeln an aquatische Umgebungen schließen lässt.

Anwendungen der Unterwasserakustik

Sonar

Sonar stellt das akustische Gegenstück zur Radartechnologie dar. Dieses System verwendet Schallimpulse, um Meeresumgebungen zu untersuchen, und verarbeitet anschließend die resultierenden Echos, um Daten über den Ozean, seine geologischen Merkmale und alle untergetauchten Einheiten abzuleiten. Eine alternative Methode, passives Sonar genannt, erreicht ähnliche Ziele durch die Erkennung von Geräuschen, die von Unterwasserobjekten ausgehen.

Unterwasserkommunikation

Die Notwendigkeit der akustischen Unterwassertelemetrie zeigt sich in verschiedenen Anwendungen, darunter Datenerfassung für die Umweltüberwachung, Kommunikationsprotokolle für bemannte und unbemannte Unterwasserfahrzeuge und die Übertragung von Taucherlauten. Eine eng damit verbundene Anwendung ist die Unterwasser-Fernsteuerung, bei der akustische Telemetrie die Fernaktivierung von Schaltern oder die Auslösung bestimmter Ereignisse ermöglicht. Ein bemerkenswertes Beispiel für Unterwasser-Fernsteuerung sind akustische Auslöser, bei denen es sich um Geräte handelt, die dazu dienen, Instrumentenpakete oder andere Nutzlasten, die auf dem Meeresboden stationiert sind, an die Oberfläche zu holen, wenn am Ende einer Mission ein Fernbefehl empfangen wird. Akustische Kommunikation bleibt ein dynamisches Forschungsgebiet, das vor erheblichen Herausforderungen steht, insbesondere in horizontalen Flachwasserkanälen.

Im Gegensatz zur Funktelekommunikation ist die verfügbare Bandbreite für akustische Unterwasserkommunikation um mehrere Größenordnungen verringert. Die inhärent niedrige Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls trägt zur Mehrwegeausbreitung bei, die sich über Zeitverzögerungsintervalle im Bereich von zehn bis hundert Millisekunden erstreckt, zusammen mit ausgeprägten Doppler-Verschiebungen und spektraler Ausbreitung. Häufig werden akustische Kommunikationssysteme nicht durch Umgebungsgeräusche eingeschränkt, sondern durch Nachhall und zeitliche Variabilität, die die Verarbeitungsfähigkeiten aktueller Empfängeralgorithmen übersteigen. Die Zuverlässigkeit von Unterwasserkommunikationsverbindungen kann durch den Einsatz von Hydrophon-Arrays erheblich verbessert werden, die fortschrittliche Verarbeitungsmethoden wie adaptives Beamforming und Diversity-Combining ermöglichen.

Unterwassernavigation und -verfolgung

Unterwassernavigation und -verfolgung stellen wesentliche Anforderungen für Erkundungs- und Betriebsaktivitäten dar, die von Tauchern, ferngesteuerten Fahrzeugen (ROVs), autonomen Unterwasserfahrzeugen (AUVs), bemannten Tauchbooten und U-Booten durchgeführt werden. Im Gegensatz zu den meisten Funksignalen, die im Wasser eine schnelle Dämpfung erfahren, breitet sich Schall unter Wasser stark aus, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die genau gemessen oder geschätzt werden kann. Folglich kann Schall zur präzisen Bestimmung von Entfernungen zwischen einem verfolgten Objekt und einer oder mehreren Referenz- oder Basisstationen genutzt werden, wodurch die Triangulation der Zielposition ermöglicht wird und gelegentlich eine Genauigkeit im Zentimeterbereich erreicht wird. Dieses Prinzip führte zur Entwicklung akustischer Unterwasserpositionierungssysteme, die seit den 1960er Jahren weit verbreitet sind.

Seismische Erkundung

Seismische Exploration nutzt niederfrequenten Schall (typischerweise unter 100 Hz), um tief in den Meeresboden einzudringen. Obwohl diese langen Wellenlängen zu einer vergleichsweise geringeren Auflösung führen, werden niederfrequente Töne bevorzugt, da höhere Frequenzen bei ihrer Ausbreitung durch den Meeresboden eine erhebliche Dämpfung erfahren. Zu den in diesem Prozess häufig genutzten Schallquellen gehören Luftgewehre, Vibroseis-Systeme und Sprengstoffe.

