第五章--潮--汐

潮汐第一节潮汐的基本成因和潮汐术语1）产生潮汐的原动力是天体的引潮力，即天体引力和惯性离心力的矢量和，其中主要是月球的引潮力，其次是太阳的引潮力。2）所谓平衡潮是海水在引潮力和重力作用下达到平衡时的潮汐。平衡潮理论有2个假设：（1)整个地球被等深的大洋所覆盖，所有自然地理因素对潮汐不起作用。（2)海水没有摩擦力和惯性力，外力使海水在任何时候都处于平衡状态。一、月球的引潮力与潮汐的形成1．月球的引力F=KMm/R22．惯性离心力F=MV2/R1)月一地系统的旋转运动地球和月球都绕着位于二者连线上且距地球中心0．73倍的地球半径(r)处的公共质心(G)运动，而且是平动运动，周期为27．3日。2)地球上各点的惯性离心力惯性力大小相同，方向相同，背离月球的向，且相互平行。3．月引潮力和月潮椭圆体1）引力和惯性离心力合力，产生了引潮力。2）在引潮力的作用下，形成了长轴与月一地连线重合的椭圆体，称为月潮椭圆体，其上所受引潮力指向球心的各点所组成的水圈称为照耀圈。4．潮汐的形成月球连续两次上(下)中天的时间间隔称为一个太阴日，约为24h50min。相邻2个高潮(低潮)的时间间隔(约为12h25min)称为潮汐周期。潮汐是以半个太阴日为周期的，故称为半日潮二、潮汐不等1．潮汐的周日不等同一太阴日中所发生的两次高潮或两次低潮的潮高以及相邻的高、低潮的时间间隔并不相等，这种现象称为潮汐周日不等。在赤道潮汐现象与δ=0时相同，仅两次高潮潮高稍低。1．在φ90一δ的地区出现半日潮，φ≥90一δ的地区出现日潮；2．除赤道外，各纬度高低潮之间的间隔都不等于6h12．5min；3．除赤道外，各纬度两次高潮的潮高都不相等。4．月赤纬最高时的潮汐称为回归潮2．潮汐的半月不等月球、太阳和地球在空间周期性地改变着它们的相对位置而发生了潮汐半月不等现象。就是从新月到上弦，潮差逐渐变小；从上弦到满月潮差逐渐变大，到满月时与新月时一样潮差又达到最大。从满月到下弦从下弦到新月又产生同样的反复。显然，潮差是以半个塑望月(约14．5日)为周期而变化的，称为潮汐的半月不等3．潮汐的视差不等由于地球和月球距离变化而产生的潮汐不等，称为潮汐视差不等。三、潮汐类型、潮汐术语1．潮汐类型根据潮汐性质可以将潮汐分为4种类型。1)正规半日潮：在1个太阴日内发生2次高潮和低潮。2次高潮和两次低潮的高度都相差不大，而涨、落潮时也很接近。正规半日潮港如青岛、巴拿马等。2)不正规半日潮混合潮：它基本上还具有半日潮的特性，但在1个太阴日内相邻的高潮或低潮的潮位相差很大，涨潮时和落潮时也不等，如浙江镇海港和亚丁港。3)不正规日潮混合潮：其在半个月中，日潮的天数不超过7天，其余天数为不正规半日潮，如鄂霍次克海的马都加和南海暹罗湾等。4)正规日潮：其在半个月中有连续1／2以上天数是日潮，而在其余日子则为半日潮。我国南海有许多地点(北部湾、红岛、顺德港等)潮汐涨落情况，都属于正规日潮型。上述2)和3)，又统称为混合潮。2．潮汐术语潮高基准面(TidalDatum，TD)：计算潮高的起算面，一般即为海图深度基准面。如两者不一致时，则应进行订正，才能将潮高应用到海图上。平均海面(MeanSeaLevel，MSL)：根据长期潮汐观测记录算得的某一时期的海面平均高度。海图深度基准面(ChartDatum，CD)：计算海图深度的起算面。涨潮时间(DurationoIRise)：从低潮时到高潮时的时间间隔。落潮时间(DurationofFall)：从高潮时到低潮时的时间间隔。平潮(Slack)、停潮(Stand)：高潮发生后，海面有一段时间呈现停止升降的现象，称为平潮；低潮发生后，海面也有一段时间呈现停止升降的现象，称为停潮。潮差(TidalRange)：相邻高、低潮潮高之差。大潮升(SpringRise，SR)：从潮高基准面到平均大潮高潮面的高度。