航海学潮汐教案.docx
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航海学潮汐教案
第一章潮汐与潮流
一.概述
潮汐(Tide)
高潮(HighWater/HW)
低潮(LowWater/LW)
涨潮(FloodTide)
落潮(EbbTide)
潮流
往复流(AlternatingCurrent)
回转流(RotaryCurrent)
潮汐的基本成因与潮汐不等
二.潮汐基本成因
1.平衡潮理论两个假设
整个地球被等深的大洋所覆盖,所有自然因素对潮汐不起作用;
海水无摩擦力和惯性力,外力使海水在任何时候都处于平衡状态。
2.月球引力月球对地球的吸引力:
地球表面某水质点所受引力
Ø公式:
Ø特点:
Ø大小
Ø方向
3.惯性离心力地-月公共质心
地球各点惯性离心力
Ø地球的平动运动
Ø地心E:
Ø地面各点:
相等、平行、背离月球
4.月引潮力与月潮椭圆体月球引力
惯性离心力
月引潮力
Ø地心:
Ø地面:
月潮椭圆体
5.潮汐基本成因成因:
月引潮力+地球自转
现象:
A1(上中天):
HW1
A2(转90O):
LW1
A3(下中天):
HW2
A4(转90O):
LW2
太阴日:
24h48m
潮汐周期:
12h24m(半日潮)
(END)
三.潮汐不等(周日不等、半月不等、视差不等)
1.周日不等成因:
δ≠0且ϕ≠0
现象:
ϕ≠0:
两次HW(LW)潮高不等;
涨(落)潮时间间隔不等;
ϕ=0:
无不等现象。
ϕ>90o-δ:
一次高潮与一次低潮。
特点:
ϕ、δ愈大,现象愈显著。
2.
(1)半月不等成因:
太阳引潮力
太阳引潮力特点:
Ø比月引潮力小2.17倍;
Ø半日潮周期约为12h。
现象:
Ø新月/满月:
引潮力相互叠加->大潮
Ø上弦/下弦:
引潮力部分抵销->小潮
(2)潮汐半月变化规律:
新月/满月时潮汐现象:
太阳引潮力和月引潮力相互叠加
高潮最高,低潮最低->大潮(END)
上弦/下弦时潮汐现象
月引潮力与太阳引潮力部分抵销
高潮最低,低潮最高->小潮
(END)
新月(朔)->上弦->满月(望)->下弦->新月
潮汐大潮小潮大潮小潮大潮
高潮高maxminmaxminmax
低潮高minmaxminmaxmin
潮差maxminmaxminmax
四.潮汐调和分析简介
潮汐静力学理论不足
(两个假设、实际情况、原因)
潮汐预报法:
潮汐调和分析法
(潮汐静力学理论+潮汐动力学理论)
潮汐调和分析法:
原理:
方法:
常见分潮(半日分潮、日分潮、浅海分潮)
两个假设:
整个地球被等深的大洋所覆盖,所有自然因素对潮汐不起作用;
海水无摩擦力和惯性力,外力使海水在任何时候都处于平衡状态。
实际情况:
高潮不一定发生在中天时,而是滞后一定时间(高潮间隙);
大潮不一定发生在朔望日,而是滞后1~3天(潮龄);
各地潮差不等,甚至非常悬殊。
相邻两地可能发生不同性质的潮汐。
原因:
迟到、高潮间隙、潮龄”的产生:
大陆对海水阻隔◊阻碍了理想的潮汐椭圆体的形成;
海洋深浅不一,海底崎岖不平◊海水受较大摩擦力;
海水粘滞性、惯性影响。
潮差及潮汐的改变:
沿岸海区水深变化大、海底地形复杂、岸形曲折,尤其是浅滩、狭窄海湾的存在。
强制波动原理:
由周期性力的作用所引起的某系统的波动也将是周期性的,而且其周期与力的周期相同。
波动合成原理:
如几个力同时作用在某一系统上,则每个个别的力所引起的分波动可以分别地计算出来;而所有诸力作用的总结果是所有分波的总和。
常见半日分潮
vM2:
主要月球半日分潮
vS2:
主要太阳半日分潮
vN2:
主要月球椭圆率
vK2:
月、日合成半日分潮
常见日分潮
vK1:
月、日合成日分潮
vO1:
主要月球日分潮
vP1:
主要太阳日分潮
vQ1:
