Luận án Nguyễn Văn Cương: Quy luật biến đổi vận tốc âm Vịnh Bắc Bộ, quy trình lấy mẫu thủy âm

Phân tích quy luật biến đổi vận tốc âm trong môi trường biển Vịnh Bắc Bộ. Tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng và ứng dụng thực tiễn của công nghệ thủy âm trong nhiều

• Tác giả: Nguyễn Văn Cương
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Nam Chinh
• Trường học: Trường Đại học Mỏ - Địa chất
• Chuyên ngành: Kỹ thuật trắc địa - bản đồ
• Đề tài: Nghiên cứu quy luật biến đổi vận tốc âm và hoàn thiện quy trình lấy mẫu xác định vận tốc âm trong môi trường nước biển khu vực Vịnh Bắc Bộ Việt Nam phục vụ khai thác hiệu quả các thiết bị thủy âm
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy luật biến đổi vận tốc âm trong nước biển

Vận tốc âm trong nước biển là tham số quan trọng bậc nhất trong lĩnh vực thủy âm học. Giá trị này không cố định. Nó thay đổi liên tục theo nhiệt độ, độ mặn và áp suất thủy tĩnh. Tại vùng biển Việt Nam nói chung và Vịnh Bắc Bộ nói riêng, sự biến đổi vận tốc âm diễn ra phức tạp. Nguyên nhân do ảnh hưởng của mùa vụ, dòng hải lưu và địa hình đáy biển. Vịnh Bắc Bộ là vùng biển nông, có độ sâu trung bình khoảng 60 mét. Nhiệt độ nước biến đổi rõ rệt giữa mùa đông và mùa hè. Độ mặn cũng thay đổi mạnh do ảnh hưởng của hệ thống sông Hồng đổ ra biển. Các nghiên cứu của Nguyễn Văn Cương (2021) đã chỉ ra rằng vận tốc âm tại Vịnh Bắc Bộ dao động trong khoảng 1.450 đến 1.545 m/s tùy theo thời điểm và vị trí đo. Hiểu rõ quy luật biến đổi này là nền tảng để khai thác hiệu quả các thiết bị thủy âm. Nó phục vụ đánh cá, thăm dò tài nguyên, giám sát môi trường biển và quốc phòng an ninh.

1.1. Khái niệm vận tốc âm và vai trò trong thủy âm học

Vận tốc âm trong nước biển là tốc độ lan truyền của sóng âm qua môi trường nước. Giá trị này phụ thuộc trực tiếp vào ba yếu tố vật lý chính: nhiệt độ, độ mặn và áp suất. Trong thủy âm học, vận tốc âm là tham số đầu vào bắt buộc cho hầu hết mọi phép đo. Thiết bị đo sâu sử dụng sóng âm cần biết chính xác vận tốc để tính khoảng cách đến đáy biển. Sonar phát hiện tàu ngầm dựa vào thời gian truyền âm để xác định vị trí mục tiêu. Sai lệch 1% trong vận tốc âm có thể gây sai số hàng mét trong đo sâu. Do đó, nghiên cứu quy luật biến đổi vận tốc âm là nhiệm vụ then chốt trong mọi hoạt động thủy âm biển.

1.2. Đặc điểm tự nhiên môi trường nước biển Vịnh Bắc Bộ

Vịnh Bắc Bộ là vùng biển nửa kín, nằm giữa Việt Nam và Trung Quốc. Diện tích khoảng 126.250 km². Độ sâu trung bình chỉ khoảng 60 mét, vùng sâu nhất đạt gần 100 mét. Môi trường nước chịu ảnh hưởng mạnh của gió mùa Đông Bắc vào mùa đông và gió mùa Tây Nam vào mùa hè. Hệ thống sông Hồng đổ lượng nước lớn vào vịnh, đặc biệt mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 9. Điều này làm giảm độ mặn tầng mặt đáng kể. Biên độ nhiệt độ nước bề mặt dao động từ 16°C mùa đông đến 30°C mùa hè. Các yếu tố này tạo nên sự biến đổi phức tạp của vận tốc âm theo mùa và theo độ sâu.

II. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc âm tại Vịnh Bắc Bộ

Ba yếu tố chính chi phối vận tốc âm trong nước biển là nhiệt độ, độ mặn và áp suất. Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn nhất. Khi nhiệt độ tăng, vận tốc âm tăng theo. Mỗi độ C tăng thêm làm vận tốc âm tăng khoảng 3 đến 5 m/s. Tại Vịnh Bắc Bộ, nhiệt độ thay đổi lớn theo mùa. Đây là nguyên nhân chính gây biến đổi vận tốc âm theo thời gian. Độ mặn là yếu tố quan trọng thứ hai. Nước mặn hơn truyền âm nhanh hơn. Mùa mưa, nước sông Hồng pha loãng làm giảm độ mặn tầng mặt. Giá trị giảm từ 33‰ xuống còn 25‰ ở một số khu vực gần bờ. Áp suất thủy tĩnh tăng theo độ sâu. Nó làm tăng mật độ nước và tăng vận tốc âm. Tuy nhiên, tại Vịnh Bắc Bộ với độ sâu trung bình 60 mét, ảnh hưởng của áp suất không lớn bằng nhiệt độ và độ mặn. Sự kết hợp đồng thời ba yếu tố tạo nên cấu trúc âm phức tạp theo chiều dọc và chiều ngang của vịnh.

2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ mặn đến vận tốc âm

Nhiệt độ là yếu tố có hệ số ảnh hưởng lớn nhất đến vận tốc âm trong vùng nước nông như Vịnh Bắc Bộ. Công thức Medwin (1975) cho thấy vận tốc âm tăng tuyến tính với nhiệt độ trong khoảng 0 đến 35°C. Tại Vịnh Bắc Bộ, biên độ nhiệt mùa đông-mùa hè đạt 14°C. Điều này tạo ra chênh lệch vận tốc âm lên đến 60 m/s giữa hai mùa. Độ mặn có hệ số ảnh hưởng nhỏ hơn nhưng vẫn đáng kể. Vùng cửa sông Hồng, độ mặn giảm mạnh mùa mưa. Nước ngọt truyền âm chậm hơn nước mặn khoảng 1,3 m/s cho mỗi đơn vị độ mặn tăng. Sự phân tầng nhiệt độ và độ mặn theo mùa tạo ra cấu trúc vận tốc âm dạng phân tầng rõ rệt.

2.2. Ảnh hưởng của áp suất và độ sâu đến lan truyền âm

Áp suất thủy tĩnh tăng tuyến tính theo độ sâu. Công thức Chen và Millero (1977) mô tả mối quan hệ này chi tiết cho vùng nước sâu. Tại Vịnh Bắc Bộ, độ sâu trung bình 60 mét nên biến thiên áp suất tương đối nhỏ. Ảnh hưởng của áp suất lên vận tốc âm chỉ khoảng 0,017 m/s cho mỗi mét tăng độ sâu. Tổng đóng góp của áp suất vào vận tốc âm qua toàn bộ cột nước khoảng 1 m/s. Tuy nhiên, áp suất tương tác với nhiệt độ và độ mặn tạo ra hiệu ứng phức tạp hơn. Vào mùa hè, nước bề mặt nóng hơn đáy. Nhiệt độ giảm theo độ sâu làm giảm vận tốc âm. Áp suất tăng theo độ sâu lại làm tăng vận tốc âm. Hai hiệu ứng ngược chiều này tạo ra vùng âm cực đại ở độ sâu nhất định.

III. Phương pháp xác định và công thức tính vận tốc âm trong nước biển

Có nhiều phương pháp xác định vận tốc âm trong môi trường nước biển. Phương pháp phổ biến nhất là sử dụng trị đo hải văn kết hợp công thức thực nghiệm. Các nhà khoa học đo ba thông số: nhiệt độ, độ mặn và độ sâu. Sau đó áp dụng công thức để tính ra vận tốc âm. Nhiều công thức thực nghiệm đã được xây dựng. Công thức Leroy (1969) áp dụng cho vùng nước nông đến 8.000 mét. Công thức Medwin (1975) phù hợp cho độ sâu đến 1.000 mét. Công thức Mackenzie (1981) sử dụng cho nhiệt độ 2-30°C, độ mặn 25-40‰. Công thức Chen và Millero (1977) dùng cho vùng nước sâu lớn. Tại Việt Nam, Thông tư 27/2011/TT-BTNMT quy định sử dụng công thức Medwin để kiểm nghiệm thiết bị xác định vận tốc âm. Phương pháp thứ hai là sử dụng máy đo vận tốc âm trực tiếp SVM. Phương pháp thứ ba là kỹ thuật bar check, dùng để hiệu chuẩn thiết bị đo sâu. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phụ thuộc vào điều kiện thực tế và yêu cầu độ chính xác.

