中国海域潮汐非调和常数的计算与分析
潮汐的变化规律
潮汐的变化规律由于太阳与月亮对地球的引力作用，我国大部分沿海地区均有一昼夜各出现海水涨落两次的潮汐现象。
每月的农历初一至初五（或农历十六至二十）为大潮汐（当地人称“大活汛”）；农历初六至十二（或农历二十一至农历二十五）为小潮汐（当地人称“死汛”）；而初九或二十四为最小潮（当地人称“死汛底”）。
每天的潮汐时间均后延45分钟左右，如此周而复始有个计算公式共，仅供大家参考。
满潮时间=（农历日—1或16）乘以0.8+10:32干潮时间=满潮时间加或减6:12潮汐表编辑潮汐预报表的简称。
它预报沿海某些地点在未来一定时期的每天潮汐情况。
在航运方面，有些水道和港湾须在高潮前后才能航行和进出港；在军事方面，有时为了选择有利的登陆地点和时间，就必须考虑和掌握潮汐的情况；在生产方面，沿海的渔业、水产养殖业、农业、盐业、资源开发、港口工程建设、测量、环境保护和潮汐发电等，都要掌握潮汐变化的规律。
潮汐表就是为这些方面服务的。
中文名潮汐预报表外文名Tidal prediction table作用预报沿海某些地点潮汐情况服务行业航运，军事，生产...最早文献《海涛志》包括主港逐日预报表，附港差比数等目录1简介2文献来源3港差比数4潮汐信息5简便算法6潮汐时间1简介编辑cháo xī biǎo潮汐表tide tables潮汐表又称潮汐长期预测表，即在正常天气情况下由天文因素影响所产生的潮汐。
2文献来源编辑英国开尔文中国唐代窦叔蒙在《海涛志》一文中提出了根据月相推算高潮时刻的图表法，这是保存下来的介绍潮汐预报方法的最早的文献，大约比英国的《伦敦桥潮候表》早400年。
19世纪60年代末，英国开尔文和G.H.达尔文等人提出了潮汐调和分析方法，后来还设计和制造了机械的潮汐推算机，使潮汐表的编算工作得到迅速发展。
自20世纪60年代以来，电子计算机已广泛应用在潮汐推算工作中。
潮汐表一般包括主港逐日预报表（通常有高潮和低潮的时间和潮高，有的港还有每小时的潮高）、附港差比数、潮信和任意时刻的潮高计算等内容。
7.5_潮汐调和分析
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。
7.5 潮汐调和分析
潮汐分析
根据潮汐静力学理论，海洋潮汐是许多 分潮迭加的，实际观测记录是各分潮迭加的 结果；
潮汐调和分析的目的，是依据实测潮汐 资料求得各地点各分潮实际的平均振幅以及 各分潮实际与理论相角的差值（它们称之为 调和常数），从而达到掌握特定地区的潮汐 特征状况幵达到潮汐预报的目的。
ij
(i j)
sin( i j ) T 2 ( i j ) T 2
sin( i j ) T 2 ( i j ) T 2
7.5 潮汐调和分析
潮汐最小二乘法分析
11B1 21B1
12B2 22B2
7.5 潮汐调和分析
分潮的调和常数
由平衡潮理论导出的分潮表达式为：
式中 表示分潮潮高，f为分潮的交点因数，H’为分潮
的平均系数，V0 u 表示理论分潮表达式的初相。
7.5 潮汐调和分析
式中的H为分潮的实际平均振幅，如果t 是区时， (V0+u)是区栺林威治时的理
论初相，那么g是区时迟角。
7.5 潮汐调和分析
潮汐最小二乘法分析
D
A0
2
T/2
T
/
2
(t
)
A0
m
( Aj
j 1
cos
jt
Bj
sin jt)dt
潮汐简便计算法
潮汐简便计算法人们通过长期的实践、观察，发现海水有规律的涨落，而涨落的时间和高度又有着周期性的变化，由此人们把这种海水涨落的现象叫潮汐。
而随着海水的涨落、水位的升降，出现了海水的水平流动，这种海水流动的现象叫潮流。
