什么是声呐
到目前为止,声波还是唯一能在深海作远距离传输的能量形式。于是探测水下目标的技术——声呐技术便应运而生。
声呐示意图声呐就是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。
声呐技术至今已有100年历史,它是1906年由英国海军的刘易斯·尼克森所发明。他发明的第一部声呐仪是一种被动式的聆听装置,主要用来侦测冰山。这种技术,到第一次世界大战时被应用到战场上,用来侦测潜藏在水底的潜水艇。
目前,声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术,用于对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪;进行水下通信和导航,保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用。此外,声呐技术还广泛用于鱼雷制导、水雷引信,以及鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水文测量和海底地质地貌的勘测等。
和许多科学技术的发展一样,社会的需要和科技的进步促进了声呐技术的发展。
声呐对海洋生物的影响
声呐目前是各国海军不可或缺的主要技术。声呐技术作为导航和探测水下舰艇活动的技术被广泛应用于舰艇装备中。中频主动声呐就是向周围海域发射中频率波段的声波,以探测敌方潜艇,这对于反潜作战来说是最有效的。美军舰艇和潜水艇中大都配备了中频声呐系统。中频声呐可持续释放超过235分贝的噪声,其范围可达数千平方英里的海域。
美国自然资源保护委员会(NRDC)的一项报告显示,军事声呐等不断加剧的海洋噪声正影响着海豚、鲸的生活,因为这些动物必须依赖声音进行交配、觅食以及躲避天敌。报告称,海洋噪声轻则影响海洋生物的长期行为,重则导致它们听力丧失甚至死亡。NRDC的研究结果认为,目前科学界对于军用声呐可以伤害、杀死并大范围破坏海洋哺乳动物这一点上已经没有争议。美国环境和鲸保护组织也多年致力于保护海洋哺乳动物免受美军声呐影响的研究,结果显示声呐与鲸的死亡率之间的关联很紧密。另外,声呐也降低了大比目鱼和其他鱼类捕食的成功率,还影响了鱼类的繁殖率和巨型海龟的行为等。一些鱼类的内耳也受到了严重的伤害,这直接威胁着它们的生存。
由中频声呐试验导致的鲸大量搁浅及死亡事件不断发生:1996年5月,美军在北约的一次演习中,有14头剑吻鲸在希腊海岸搁浅;2000年3月,美军在百慕大海域再度进声呐实验,由于军舰配备的声呐影响,3个种类共16头鲸搁浅在长达150米的海岸线上,其中6头死亡,多个物种成群搁浅是非常罕见的,科学家发现冲滩搁浅的突吻鲸眼睛、颅部出血,肺爆裂,自此美军接受了声呐对海洋哺乳动物行为有影响的观点;2002年7月,66头领航鲸在美国马萨诸塞州的鳕雪角集体自杀,原因同样与声呐实验有关;2004年7月,在环太平洋军事演习中,美军声呐测试开始后不久,夏威夷沿岸的浅水中就有200头鲸鱼搁浅,其中1头鲸鱼仔死亡;2005年初,由于美军声呐试验,37头鲸搁浅在北卡罗来纳州的外滩;2009年3月,美国“无瑕号”在南海被中国渔政人员和渔民拦截并驱赶前,打开声呐“工作”后不久就在“无瑕号”声呐范围内的香港海岸边,出现一条长逾10米的成年座头鲸迷航搁浅。
声呐影响海洋生物的原因
越来越多的证据证实,鲸豚类的死亡和海军的声呐武器有关。科学家们发现在搁浅死亡鲸的脑膜附近有多处严重出血,在其肝脏、肾脏、肺部等部位都发现有堵塞物;对一些鲸进行尸体解剖后发现,鲸鱼的听觉部位结构损毁,耳朵附近有大面积出血,这直接表明是音波伤害所致。
研究结果显示,声呐可通过影响鲸类的行为最终酿成悲剧。在舰艇声呐作用的整个区域,鲸类会停止发出声音和搜寻食物的行为,这意味着它们可能因为饥饿而死亡。声呐发出的较弱声音信号与北胆鼻鲸天敌发出的声音非常相似,正是由于这一原因,北胆鼻鲸会认为在附近有天敌活动,从而会改变自己的行为方式。而强烈的声呐,则无异于海底惊雷,鲸鱼等被扰乱而惊慌失措,横冲直撞,快速地浮出水面,从而引发体内失压,甚至造成搁浅死亡的悲剧。
海豚对声呐的灵敏度很高环保人士批评低频声呐
2002年7月16日,美国布什政府准许海军使用低频声呐探测敌军潜艇。此举引起一些海洋环境保护主义者的担忧,因为使用低频声呐可能导致鲸鱼搁浅或死亡。
美国商务部国家海产渔业局15日批准美国海军5年内不受海生哺乳动物保护法案的限制。环保组织称,这一“豁免权”将使海生哺乳动物遭到海军低频声呐的“骚扰”。
环境保护者的担心主要来自美国海军2000年3月在巴拿马群岛深水中进行的一次使用中程声呐探测潜水艇的演习。演习开始几小时后,至少有16头鲸鱼和2头海豚游在海滩上搁浅,其中8头鲸鱼死亡。科学家在它们的大脑和耳骨附近发现了由强烈声响导致的出血症状。
北约部队1996年在希腊利用低频声呐进行演习时,有12头鲸鱼在海滩上死亡,尸体在科学家研究之前就已腐烂。
低频声呐信号可传播数百千米,其频率与大鲸鱼互相交流时使用的信号频率相同。鲸鱼靠声音交流、喂食、交配及迁移,因此极易受低频声呐信号影响。海军透露,低频声呐的任何扬声器都可发出高达215分贝噪音,在水下相当于一架即将起飞的双引擎F—15战斗机附近的噪声水平。据环境保护者说,低频声呐18个扬声器声波集中后造成的影响更大,信号强度相当于235分贝。生物学家称,110分贝以上的声波就可使鲸鱼烦躁不安,180分贝的声波足以让鲸鱼的耳膜破裂。
美国渔业官员要求海军人员一旦发现海生哺乳动物及海龟即关掉低频声呐。海军称其将在距离海岸线至少22千米外以及重要生物区域外使用低频声呐。
“无瑕号”为何成海洋生物杀手
“无瑕号”是美军海上补给司令部(MSC)执行特别使命的25艘舰艇之一,具体任务包括海洋和水道测量、水下监视、导弹追踪、声呐侦察、控制指挥、潜艇和特种战斗支持等。
2009年6月,“无瑕号”舰艇频繁进入我国专属经济区,并使用高强度声呐,破坏了我国渔业资源,违反了国际法和“无公害通过”的基本原则。
“无瑕号”上部署了美军目前最先进的声呐系统,这种声呐系统也称拖曳式传感器阵列监视系统。该系统的探测装置分为两部分。一部分为“SURTASS(拖曳式阵列传感器系统)”,由被动声呐组成。另一部分被称为“SURTASSLFA(低频主动)”,是垂直悬挂在舰船下方的主动声呐阵列,用以对付被动声呐无法探知的极静潜艇。低频主动声呐系统使用高强度声波,可使数百英里外的海面下为之震荡。低频主动声呐会产生相当于一架波音747飞机起飞时的引擎声音,而这种声音正是美军监测船破坏海洋生态环境的罪魁祸首。