3.1. Các công thức thực nghiệm tính vận tốc âm

Công thức Medwin (1975) được xây dựng dựa trên hàng nghìn phép đo thực tế. Công thức tính vận tốc âm dựa trên nhiệt độ T (°C), độ mặn S (‰) và độ sâu Z (m). Đây là công thức được quy định sử dụng trong tiêu chuẩn Việt Nam. Công thức Mackenzie (1981) gồm chín hệ số, cho độ chính xác cao hơn ở vùng nhiệt đới. Công thức Leroy (1969) tính được vận tốc âm cho vùng nước có độ sâu lớn từ 0 đến 8.000 mét. Công thức Chen và Millero (1977) phức tạp hơn, phù hợp cho nghiên cứu đại dương sâu. Tại Vịnh Bắc Bộ, các nghiên cứu so sánh cho thấy công thức Medwin cho kết quả phù hợp nhất với điều kiện địa phương. Sai số giữa tính toán và đo thực tế thường dưới 0,5 m/s.

3.2. Thiết bị và kỹ thuật đo vận tốc âm trực tiếp

Máy đo vận tốc âm SVM là thiết bị chuyên dụng đo trực tiếp vận tốc âm trong nước. Thiết bị phát xung âm qua cột nước đo và tính thời gian truyền. Từ thời gian và khoảng cách đã biết, vận tốc âm được tính ra. Phương pháp bar check sử dụng thanh kim loại đặt trước đầu dò. Vận tốc âm trong thanh kim loại đã biết chính xác. Thiết bị đo thời gian âm truyền qua thanh và hiệu chuẩn lại. Kỹ thuật này thường thực hiện trước mỗi đợt đo để đảm bảo độ chính xác. Máy SVM có ưu điểm đo được cấu trúc vận tốc âm theo độ sâu liên tục. Nhược điểm là cần bảo dưỡng thường xuyên và hiệu chuẩn định kỳ. Kết hợp cả hai phương pháp tính từ hải văn và đo trực tiếp giúp tăng độ tin cậy kết quả.

IV. Ứng dụng thủy âm từ nghiên cứu biến đổi vận tốc âm Vịnh Bắc Bộ

Nghiên cứu quy luật biến đổi vận tốc âm tại Vịnh Bắc Bộ có ý nghĩa ứng dụng thực tiễn lớn. Trong đánh bắt hải sản, ngư dân sử dụng máy dò cá dựa trên nguyên lý phản xạ âm. Vận tốc âm chính xác giúp xác định đúng vị trí và mật độ đàn cá. Trong đo đạc bản đồ biển, vận tốc âm là tham số quyết định độ chính xác đo sâu. Sai số vận tốc 1 m/s gây sai số đo sâu khoảng 0,04 mét ở độ sâu 50 mét. Trong quốc phòng, sonar chống ngầm cần mô hình vận tốc âm chính xác để phát hiện mục tiêu. Mô hình vận tốc âm sai lệch làm chùm âm bị lệch hướng, bỏ sót mục tiêu. Trong giám sát môi trường, biến đổi vận tốc âm phản ánh sự thay đổi nhiệt độ và độ mặn nước biển. Dữ liệu này phục vụ cảnh báo biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường biển. Nghiên cứu còn cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng bản đồ vận tốc âm phục vụ quy hoạch không gian biển Vịnh Bắc Bộ.

4.1. Ứng dụng trong khai thác và đánh bắt hải sản

Ngành khai thác hải sản Việt Nam sử dụng rộng rãi thiết bị thủy âm dò cá. Máy dò cá phát sóng âm xuống đáy. Sóng phản xạ từ đàn cá tạo tín hiệu trên màn hình. Để tính chính xác độ sâu và vị trí đàn cá, vận tốc âm phải được cài đặt đúng. Tại Vịnh Bắc Bộ, vận tốc âm thay đổi theo mùa. Nếu sử dụng giá trị cố định 1.500 m/s, sai số có thể lên đến 50 m/s vào mùa đông lạnh. Điều này dẫn đến sai lệch vị trí đàn cá trên màn hình. Ngư dân cần cập nhật giá trị vận tốc âm theo mùa vụ. Nghiên cứu cung cấp bản đồ vận tốc âm theo tháng giúp ngư dân tối ưu hóa hiệu quả đánh bắt.