小潮升(NeapRise，NR)：从潮高基准面到平均小潮高潮面的高度。回归潮(TropicTide)：当月球赤纬最大时(此时月球在北回归线或南回归线附近)的潮汐称为回归潮。此时，日潮不等现象最显著。分点潮(EquinoctialTide)：当月球赤纬最小时的潮汐称为分点潮。此时日潮不等现象最小。高高潮(HigherHighWater，HHW)：在1个太阴日中发生的2次高潮中潮高较高的高潮。低高潮(LowerHighWater，LHW)：在1个太阴日中发生的2次高潮中潮高较低的高潮。高低潮(HigherLowWater，HLW)：在1个太阴日中发生的2次低潮中潮高较高的低潮。低低潮(LowerLowWater，LLW)：在1个太阴日中发生的2次低潮中潮高较低的低潮。·潮龄(TidalAge)：由朔望至实际大潮发生的时间间隔称为潮龄。潮龄一般为1—3天。平均高(低)潮间隙每天月中天时刻至高(低)潮时的时间间隔的长期平均值称为平均高(低)潮间隙。第二节中版《潮汐表》与潮汐推算一、中版《潮汐表》1．出版情况．我国出版的年度《潮汐表》是由国家海洋局海洋情报研究所编制的，共6册，前3册覆盖中国沿岸，后3册覆盖世界大洋区域。·《潮汐表》每年出版1次，下年度《潮汐表》均在本年度提前编好发行。2．主要内容。1)主港潮汐预报表：2)潮流预报表：3)差比数和潮信表：潮时差、潮差比、改正值和间隔、潮升、平均海面。3．注意事项1)我国沿海港口用北京标准时(东8区)；外国诸港均在每页左下角注明所用标准时。2)关于潮高基准面与深度基准面的不一致：实际水深二海图水深+潮高+(CD—TD)海图水深二实际水深—潮高—(CD—TD)式中：CD和TD分别代表海图深度基准面和潮高基准面与平均海面之间的垂直高度。3)关于《潮汐表》的误差及水文气象的影响：在正常情况下，《潮汐表》预报潮时的误差在20—30min以内，潮高误差在20～30cm以内。但在下列情况下误差较大，应予注意：①有寒潮、台风或其他天气急剧变化时，水位随之发生特殊变化，潮汐预报，主要是潮高将与实际出入较大，(减水）夏、秋季的“增水”。②处在江河口的预报点，每当汛期洪水下泄时，水位急涨，实际水位都会高于预报很多。③南海的日潮混合潮港，因高潮和低潮常常有段较长的平潮时间，预报的潮时有些会与实际差1h以上。二、利用《潮汐表》推算潮汐1．主港高、低潮的潮时和潮高或部分港口每小时潮高可直接查《潮汐表》（目录）求得。但应注意船时和表列标准时是否一致。2．求附港的高、低潮潮时和潮高1)名词解释高(低)潮时差：主港与附港高(低)潮时之差。正号(十)表示附港高(低)潮时比主港高(低)潮时发生得晚；负号(—)表示附港高(低)潮时比主港高(低)潮时发生得早。潮差比：对半日潮港来说，是指附港的平均潮差与主港的平均潮差之比；对日潮港来说，是指附港的回归潮大的潮差与主港的回归潮大的潮差之比。改正值：使用潮差比由主港潮高计算附港潮高时，若附港基准面不是用主港基准面确定的，需要对附港潮高加以订正，使之变为从附港基准面起算，此订正数就是表列的改正值。2)公式·①附港潮时的计算公式附港高(低)潮时=主港高(低)潮时+高(低)潮时差②附港潮高的计算公式前3册，当主、附港季节改正数较大时为附港高(低)潮高：[主港高(低)潮高—(主港平均海面+主港季节改正数)]X潮差比+(附港平均海面+附港季节改正数)当主、附港季节改正数不大时，可不必进行平均海面的季节改正，而直接用差比数栏中的改正值求得附港的潮高，即附港高(低)潮高=主港高(低)潮高X潮差比+改正值（改正值=附港高(低)潮高-主港高(低)潮高X潮差比）后3册的计算公式为附港高(低)潮高二主港高(低)潮高X潮差比+改正数+潮高季节改正数3)附港潮汐推算举例例5-2：求铜沙2000年2月1日潮汐。