海洋学导论7(潮汐)

第七章：潮汐第一节：与潮汐有关的天文学知识天球：是一个以地球为中心，以无限长为半径，内表面分布着各种各样天体球面一、天球二、时间单位1、平太阳日和平太阳时2、平太阴日和平太阴时3、朔望月（盈亏月）1平太阴日=24.8412平太阳时≈24h50min月球从新月（或满月）位置出发再回到新月（或满月）位置的时间间隔新月（朔）上弦月满月（望）下弦月第二节：潮汐现象潮汐现象是指海水在天体（主要是月球和太阳）引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面铅直向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。一、潮汐要素二、潮汐不等于潮汐类型（一）潮汐的类型1、正规半日潮2、不正规半日潮3、正规日潮4、不正规日潮（二）潮汐不等现象•凡是一天之中两个潮的潮差不等，涨潮时和落潮时也不等，这种不规则现象称为潮汐的日不等现象。•高潮中比较高的一个叫高高潮，比较低的叫低高潮；低潮中比较低的叫低低潮，比较高的叫高低潮。第三节：引潮力天体的引力与惯性离心力的合力称为引潮力引潮力势：自地心（引潮力为零）移动单位质量物体至地表面任一点克服引潮力所做的功，叫引潮力势与天体质量成正比，与天体与地球距离的立方成反比。垂直引潮力，水平引潮力垂直引潮力与重力相比：只是重力的千万分之0.56~1.12（10-7）。太阴引潮力与太阳引潮力相比：约2.17倍(E=81.5M,S=333400E,D=60.3r,D’=389D）月球与金星（离地球最近）相比：近2万倍(S1=0.815E，D1=108.92D)因此，海洋潮汐现象主要是月球（和太阳）产生的。17.2/331'DDSMFF19454/1FF第四节：平衡潮一、潮汐静力理论（平衡潮理论）（一）等势面从地心移动单位质量物质到某一点，克服重力和引潮力所做的功，叫做这一点的位势，位势相等的点连成的面称为等势面（二）潮汐静力理论（平衡潮理论）假设地球为一个圆球形，其表面完全被等深的海水所覆盖，不考虑陆地的存在；海水没有粘滞性，也没有惯性，海面能随时与等势面重叠；海水不受地转偏向力和摩擦力的作用。海面在月球引潮力的作用下离开原来的平衡位置作相应的上升或下降，直到在重力和引潮力的作用下，达到新的平衡位置为止，海面产生形变。考虑引潮力后的海面变成了椭球形，称为潮汐椭球，并且它的长轴恒指向月球。由于地球的自转，地球的表面相对于椭球形的海面运动，这就造成了地球表面上的固定点发生周期性的涨落而形成潮汐，这就是平衡潮理论的基本思想。根据潮汐静力理论可以得到以下结论：1、在赤道上永远出现正规半日潮。2、当月赤纬δ不等于0时，两极高纬度地区（纬度|φ|﹥90°-|δ|）出现正规日潮。3、当δ不等于0时，在其他纬度上出现日不等现象，越靠近赤道，半日潮的成份越大，反之越靠近南北极，日潮的成分越显著。二、平衡潮潮高公式hM=令ha=h1与cosT成比例，代表的是日潮h2与cos2T成比例，代表的是半日潮h0与T无关，与有关=0时，全日潮为0，而半日潮最大分点潮≠0时，全日潮与半日潮叠加，出现潮汐日不等现象当月赤纬=28°时，日不等现象最显著回归潮三、推算潮时的简易方法—八分算潮法月中天时至下一个高潮发生时刻的时间间隔例：求1992年11月1日铜沙概略潮时已知：铜沙平均高潮间隙为1021（10时21分），当日为农历初七第五节：潮汐动力理论一、潮汐动力理论的基本思想对于海水运动来说，只有水平引潮力才是最重要的，而引潮力的铅直分量（铅直引潮力）和重力相比非常小，因此铅直引潮力所产生的作用只是使重力加速度产生极微小的变化，故不重要海洋潮汐实际上指的是海水在月球和太阳水平引潮力作用下的一种潮波运动，即水平方向的周期运动和海面起伏的传播。