海水有周期性涨落规律，如在每日里出现两次大潮和两次小潮。
通过长期实践、观察、发现每日的高潮大多出现在月亮的上、下中天（即过当地子午线时1前后。
低潮时间则在月出月落前后，并且每日的高（低）潮时间逐日后程约48分钟，即每天晚48分钟（0.8小时）。
每月的两次大潮是农历初一、十五附近几天，两次小潮是在农历的初七、八和甘二、廿三附近几天。
人们还发现，潮汐现象同月亮、太阳、地球的相对运动有密切的关系。
地球在一定轨道上绕太阳运转，月亮又在一定轨道上绕地球运转，它们之间有一定的吸引力和离心力，这种力就是产生潮汐现象的基本因素。
但实际潮汐涨落的主要成因却是月球对地球（表层）的吸引力，其次是太阳对地球的吸引力，太阳的乍用较小，约为月球的2/5，因月球离地球较近，故此月球的乍用较大。
据科学推测是：月球绕地球转，每一个月（29.5天多一点）转一圈，当月、日、地三者成一直线时，潮涨落的最大，这时是新月和望月（初一、十五）的时候，当日、月、地三者成直角三角形时潮涨落的最小，这是月上弦（初七、八）和下弦（廿二、廿三）的时候。
但在实际上形成大潮和小潮的时间，并不正好是上述时间，因为地球形状很复杂，所以各地发生最大潮和最小潮的时间要比理论上拖后几天。
如：山东半岛沿海每月的初三和十八潮的涨落最大，而初十和廿五前后潮的涨落又最小。
由于地球本身的自转，使地球上某点与月球的相对位置随时发生变化，这种变化每天（太阳约24时48分）为一周期。
每24时48分，发生两次高潮和两次低潮。
由高潮到低潮约经过6时12分，由第一个高潮到第二个高潮约经过12时24分。
潮汐的时间，在理论上应该与月球的上中天或下中天的时刻相符合，但实际上常常推迟。
潮汐计算
潮汐计算1.中国潮汐表1)实际水深=海图水深+潮高+(海图基准面-潮高基准面)2)利用《潮汐表》推算潮汐;A) 应用差比数进行推算附港高(低)潮时=主港高(低)潮时+高(低)潮时差附港高(低)潮高=〔主港高(低)潮高-(主港平均海面+主港季节改正数)〕×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<10㎝,可不比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×潮差比+改正值B)求任意时的潮高和潮差任意时的潮高的公式:潮高改正数Δh=1/2潮差-x=1/2潮差×(1-cosθ)式中,Δh ---任意时潮高与低潮潮高之差潮差---相邻高潮潮高与低潮潮高之差θ-----任意时刻的相位角,由低潮时起算θ=t/T×180=t----任意时与低潮的时间间隔;T----落潮或涨潮的时间间隔所以:任意时的潮高=低潮潮高+潮高改正数=低潮潮高+潮差×1/2〔1-cos(t/T×180=)〕=高潮潮高-潮高改正数=高潮潮高-潮差×1/2〔1-cos(t' /T×180=)〕t'--任意时与高潮的时间间隔-任意时的潮时=高潮时-潮时改正值(t')2.英版潮汐表附港潮汐计算公式附港高(低)潮时=主港高(低)潮时+高(低)潮时差附港高(低)潮高=主港潮高-主港平均海面季节改正+潮高差(经内插)+附港平均海面季节改正3.往复流平均流速=1/2(大潮日流速+小潮日流速)若仅给出大潮日流速则小潮日流速=1/2大潮日流速平均流速=3/4大潮日流速=3/2小潮日流速注意:我国各地大潮日(农历初八,十八)及其前后两天(农历初一至初五及十六至二十),用大潮流作为当天的最大流速;在小大潮日(农历初十,二十五)及其前后两天(农历初八至十二及二十三至二十七),用小潮流作为当天的最大流速;其余日期用平均流速作为当天的最大流速.。