4.2. Ứng dụng trong đo đạc bản đồ biển và quốc phòng

Trong đo đạc bản đồ đáy biển, vận tốc âm là tham số đầu vào quyết định chất lượng sản phẩm. Thiết bị đo sâu đơn tia và đa tia đều cần mô hình vận tốc âm chính xác. Thông tư 27/2011/TT-BTNMT quy định cụ thể quy trình kiểm nghiệm thiết bị đo sâu bằng phương pháp bar check. Trong lĩnh vực quốc phòng biển, hệ thống sonar phát hiện tàu ngầm phụ thuộc hoàn toàn vào mô hình vận tốc âm. Vịnh Bắc Bộ là vùng biển chiến lược. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu vận tốc âm theo mùa giúp nâng cao năng lực giám sát. Kết hợp dữ liệu hải văn thời gian thực với mô hình tính toán cho phép dự báo điều kiện truyền âm phục vụ hoạt động hải quân.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tổng quan về vận tốc âm và ứng dụng thiết bị thủy âm trong môi trường nước biển Chương 2. Nghiên cứu quy luật biến đổi vận tốc âm, phương pháp xác định vận tốc âm trong môi trường nước biển. Ảnh hưởng của vận tốc âm đến độ chính xác của các thiết bị đo thủy âm, quy luật biến đổi vận tốc âm tại Vịnh Bắc Bộ Chương 4.

Xây dựng cơ sở dữ liệu vận tốc âm và hoàn thiện quy trình lấy mẫu vận tốc âm khu vực Vịnh Bắc Bộ cho các thiết bị thủy âm và thực nghiệm CSDL. (3) Phần kết luận và kiến nghị. Cơ sở tài liệu - Tài liệu của luận án sử dụng các tài liệu chuyên ngành tại Trung tâm Trắc địa và Bản đồ Biển, Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam. Bên cạnh đó nghiên cứu sinh cũng sử dụng nguồn tài liệu tại Thư viện Quốc gia Việt Nam và Thư viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

Các số liệu điều tra khảo sát sử dụng số liệu trong nhiều năm tại Trung tâm Trắc địa và Bản đồ Biển. - Tài liệu tham khảo trên Internet. Lời cảm ơn Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đặng Nam Chinh, các thầy cô giáo trong Bộ môn Trắc địa cao cấp, Khoa Trắc địa - Bản đồ và Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất đã tận tình giúp đỡ, góp ý và tạo những điều kiện tốt nhất để nghiên cứu sinh có thể hoàn thành nhiệm vụ của mình. Trân trọng cảm ơn ban Lãnh đạo Trung tâm Trắc địa và Bản đồ Biển - Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam - Bộ Tài nguyên và Môi trường, các đồng nghiệp, các nhà khoa học đã quan tâm, đóng góp ý kiến để nghiên cứu sinh hoàn thiện tốt hơn bản luận án của mình.

Đặc biệt gửi lời cảm ơn tới tất cả các thành viên trong gia đình đã dành những điều kiện tốt nhất về tinh thần và vật chất để tôi có thể hoàn thành tốt nhất khóa học của mình. TỔNG QUAN VỀ VẬN TỐC ÂM VÀ ỨNG DỤNG THIẾT BỊ THỦY ÂM TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC BIỂN 1. Các công trình nghiên cứu trên thế giới về vận tốc âm và sự biến đổi vận tốc âm trong môi trường nước biển. Lịch sử phát triển ứng dụng công nghệ thủy âm Ngay từ những năm trước Công nguyên, nhà triết học Hy Lạp Aristotle (384- 322), đã có nhận định rằng, âm thanh lan truyền trong môi trường nước tốt hơn lan truyền trong không khí.

Sau đó cũng có một số nghiên cứu về sự lan truyền âm thanh trong môi trường nước như các nghiên cứu của Leonardo Da Vici (1452- 1519) và Francis Bacon (1561-1626). Cho đến thế kỷ XVIII và đầu thế kỷ XIX, có một số nhà khoa học như J. Nollet (1700-1770), Alexander Monro (1733-1817) mới thực sự nghiên cứu, tiến hành thử nghiêm xác định vận tốc âm trong môi trường nước để ứng dụng vào một số mục đích khác nhau. Trong các nghiên cứu này, người ta đã sử dụng nguồn âm là tiếng chuông (bell) phát dưới nước.