解：从2000年《潮汐表》第一册的“差比数和潮信表”中查得：铜沙(编号5012)的主港是吴淞(编号5006)，高潮时差为—0157，低潮时差为—0221，潮差比1．21，铜沙平均海面260cm，吴淞平均海面为202cm，根据主、附港编号和日期查得这两港的平均海面季节’改正值均为—25cm，从“主港潮汐预报表”中可查出吴淞潮汐为0351S0CID，1015258，m，173083cm，2234215cm，求铜沙(附港)潮汐格式如下：例5-3：求铜沙2000年5月1日潮汐。解：同上例从2000年《潮汐表》第一册的“差比数和潮信表”中查得：铜沙(编号5012)的主港是吴淞(编号5006)，高潮时差为—0517，低潮时差为—0221，潮差比1．21，根据主、附港编号和日期查得这两港的平均海面季节改正值均为1cm，从“主港潮汐预报表”中可查出吴淞潮汐为0542106cl'n；10333140n；182375crn；2304323cln。由于主、附港的平均海面季节改正都很小，不必进行此项改正，而查得改正值为16，运算格式如下：3．利用潮信资料概算潮汐潮信资料包括：平均大（小）潮升、平均高(低)潮间隙和平均海面。①当地高(低)潮时=格林尼治月上(下)中天时+当地高(低)潮间隙(0.8:50min)上半月：月上中天时二(农历日期—1)X0．8十1200月下中天时二月上中天时±1225下半月：月上中天时二(农历日期—16)X0．8月下中天时二月上中天时±1225②用潮升估算潮高平均大潮高潮高：大潮升平均大潮低潮高二2X平均海面—大潮升平均小潮高潮高二小潮升平均小潮低潮商二2X平均海面—小潮升所求日的潮高可以根据大潮日至小潮日约7．5日和所求日期与大(小)潮日期的关系内插求取所求日高潮潮高二大潮升—（大潮升-小潮升）X(所求日与大潮日相隔天数)÷7.5所求日低潮潮高二2X平均海面—所求日高潮潮高中国沿海的潮龄往往取3日。（初三、十八）例5-5：4.求任意时的潮高和任意时的潮时Δh=1/2潮差—X=1/2潮差X(1—COSθ)COSθ=（1-2X改正数）/潮差θ=t/Tx1800（t=θT/1800)任意时潮高=低潮潮高+潮高改正数=低潮潮高+1/2潮差X(1—COSt/Tx1800)任意时潮高=高潮潮高-潮高改正数=高潮潮高-1/2潮差X(1—COSt/Tx1800)例5-6：求铜沙2000年2月1日1100的潮高和其后潮高小于2m的最早时刻。解：由例5-2知铜沙该日潮汐：0130118cm，0818333cm，1509121cm，2037281cm。显然，该日11向位于落潮阶段，1100的潮高为用“等腰梯形图卡”求任意潮时及潮高三、潮汐推算在航海上的应用1．过浅滩问题(最小安全潮高问题)与过横空障碍物问题(最大安全潮高问题)最小安全潮高：吃水十富余水深—海图水深—(CD—TD)最大安全潮高二大潮升十净空高度—水面至船舶大桅顶端的高度—安全余量例5-8：某船满载某日中午到达某水道，吃水为9．5m，龙骨上最大高度为28．5m。该水道海图水深8m，潮高基准面在海图基准面下200cm，海图深度基准面在平均海面下220em；大潮升4．5m；水面上空有桥梁，其净空高度为19．5m；该日午后潮汐为：1157401cm，190130cmo如果要求富余水深为0．7m，大桅顶端至桥底部的安全余量为1．5m，求该船该日午后安全通过该水道的最早和最迟时间。解：①通过水道所需安全潮高：最小安全潮高=吃水+富余水深—海图水深—(CD—TD)=9．5+0．7—8一(2．2—2．0)二2．0m。最大安全潮高=净空高度+大潮升-水面至大桅顶端的高度-安全余量=19.5+4.5-(28.5-9.5)-1.5=3.5m.19．5+4．5一(28．5—9．5)一1．5二3．5m。②通过水道的最早、最迟时间：因为午后是落潮过程，所以最早通过时间是落潮至最大安全潮高的时间，最迟通过时间是落潮至最小安全潮高的时间。最早通过时间t1=