Wetter- und Klimabeobachtung

Akustische Sensoren bieten Möglichkeiten zur Überwachung von Geräuschen, die durch atmosphärische Phänomene wie Wind und Niederschlag erzeugt werden; Nystuen beschreibt beispielsweise einen akustischen Regenmesser. Darüber hinaus sind Blitzeinschläge akustisch erkennbar. Das Projekt „Acoustic Thermometry of Ocean Climate“ (ATOC) nutzt niederfrequenten Schall, um die globalen Meerestemperaturen zu bewerten.

Akustische Ozeanographie

Akustische Ozeanographie umfasst die Anwendung von Unterwasserschall zur umfassenden Untersuchung der Meeresumwelt, ihrer geologischen Grenzflächen und ihrer Bestandteile.

Verlauf

Nach dem Untergang der RMS Titanic im Jahr 1912 entstand großes Interesse an der Entwicklung von Echomesssystemen. Das zugrunde liegende Prinzip ging davon aus, dass durch die Übertragung einer Schallwelle von einem Schiff nach vorne ein reflektiertes Echo vom untergetauchten Abschnitt eines Eisbergs eine Frühwarnung vor möglichen Kollisionen liefern könnte. Darüber hinaus konnte durch die Ausrichtung eines identischen Strahls nach unten die Tiefe des Meeresbodens genau bestimmt werden.

Das erste praktische Tiefsee-Echolot wurde von Harvey C. Hayes entwickelt, einem Physiker der US-Marine. Diese Innovation ermöglichte erstmals die Erstellung eines quasi-kontinuierlichen topografischen Profils des Meeresbodens entlang der Flugbahn eines Schiffes. Hayes führte die erste derartige Profilerstellung an Bord der U.S.S. durch. Stewart, ein Zerstörer der Marine, während seiner Reise von Newport nach Gibraltar zwischen dem 22. und 29. Juni 1922 und sammelte in dieser Woche 900 Tiefseesondierungen.

Das deutsche Vermessungsschiff Meteor führte zwischen 1925 und 1927 mit einem hochentwickelten Echolot mehrere Transekte über den Südatlantik vom Äquator bis zur Antarktis durch und erfasste dabei Sondierungen in Abständen von 5 bis 20 Meilen. Dieses Unterfangen brachte die erste detaillierte Kartographie des Mittelatlantischen Rückens hervor und zeigte, dass es sich dabei um eine zerklüftete Bergkette handelte und nicht um das glatte Plateau, das einige Wissenschaftler vermutet hatten. Seitdem haben sowohl Marine- als auch Forschungsschiffe bei ihren Seeeinsätzen konsequent Echolote eingesetzt.

Bemerkenswerte Mitwirkende auf dem Gebiet der akustischen Ozeanographie sind:

• Leonid Brechowskich
• Walter Munk
• Herman Medwin
• John L. Spiesberger
• C.C. Leroy
• David E. Weston
• D. Van Holliday
• Charles Greenlaw

Instrumentierung

Die erste und am weitesten verbreitete Anwendung der Schall- und Sonartechnologie zur Untersuchung von Meeresgrundstücken umfasst die Verwendung eines Regenbogenecholots zur Bestimmung der Wassertiefe. Solche Echolote waren bis 1993 maßgeblich an der Kartierung ausgedehnter Bereiche des Meeresbodens im Hafen von Santa Barbara beteiligt.

Fathometer sind Instrumente zur Messung der Wassertiefe. Ihr Betrieb besteht darin, Schall von Schiffen elektronisch zu übertragen und anschließend die vom Meeresboden reflektierten Schallwellen zu empfangen. Eine kalibrierte Papierseekarte im Tiefenmesser zeichnet diese Tiefenmessungen auf.