Năm 1826, nhà vật lý người Thụy sĩ J. Calladon (1802-1893) và nhà toán học người Pháp là J. Sturm (1803-1855) đã triển khai thực nghiệm xác định vận tốc âm tại hồ Geneva (Thụy Sĩ) ở nhiệt độ nước là 8oC. Giá trị vận tốc âm xác định được lúc bấy giờ là 1435m/s, chỉ sai khác với giá trị vận tốc âm xác định hiện nay cỡ 3m/s.

Trong khoảng những năm 1830-1860 đã có một số nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng sóng âm trong môi trường nước với mục tiêu là để xác định độ sâu lớp nước và xác định khoảng cách giữa các con tàu trên biển, hình thành kỹ thuật thủy âm. Thời gian tiếp theo, các nhà khoa học cũng quan tâm nghiên cứu để hoàn thiện dần các thiết bị kỹ thuật thủy âm như chế tạo các nguồn sóng âm và chế tạo các ống thu âm. Sự kiện chìm tàu Titanic do con tàu cỡ lớn này va vào tảng băng trôi khổng lồ trên Đại Tây Dương vào tháng 4 năm 1912 đã hối thúc các nhà khoa học tích cực triển khai nghiên cứu phương pháp dò thủy âm (Hydroaucoustic Sonar) sử dụng sóng âm. Nhờ các cố gắng của các nhà khoa học, đến năm 1914, bằng thiết bị dò thủy âm người ta đã có thể phát hiện được các tảng băng trôi ở khoảng cách 3,2 km 8 [2].

Trong chiến tranh thế giới lần thứ nhất (1914-1918), nước Đức đã bắt đầu chế tạo tàu ngầm, từ đó các ứng dụng kỹ thuật thủy âm trong lĩnh vực quân sự bắt đầu phát triển. Trong thời gian này các nhà kỹ thuật ở Pháp, Anh, Hoa Kỳ cũng phát triển ứng dụng kỹ thuật thủy âm trong quân sự và đã đạt được những thành tựu quan trọng, trong đó phải kể đến Paul Langevin (Pháp), Robert W. Lichte (Đức) đã khái quát được mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ, độ muối và áp suất tĩnh đến vận tốc lan truyền sóng âm trong nước. Dựa trên những nghiên cứu và kỹ thuật đạt được trước đó, trong khoảng thời gian sau Chiến tranh Thế giới thứ I đến Chiến tranh Thế giới thứ II, người ta vẫn tiếp tục phát triển ứng dụng kỹ thuật thủy âm trong chế tạo thiết bị thủy âm phục vụ quân sự và dân sự.

Những năm tiếp theo, kỹ thuật dò thủy âm đã phát triển khá mạnh nhờ sự phát triển của các kỹ thuật khác như sự ra đời của đồng hồ thạch anh (1927), vật liệu từ giảo, đầu phát biến áp điện, đầu phát biến điện giảo vv. Kỹ thuật dò thủy âm (sonar) được chia thành hai nguyên lý là kỹ thuật (sonar) chủ động và (sonar) thụ động. Trong kỹ thuật chủ động, người ta tạo tín hiệu âm phát đi và thu tín hiệu phản hồi từ đó xác định được khoảng cách và phương hướng tới đối tượng phản xạ, còn trong kỹ thuật thụ động người ta chỉ thu tín hiệu tới từ nguồn phát nào đó. Trong những năm 1970 hệ thống đo sâu đơn tia chính xác (singlebeam echosounder) và hệ thống dò thuỷ âm quét sườn (Side-Scan Sonar) được chế tạo.

Những năm 1980 người ta đã chế tạo ra máy đo sâu hồi âm 2 tần số. Năm 1984 người ta đã chế tạo được máy đo sâu hồi âm đa tia (multibeam echosounder). Năm 1995 người ta đã sản xuất ra hệ thống đo sâu chùm tia cho vùng nước nông. Từ năm 2000 trở lại đây, xu hướng tích hợp công nghệ cảm biến (sensor) với các thiết bị đo đạc khác được phát triển mạnh mẽ.