潮汐调和分析
潮汐调和常数计算方式及其应用梁国亭李文学张晨霞（黄委员黄河水利科学研究院郑州450003）（黄委会黄河水利技术学院475001）摘要在潮位预测中最大体的工作，第一就是计算潮汐调和常数。
本文在前人研究的基础上，开发了短时刻观测资料和30天观测资料的潮汐调和常数计算及潮汐预测模型，为深切研究黄河口的治理计划提供重要工具。
关键词潮汐分潮调和常数潮位预测1前言潮汐是河口最重要的海洋动力之一。
由于它周而复始的作用于河口、海岸的冲淤转变和入海泥沙等物质的扩散运移，直接影响着河口防洪安全、河口航运事业进展和人们的日常生活。
关于定点潮汐现象的预测研究，主如果按如实测资料通过调和分析，把复杂的潮汐曲线分解成许多调和项，即许多分潮，然后再按照调和常数和天文要素的转变推算潮汐。
所以调和常数是潮汐推算和进行潮波散布数值计算不可缺少的数据[1][2]。
河口泥沙数学模型除具有一般泥沙数学模型的特点外，还必需解决数学模型的下边界条件，即河口开边界的潮位进程线。
因此，研究潮汐调和常数的计算方式是研制河口泥沙数学模型的一项基础性研究工作。
2潮汐调和常数潮汐转变取决于地球、月球和太阳相对位置的转变。
按照万有引力定律，潮高的表达式，通过度解可取得月球平衡潮如下形式：ζ月=34(ME) (aD)3 a [(12-32Sin2ϕ) (23-2Sin2δ)+Sin2ϕSin2δCosT1+Cos2ϕCos2δCos2T1 ](1) 式中，M、E别离为月球和地球的质量，a～地球平均半径，D～地、月中心距，ϕ～地理纬度，δ～月球赤纬，T1～月球时角。
对(1)式中的变量，赤纬用经度、月球时角用太阳时替换，并引进辅助春分点，展开后略去4次方项，取得许多主要的调和项，即称分潮。
由于系数决定着潮差，相角决定着分潮周期。
在实际的海洋中，由于水流运动存在惯性、摩擦等缘故，天体在天顶时刻潮位并非发生最高，往往要掉队一段时刻才出现高潮，因此，通过对式(1)进行简化，可得：ζ=fHCos(σt+v0+u-K) (2) 式中的H为平均振幅，K为地方迟角。
中国近海潮波运动数值模拟
中国近海潮波运动数值模拟本文基于球面坐标系下的二维垂线平均潮波运动方程建立中国近海潮波数学模型，模型区域包括渤海、黄海、东海、南海、泰国湾和环台湾岛海域，网格尺寸2′×2′，网格数1175×955。
在考虑引潮力情况下，计算模拟了中国近海的复合潮波运动；并对分布于各个海域的281个潮位站的4个主要分潮（M<sub>2</sub>、S<sub>2</sub>、K<sub>1</sub>、O<sub>1</sub>）潮位调和常数以及13个海洋预报站的潮流资料进行了验证，验证结果基本合理。
针对计算结果绘制了主要分潮包括浅水分潮（以M<sub>4</sub>为例）的潮汐同潮图和潮流同潮图，对中国近海潮汐和潮流分布即潮波运动进行了分析，并和前人的结果进行比较，结果基本吻合。
整个东中国海的潮波主要是太平洋潮波经台湾和九州之间的水道传入的协振波，南海的潮波主要是太平洋潮波经吕宋海峡传入的协振波。
东海和南海主要通过台湾海峡进行水量和潮能交换。
在东中国海基本以半日潮为主，尤其是M<sub>2</sub>占优，而在南海基本以全日潮为主。
由于受到地形影响、边界的反射、地转偏向力和陆架浅海的摩阻作用，潮波在各海区或以前进波或以无潮点和圆流点为主要特征的旋转潮波系统组成了复杂的潮波系统。
在模型计算的基础上对台湾海峡的M<sub>2</sub>分潮的潮汐分布特征和传播机制进行了探讨。