Technologische Fortschritte, insbesondere das Aufkommen hochauflösender Sonargeräte in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, ermöglichten nicht nur die Erkennung, sondern auch die Klassifizierung und Abbildung von untergetauchten Objekten. Heutige Schiffe und Roboter-U-Boote setzen häufig ferngesteuerte Fahrzeuge (ROVs) ein, die mit elektronischen Sensoren und Kameras ausgestattet sind und Ozeanographen klare und präzise visuelle Daten liefern. Sonare können auch „Bilder“ erzeugen, indem sie Schall von Meeresumgebungen reflektieren. Darüber hinaus liefern akustische Reflexionen der Meeresfauna häufig wertvolle Daten für umfassende Studien zum Verhalten von Tieren.

Passive akustische Überwachung

Hydrophone dienen als passive Abhörgeräte in der akustischen Ozeanographie und erleichtern die Erstellung einer akustischen Darstellung der Unterwassergeräuschlandschaft.

Meeresbiologie

Aufgrund seiner hervorragenden Ausbreitungseigenschaften ist Unterwasserschall ein unschätzbares Werkzeug für die Untersuchung des Meereslebens, das Organismen vom Mikroplankton bis zum Bartenwal umfasst. Echolote liefern häufig Daten über die Häufigkeit, räumliche Verteilung und Verhaltensmuster von Meeresorganismen. Diese hydroakustischen Instrumente werden auch zur Bestimmung des Fischstandorts, der Populationsmenge, der Einzelgröße und der Gesamtbiomasse eingesetzt.

Akustische Telemetrie wird außerdem zur Überwachung von Fischen und anderen Meereslebewesen eingesetzt. Bei dieser Methode wird ein akustischer Sender an einem einzelnen Fisch angebracht (gelegentlich im Inneren), während ein Netzwerk von Empfängern die in der ausgesendeten Schallwelle kodierten Informationen erkennt. Diese Methodik ermöglicht es Forschern, die Bewegungen einzelner Organismen in lokalisierten bis mesoskaligen Umgebungen zu überwachen.

Pistolengarnelen erzeugen sonolumineszierende Kavitationsblasen, die Temperaturen von bis zu 5.000 K (4.700 °C) erreichen können.

Teilchenphysik

Neutrinos sind fundamentale Teilchen, die sich durch ihre extrem schwache Wechselwirkung mit anderer Materie auszeichnen. Daher sind zu ihrer Detektion außerordentlich große Apparaturen erforderlich, für die gelegentlich der Ozean als Medium dient. Konkret wird die Hypothese aufgestellt, dass ultrahochenergetische Neutrinos im Meerwasser akustisch nachgewiesen werden können.

Zusätzliche Anwendungen

Weitere Anwendungen umfassen:

• Regenmengenmessung
• Windgeschwindigkeitsmessung
• Globale Thermometrie
• Überwachung des ozeanisch-atmosphärischen Gasaustauschs
• Überwachungs-Towed-Array-Sensorsystem
• Akustischer Doppler-Stromprofiler zur Messung der Wassergeschwindigkeit
• Akustische Kamera
• Flüssiger Klang
• Passive akustische Überwachung

• Echolot – Methode zur Messung der WassertiefeSeiten mit kurzen Beschreibungen von Weiterleitungszielen
• Meeresforschung – Teil der Ozeanographie, der die Erforschung von Meeresoberflächen beschreibt
• Brechung (Schall) – Änderung der Ausbreitungsrichtung aufgrund von Geschwindigkeitsschwankungen