主要月球椭圆率
潮汐调和分析法
&将按各种不同周期变化着的力表示为许多简谐振荡的总和。
把每一项都视为由一个假想天体所引起的,从而把十分复杂的不规则的潮汐振荡,归结为很多正规的潮汐振荡总和。
&每种正规潮汐称为分潮。
每个分潮曲线由两个因素确定:
分潮振幅“H”、分潮迟角“g”。
(
常见浅海分潮
&M4:
月浅海1/4日分潮
&MS4:
月日浅海1/4日分潮
&M6:
月浅海1/6日分潮
五.潮汐类型
v正规半日潮:
“两次高潮、两次低潮、潮高相差不大、潮时接近”
v正规日潮:
“半月中有连续1/2以上天数为日潮,其余日为半日潮”
v不正规半日潮混合潮:
“基本具有半日潮特性,但相差很大、不等”
v不正规日潮混合潮:
“在半个月中,日潮小于7天,其余为不正规半日潮”
(END)
六.潮汐术语
v平均海面(Meansealevel,MSL)
v潮高基准面(Tidaldatum,TD)
v涨潮时间(Durationofrise)
v落潮时间(Durationoffall)
v平潮(Slack):
“高潮后”
v停潮(Stand):
“低潮后”
v潮龄(Tidalage)
v潮差(Tidalrange)
v回归潮(Tropictide)
v分点潮(Equinoctialtide)
v高高潮(Higherhighwater,HHW)
v高低潮(Higherlowwater,HLW)
v低低潮(Lowerlowwater,LLW)
v低高潮(Lowerhighwater,LHW)
v平均大潮高潮面
(Meanhighwaterspring,MHWS)
v平均大潮低潮面
(Meanlowwaterspring,MLWS)
v平均小潮高潮面
(Meanhighwaterneap,MHWN)
v平均小潮低潮面
(Meanlowwaterneap,MLWN)
v平均高潮间隙
(Meanhighwaterinterval,MHWI)
v平均低潮间隙
(Meanlowwaterinterval,MLWI)
v大潮升(Springrise,SR)
v小潮升(Neaprise,NR)
中版《潮汐表》与潮汐推算
&中版《潮汐表》概况
Ø出版单位、出版周期、各册范围
Ø各册主要内容、使用注意事项
&潮汐推算
Ø主港潮汐推算、附港潮汐推算
&利用潮信资料估算潮汐
&任意时潮高与任意高潮时计算
&潮汐在航海上的应用
中版《潮汐表》各册范围
v第一册:
中国黄海、渤海沿岸,从鸭绿江至长
江口。
v第二册:
中国东海沿岸,从长江口至台湾。
v第三册:
中国南海沿岸及诸岛,包括广东、广
西和南海诸岛。
v第四册:
太平洋及邻近海域。
v第五册:
印度洋沿岸(含地中海)及欧洲水域。
v第六册:
大西洋沿岸及非洲东海岸。
中版《潮汐表》主要内容
v主港潮汐预报表:
各主港每日高、低潮潮时和潮高及我国部分港口的逐时潮高。
v潮流预报表:
部分海峡、港湾、航道、渔场的潮流预报资料。
v差比数和潮信表:
用于预报附港潮汐的差比数与概算潮汐的潮信资料。
v平均海面季节改正表、梯形图卡
中版《潮汐表》使用注意事项
v表列潮时:
当地标准时,注意表中所列时间与夏令时的区别。
vTD与CD是否一致:
实际水深=海图水深+潮高+(CD-TD)
v《潮信表》预报误差
v潮流预报表仅预报海流中的潮流部分。
(END)
《潮汐表》预报误差
&一般情况下
v潮时预报误差:
20~30min;
v潮高预报误差:
20~30cm。
&特殊情况下
v台风◊增水(max:
1m);寒潮◊减水(max:
1m);
v江河口汛期实际水位往往高于预报水位;
v南海日潮混合潮港平潮时间较长,潮时预报误差可达1h。
主港潮汐推算(中版)
&主港潮汐预报表主要内容:
Ø站名、经纬度、日期、时区、TD、高(低)潮潮时与潮高
&查询方法:
