混合層の下層に位置する水温躍層（季節躍層、永久躍層）においては、深度に比例して水温が下がるので、それにより音波が下向きに曲げられて進む。
下向きに進んだ音波は、浅海ならばその後海底で反射されて海面まで進んで行き、海面で反射されてもう一度海底まで進む・・・という事を繰り返して伝搬して行く。そのため、海底の間に音波が届かないシャドー・ゾーン（不感帯）と呼ばれる部分が形成され、ここはソナーの死角となる。
深度1000mを超えた辺りから水温はほぼ一定になるので、この層は深海等温層と呼ばれる。水温がほぼ一定になる事により、音波は下向きに進まなくなる。逆に、今度は水圧により上向きに曲げられて海面方向へ進んで行く。
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これにより、深度3000?5000m以上の深海では、いったん海底方向まで進んだ音波が戻ってきて再び海面に集まるので、何もない海面上で突然ソナーに反応がある現象が起こる。この海域を収束帯（コンバージェンス・ゾーン,CZ）と呼び、発信源から距離27?33海里毎、幅4?5海里の区画にCZが現れる（海水の成分や温度により変化する）。CZを利用すれば自艦から27?33海里彼方にある敵艦の探知も可能（条件が良ければさらに第二収束帯、第三収束帯・・・つまり81?99海里の彼方まで探知可能）となる。そのため、パッシブ・ソナーにてCZで探知した敵を直ちに攻撃できるように対潜ミサイルが開発された。
また、深度1000m付近の水温躍層と深海等温層との間では、水温と水圧のバランスによりサウンド・チャンネル、SCと呼ばれる音波伝播層が出現する。SCでは反射による音波の吸収・減衰が無いので、非常に遠くまで音波が伝播して行く。クジラなどはSCを利用する事で、超音波により何千海里も離れた仲間と連絡を取っている。SCは稀に浅海でも発生する事もあり、詳しい原理は解っていない。