Notizen

Referenzen

Bibliographie

• Garrison, Tom S. (1. August 2012). Grundlagen der Ozeanographie. Engagieren Sie das Lernen. ISBN 978-0-8400-6155-3.Kunzig, Robert (2000, 17. Oktober). Mapping the Deep: The Extraordinary Story of Ocean Science. W. W. Norton & Company. ISBN 978-0-393-34535-3.Stewart, Robert H. (2009, September). Einführung in die physikalische Ozeanographie. University Press of Florida. ISBN 978-1-61610-045-2.Qualitätssicherung bei hydroakustischen Untersuchungen: Bewertung der Wiederholbarkeit von Fischabundanz- und Biomasseschätzungen in und innerhalb hydroakustischer Seesysteme.
  • Qualitätssicherung hydroakustischer Untersuchungen: die Wiederholbarkeit von Fischvorkommens- und Biomasseschätzungen in Seen innerhalb und zwischen hydroakustischen Systemen (kostenloser Link zum Dokument)
  • Die Anwendung der Hydroakustik zur Bewertung der Fischbiomasse und Größenverteilung in verschiedenen Flachwasser-Mündungslebensräumen in Louisiana.
  • Akustische Methoden zur Bewertung von Tintenfischpopulationen.
  • Ein umfassender Überblick über hydroakustische Anwendungen zur Quantifizierung der Flucht erwachsener Salmoniden (Oncorhynchus und Salmo spp.) in Flussumgebungen. Dieses von Ransom, B.H., Johnston, S.V. und Steig, T.W. verfasste Werk wurde 1998 auf dem International Symposium and Workshop on Management and Ecology of River Fisheries vorgestellt, das vom 30. März bis 3. April 1998 an der University of Hull, England, stattfand.
  • Mehrfrequenzakustische Methoden zur Bewertung von Fischerei- und Planktonressourcen. Diese von Torkelson, T.C., Austin, T.C. und Weibe, P.H. durchgeführte Studie wurde 1998 auf dem 135. Treffen der Acoustical Society of America und dem 16. Treffen des International Congress of Acoustics in Seattle, Washington, vorgestellt.
  • Acoustics Unpacked: Eine wichtige Referenzressource für Süßwasserhydroakustik im Kontext der Ressourcenbewertung.
  • Die Interkalibrierung wissenschaftlicher Echolote in der Region der Großen Seen.
  • Eine hydroakustische Bewertung der Laichansammlungen von Red Hind entlang der puertoricanischen Küste in den Jahren 2002 und 2003.
  • Eine Machbarkeitsbewertung von Split-Beam-Hydroakustiktechniken zur Überwachung erwachsener Kurznasen-Störpopulationen im Delaware River.
  • Kategorisierung des Lachswanderungsverhaltens anhand von Merkmalen, die aus akustischen Split-Beam-Daten abgeleitet wurden.
  • Eine Bewertung von Methoden zur Schätzung der Häufigkeit von Heringslaichfischen im Lake Superior.
  • Schätzung des Rotlachs-Smolt-Flusses und der Abundanz mithilfe von Seitwärts-Sonar-Technologie.
  • Heringsforschung: Einsatz akustischer Methoden zur Fischzählung.
  • Hydroakustische Anwendungen in See-, Fluss- und Meeresumgebungen zur Untersuchung von Plankton, Fisch, Vegetation, Substrat- oder Meeresbodenklassifizierung und Bathymetrie.
  • Hydroakustik in Flusssystemen (Kapitel 4 des Salmonid Field Protocols Handbook).
  • Hydroakustik in See- und Reservoirumgebungen (Kapitel 5 des Salmonid Field Protocols Handbook).
  • PAMGUARD: Eine Open-Source-Software-Community, die sich der Entwicklung akustischer Erkennungs- und Lokalisierungssoftware für Meeressäuger widmet und so zum Nutzen der Meeresumwelt beiträgt.

  Ultraschall und Unterwasserakustik.

  • Ultraschall und Unterwasserakustik
  • Globale Meeresüberwachung durch Unterwasserakustik erleichtert.
  • Das Technische Komitee für Unterwasserakustik der Acoustical Society of America (ASA).
  • An Ocean of Sound (Archiviert am 21.04.2017 bei der Wayback Machine).
  • Underwater Acoustic Communications (Archiviert am 24.07.2009 auf der Wayback Machine).
  • Die Acoustic Communications Group der Woods Hole Oceanographic Institution.
  • Geräusch in der Meeresumwelt.
  • Die SFSU Underwater Acoustics Research Group (Archiviert am 29.01.2010 auf der Wayback Machine).
  • Die Entdeckung des Klangs in der Meeresumwelt.
  • Forschung in der Meeresakustik.