Ø站名―目录◊资料所在页码;
Ø日期-相关页◊潮时、潮高
Ø资料格式:
潮时潮高
时分cm
004869
0719536
1320150
1918518
(END)
附港潮汐推算(中版)
&差比数表预报内容
&公式
v附港高(低)潮潮时=主港高(低)潮潮时+高(低)潮潮时差
v附港高(低)潮潮高=[主港高(低)潮潮高-(主港MSL+主港SC)]×潮差比+(附港MSL+附港SC)
v或:
附港高(低)潮=主港高(低)潮潮高×潮差比+改正值
&步骤
&实例1、实例2(END)
&高潮时差、低潮时差、潮差比、改正值;
v高潮时差:
主港与附港高潮潮时之差,“+/-”
v低潮时差:
主港与附港低潮潮时之差,“+/-”
v潮差比:
半日潮港―附港平均潮差与主港平均潮差之比;
v日潮港―附港回归潮大的潮差与主港回归潮大的潮差之比。
v改正值:
主、附港平均海面季节改正不大时,附港潮汐预报订正值。
(END)
附港潮汐推算步骤(中版)
v1.附港名-差比数表◊附港编号、主港及其编
号、差比数;
v2.港口编号、月份-平均海面季节改正表◊
主附港平均海面MSL和季节改正SC;
v3.主港名、日期-主港潮汐预报表◊主港当日
潮汐资料;
v4.按相应公式计算。
附港潮汐推算实例1(中版)
&例1:
求铜沙94年2月1日高(低)潮潮时、潮高。
Ø解:
查1994年第一册《潮汐表》差比数表得:
铜沙编号:
5012;MSL:
260cm
铜沙主港:
吴凇(编号5006;MSL:
202cm)
高潮时差:
-0157;低潮时差:
-0221
潮差比:
1.21;铜沙吴凇季节改正均为-025cm。
Ø查主港预报表得吴凇当日潮汐:
0327315cm;11270598cm;1539328cm;2358059cm。
Ø高(低)潮潮时、高(低)潮潮高(END)
铜沙2月1日潮时(中版)
v高潮潮时低潮潮时
v吴凇(2月1日)0327153911272358
v潮时差+)-0157-0157-0221-0221
v铜沙(2月1日)0130134209062137
(END)
v高潮潮高低潮潮高
v吴凇潮高315328059059
v季改后MSL-)177177177177
v吴凇MSL上潮高138151-118-118
v潮差比×)1.211.211.211.21
v铜沙MSL上潮高167183-143-143
v季改后MSL+)235235235235
v铜沙潮高402418092092
(END)
&例2:
求铜沙94年5月1日高(低)潮潮时、潮高。
Ø解:
查1994年第一册《潮汐表》差比数表得:
铜沙编号:
5012;铜沙主港:
吴凇(编号5006)
高潮时差:
-0157;低潮时差:
-0221
潮差比:
1.21;铜沙吴凇季节改正均为1cm
改正值:
16cm
Ø查主港预报表得吴凇当日潮汐:
0349351cm;1203108cm;1618273cm;2313116cm。
Ø高(低)潮潮时、高(低)潮潮高(END)
Ø高潮潮时低潮潮时
Ø吴凇(5月1日)0349161812032313
Ø潮时差+)-0157-0157-0221-0221
Ø铜沙(5月1日)0152142109422052
(END)
Ø高潮潮高低潮潮高
Ø主港潮高351273108116
Ø潮差比×)1.211.211.211.21
Ø铜沙未改正潮高425330131140
Ø改正值+)16161616
Ø铜沙潮高441346147156
(END)
利用潮信资料估算潮汐
&利用平均高(低)潮间隙求潮时
v当地高(低)潮潮时=当地高(低)潮间隙+
格林尼治月上(下)中天时
&利用潮升估算潮高
v大潮日、小潮日、其他日
&简易潮时估算法
v上半月潮时估算
v下半月潮时估算
大潮日潮高估算
v高潮高=大潮升