海洋潮波在传播过程中，除受引潮力作用外，还受海陆分布、海底地形、地砖偏向力以及摩擦力等因素的影响。二、长海峡中的潮汐和潮流在北半球的长海峡中，沿潮汐传播的方向看，右岸潮差大于左岸，而在南半球相反波峰传到高潮右岸高于左岸波谷传到低潮右岸低于左岸三、窄长半封闭海湾中的潮汐和潮流入射波反射波驻波波腹处始终无潮流波节处潮流最大高低潮时，潮流处处为0半潮面时，潮流速度最大•涨潮时，潮流向里，涨至半潮面时，潮流流速最大•高潮时，潮流流速处处为0•落潮时，潮流向外，降至半潮面时，潮流流速最大•低潮时，潮流流度处处为0四、半封闭宽海中的潮汐和潮流考虑科氏力的作用入射波反射波驻波科氏力作用海水堆积、流失驻波长海峡窄长半封闭海湾半封闭宽海潮波前进波驻波两驻波的叠加潮流来复流高低潮时流速最大；半潮面时流速为0来复流半潮面时流速最大；湾顶出潮流始终为0旋转流无潮点潮流始终最大；各地潮流始终不为0潮汐右岸大于左岸不存在无潮线湾顶大、湾口小存在无潮线岸边大、中间小存在无潮点世界海洋潮汐的主要特点•全球海洋多数地点为半日潮的类型，少数地点为混合潮和全日潮的类型。•海洋水域大多为旋转潮波，还有另一些水域为前进波、驻波。•在北半球，入射潮波方向右岸的潮差比左岸为大。•近海潮位、潮流比外海和大洋的大•大洋岛屿的潮差一般一米左右，且多为半日潮类型。•潮汐与海洋渔业的关系第六节：风暴潮•是来自海上的一种巨大的自然界的灾害现象，指由于强烈的大气扰动—如强风和气压骤变所招致的海面异常升高的现象。分类•按照诱发风暴潮的大气扰动的特征分类：•1.热带风暴（台风、飓风）：夏秋季常见。•三个阶段：先兆波、主振阶段、余振阶段。•2.温带气旋：主要发生于冬、春季。•3.风潮：中国北方黄渤海地区所特有，在春、秋过渡季节，由寒潮或冷空气所激发的风暴潮是显著的中国的风暴潮•中国沿岸常有台风或寒潮大风的袭击，是一个风暴潮危害严重的国家。•中国风暴潮一般具有以下特点：•（1）一年四季均有发生。夏季和秋季，台风常袭击沿海而引起台风潮（Typhoonsurge），但其多发区和严重区集中在东南沿海和华南沿海。冬季，寒潮大风、春秋季的冷空气与气旋配合的大风及气旋影响，也常在北部海区，尤其是渤海湾和莱州湾产生强大的风暴潮。•（2）发生的次数较多。•（3）风暴潮位的高度较大。•（4）风暴潮的规律比较复杂，特别是在潮差大的浅水区，天文潮与风暴潮具有较明显的非线性耦合效应，致使风暴潮的规律更为复杂。风暴潮预报•分两大类：经验统计预报；动力-数值预报。简称“经验预报”和“数值预报”。•经验预报：用回归分析和统计相关建立风和气压与特定港口的经验预报方程或相关图表。•数值预报：“风暴潮数值预报”，系指“数值天气预报和‘风暴潮数值计算’二者组成的统一整体”。数值天气预报给出风暴潮数值计算时所需要的海上风场和气压场——所谓大气强迫力的预报；风暴潮数值计算是在给定的海上风场和气压场强迫力的作用下、在适当的边界条件和初始条件下去数值求解风暴潮的基本方程组，从而给出风暴潮位和风暴潮流的时空分布，其中包括了特别具有实际预报意义的岸边风暴潮位的分布和随时间变化的风暴潮位过程曲线。