海洋声传播数值建模多年来一直是海洋声学学科的研究热点,复杂海洋环境中的传播损失和时域波形预报是海洋声场分析的主要研究内容。针对二维海洋声场问题,本文引入谱元法,利用SPECFEM2D程序建立二维波导模型,对不同海洋声场进行时域及频域的分析。并利用SPECFEM2D的伴随法计算反演问题的能力,仿真计算了二维声场的传播时间灵敏度核函数。二维声传播研究中,本文分别建立了水平海底、楔形海底和复杂海底模型,证明了谱元法应用于海洋声传播的可行性。在水平海底的仿真计算中,首先经过对比验证了SPECFEM2D程序谱元法结果的准确性,对得到的时域结果进行了分析,然后分别计算了流体、弹性体和多孔介质三种不同类型海底对海水中和靠近海底部分声场的影响。在楔形波导声传播情况的仿真中,通过对比流体与弹性体的声压传播损失分析了剪切波对声传播的影响以及传播过程中出现的界面波现象。复杂海底地形仿真中设置海底为正弦型海底,对其时域接收波形和复杂的声场结构进行了分析。除上述内容以外,本文还介绍了地震层析中常用到的伴随法。并利用SPECFEM2D程序仿真计算了二维声场的传播时间灵敏度核函数,研究了几种不同模型参数的扰动分别对直达波、界面波和海面反射波的传播时间的影响。为海洋声层析技术的发展提供新的思路。