v低潮高=2×MSL-
高潮高
(END)
小潮日潮高估算
v高潮高=小潮升
v低潮高=2×MSL-
高潮高
(END)
其他日潮高估算
低潮高=2×平均海面-高潮高
农历上半月简易潮时估算
v初一月中天1200,每日推迟50min,约0h.8。
vTHW1=(农历日期-1)×0.8+1200+MHWI;
vTHW2=THW1±1225
vTLW1=(农历日期-1)×0.8+1200+MLWI;
vTLW2=TLW1±1225
(END
v农十六月中天0000,每日推迟50min,约0h.8。
vTHW1=(农历日期-16)×0.8+MHWI;
vTHW2=THW1±1225
v.0
vTLW1=(农历日期-1)×0.8+MLWI;
vTLW2=TLW1±1225
(END)
历下半月简易潮时估算
任意时潮高与任意高潮时计算
&海面涨落规律
&原理(涨潮、落潮)
&计算公式
潮汐在航海上的应用
&过浅滩最小潮高计算
&过架空障碍物最大潮高计算
&测深辨位计算海图水深
&求物标实际高度
过浅滩最小潮高计算
∵图深+潮高+(CD-TD)≥吃水+富裕水深
∴最小潮高=吃水+富裕水深-图深-(CD-TD)(END
过架空障碍物最大潮高计算
∵SR+净空高≥潮高+水面最大高+安全余量
∴最大潮高=SR+净空高-水面最大高-安全余量(END)
测深辨位计算海图水深
∵吃水+测深值=图深+潮高+(CD-TD)
∴图深=吃水+测深值-潮高-(CD-TD)
求物标实际高度
&中版海图:
∵图注高度+MSL=当时潮高+实际高度
∴实际高度=图注高度+MSL-当时潮高
&英版海图:
∵图注高度+MHWS=当时潮高+实际高度
∴实际高度=图注高度+MHWS-当时潮高
英版《潮汐表》与潮汐推算
&英版《潮汐表》概况“ATT”
Ø出版单位、周期(年版)
Ø各卷范围、主要内容
Ø改正(补遗和勘误表+英版航海通告No.1)
&潮汐推算
Ø主港潮汐推算
Ø附港潮汐推算
潮流推算
&潮流种类、表示法
&往复流推算
Ø海图图式
Ø每日最大流速的确定
Ø任意时流速估算(半日潮)
&回转流推算
Ø回转流图、回转流表
&根据潮汐表推算潮流
往复流每日最大流速
&新月(朔)/满月(望)后连续5日内:
v当日最大流速=大潮日最大流速
&上弦/下弦日起连续5日内:
v当日最大流速=小潮日最大流速
&其它日:
v当日最大流速=平均最大流速
v平均最大流速=(大·大流速+小·大流速)1/2
v(END)≈大·大流速·3/4≈小·大流速3/2
任意时流速估算(半日潮)
v转流后1h:
平均流速=当日最大流速·1/3
v转流后1h-2h:
平均流速=当日最大流速·2/3
v转流后2h-3h:
平均流速=当日最大流速·3/3
v转流后3h-4h:
平均流速=当日最大流速·3/3
v转流后4h-5h:
平均流速=当日最大流速·2/3
v转流后5h-6h:
平均流速=当日最大流速·1/3
回转流海图图式
v青岛:
主港名称
v0:
主港高潮时
v1,2,…:
高潮前小时数
vI,II,…:
高潮后小时数
(END)
根据潮汐表推算潮流
&方法:
Ø预报点名称―目录◊资料所在页码;
Ø日期―潮流预报表相应页◊潮流资料
v往复流预报资料格式
v回转流预报资料格式
&潮流预报误差:
v大洋上:
±30°,±0.5kn;
v沿海:
±20°,±0.2kn(END)
往复流预报资料格式
转流最大流速
时分时分流速
01450456-1.9
080711132.0
14231733-1.8
204623441.7
(END
回转流预报资料格式
时间流向流速
时分度节
00351320.7
03111600.9
06091870.6
09072640.3
13303270.5
17543420.6
22490560.4(END)