Hiện nay, nhờ ứng dụng thành tựu của tin học và kỹ thuật số, các thiết bị thủy âm không ngừng hoàn thiện về độ chính xác, về kích thước và tính tiện dụng trong thực tế. 9 Sự phát triển của đo đạc địa hình dưới nước có liên quan chặt chẽ với việc hoàn thiện không ngừng của phương pháp đo sâu. Trước khi máy đo sâu hồi âm ra đời, việc đo vẽ địa hình dưới nước chỉ dựa vào quả dọi, chì đo sâu, thước đo sâu. Phương pháp đo sâu thủ công này không những độ chính xác rất thấp, tốn công sức và thời gian mà còn cho hiệu suất không cao vì chỉ có thể đo sâu từng điểm khi tàu đứng yên.

Mặt khác, độ sâu đo được lại bị hạn chế nên không thể tiến hành đo vẽ địa hình dưới nước và nghiên cứu sự phát triển của hải dương. Công tác thủy đạc hiện đại sử dụng nhiều loại thiết bị và phần mềm kết nối với nhau. Các thiết bị này có thể được lắp đặt trên nhiều loại tàu, thuyền và các phương tiện không người lái dưới mặt nước UUVs (Unmanned Underwater Vehicles) như AUVs (Autonomous underwater vehicles - robot ngầm tự hành) hay ROVs (Remotely operated underwater vehicles - robot ngầm điều khiển từ xa) hoặc trên các tàu lớn và có thể bao gồm các máy quét sườn, máy đo sâu sóng âm đơn tia hay đa tia. Thêm vào đó, các hệ thống đo sâu sử dụng sóng âm giao thoa (Interferometric sonar systems) có khả năng thu được các dải quét rộng ở các vùng nước nông.

Các tiến bộ của công nghệ dò bằng sóng âm (sonar - Sound Navigation and Ranging) độ mở tổng hợp (synthetic aperture) sẽ cho phép thu nhận được nhiều thông tin hơn về môi trường biển và được lập bản đồ. Công nghệ này có khả năng tạo ra các bộ dữ liệu có độ phân giải cao hơn, mở ra các ứng dụng mới của dữ liệu sonar như giám sát chuyển động của các luồng cá và các quần thể sinh vật [2]. Hiện nay công tác thủy đạc (đặc biệt tại các vùng nước nông - dưới 50m và trong) ngày càng được thực hiện nhiều bằng công nghệ đo sâu bằng sóng laser từ máy bay (Airborne Lidar Bathymetry - ALB). Ưu điểm nổi bật của công nghệ LIDAR là cho phép đo nhanh và với độ chính xác cao nhờ sử dụng các kỹ thuật laser hiện đại.

Sự khác biệt rõ rệt nhất là công nghệ đo sâu bằng sóng âm là tối ưu ở các vùng nước sâu trong khi công nghệ ALB tỏ ra có hiệu quả và an toàn hơn tại các vùng nước với độ sâu không vượt quá 50 m với điều kiện là nước phải tương đối trong. Một ưu điểm nữa của công nghệ ALB là ngoài độ sâu còn đo được cả độ cao của vùng đất ven bờ biển, cho phép thu được khối dữ liệu liên tục độ cao (trên 10 đất liền) - độ sâu (dưới biển). Các nghiên cứu ngoài nước về vận tốc âm và sự biến đổi vận tốc âm Năm 1950 đã công bố tài liệu Địa chất biển của Giáo sư địa chất Ph. Kuenen trường đại học Groningen Hà Lan [26].

Trong tài liệu này đã đề cập tới các đặc tính của nước biển như độ mặn, nhiệt độ, mật độ vật chất trong nước. Đã có các nghiên cứu về sự phân bố của các đặc tính trên tại các vùng như biển Baltic, biển Địa Trung Hải, biển Đen, Hình 1.1 biểu thị các giá trị nhiệt độ độ mặn theo độ sâu tại khu vực biển nói trên.1 Mặt cắt theo độ sâu tại các lưu vực của nhiệt độ, độ mặn, mật độ và oxy hòa tan tại biển Baltic, biển Địa Trung Hải, biển Đen [26]. Kuenen đã đưa ra mối quan hệ giữa lượng mưa, lượng nước bay hơi, độ mặn của nước biển tại vĩ độ 40o N và 50oS, mối tương quan giữa lượng mưa, lượng nước bay hơi, độ mặn được thể hiện trên Hình 1. Tại thời điểm này, các nghiên cứu ban đầu đã đánh giá sự biến đổi vận tốc âm dựa trên các biến đổi theo thời gian, theo vị trí và theo sự biến đổi của thời tiết nhưng chưa có điều kiện đi sâu nghiên cứu về vận tốc âm với các thiết bị thủy âm.