认为台湾海峡的M<sub>2</sub>分潮主要是有北部的前进波和南部的前进驻波系统组成，由吕宋海峡进入的太平洋潮波和广东、福建沿海岸线的相互作用形成了南端前进驻波现象和北部地形边界的放大效应产生的潮能幅聚现象是台湾海峡M<sub>2</sub>分潮分布特征的主要原因。
潮汐调和分析的方法和应用研究
潮汐调和分析的方法和应用研究‘.分类号学号:密级:玉??河海大哮硕士学位论文潮汐调和分析的方法和应用研究童章龙垂翅亟塑援.指导教师姓名??一盟渔太堂盔塞盛盗滥墨巫型王型国基重盛塞堕窒.申请学位级别专业名称堡堂亟±塑理洹注堂论文提交日期年月日论文答辩日期年月日学位授予单位塑塑盔堂学位授予日期 .生旦答辩委员会主席韭盈坌熬援论文评阅人毖盈丝塑堡选塑塑塾撞年月中国?南京摘要海岸附近和河口区域,是人类进行生产活动十分频繁的地带,往往也是人口最密集、经济最发达、开发程度最高的地区,而在这个地带潮汐现象显著,它直接或间接地影响着人们的生活。
研究潮汐,对人类的社会的发展有重要意义。
目前对潮汐的研究方法主要分为:潮汐调和分析和潮汐动力学两个方面。
本文主要对潮汐调和分析的一些理论和方法进行探讨。
本文分以下方面进行研究:第一、归纳潮汐的基本理论和基本概念,着重对使用一年资料进行调和分析的方法进行阐述,包括潮汐预报精度的评价标准。
第二、针对恶劣天气或仪器等意外情况导致潮位数据缺测或者具有重大误差等情况发生时,根据多次调和分析方法的思想,给出了基于连续函数最乘法的潮汐迭代调和分析方法,给出了方法收敛的条件。
与通常的多次调和分析法相比,该迭代方法不仅能够大大减少计算量,而且不用事先采取某种方法补全或替换原始资料。
然后将新建立的方法应用于多种实际情况中。
结果表明本方法是有效的。
第三、原始的天文相角是通过杜德森数表示的,而为了简化计算,现有的调和分析方法是通过角速度来表示天文相角的,省略了时间的二次项和三次项,这必然会引起误差。
本文直接用杜德森数表示天文相角,并用它直接进行调和分析,建立了基于杜德森数的调和分析方法,并用这种方法进行了实际的调和分析,并证明了通过角速度表示天文相角的可行性。
关键词:迭代法;调和分析:连续函数最小二乘法;多次分析:杜德森数., , ,,.,’’ .,:。
, . . : ., ,.,’, ,.,,,. .’ .,矾, , , .,. , .,.:; ;;学位论文独创性声明:本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
潮汐要素复习整理知识讲解
潮汐原理复习思考题整理（第四章~第五章）第四章1.什么是中期观测资料分析和短期观测资料分析，以及调和常数求解的实际步骤中期观测资料分析：属于不同群的分潮的会合周期最长为1个月，因此把长度长于一个月但不足一年的观测记录称为中期观测资料短期观测资料分析：观测的时间长度只有一天或几天调和常数求解的实际步骤：▶中期观测资料分析(TB P103-107)1）区分主分潮和随从分潮2）取L 段观测记录，式（4.4）可以写为（4.6）3）将式（4.6）的余弦函数展开得到（4.7）4）式（4.7）是包含2（P+Q）+1个未知数的由()1LllM=∑个方程组成的矛盾方程组5）通过最小二乘法得到矛盾方程组的法方程(4.10)6）当L=1时，法方程(4.10)变为TB P1067）引入Q个随从分潮与相应的主分潮的差比关系后，将给出另外2Q个方程(4.11)8）进一步求得(4.12)▶短期观测资料分析(TB P116-119)1）潮汐调和常数的初算2）潮流调和常数的计算3）噪声方差的估计4）不合理数据的舍弃5）调和常数和余流的计算6）潮流椭圆要素的计算2.短期资料观测引入的参数D 和d 代表什么含义，具有什么作用？振幅系数D 和迟角订正d用准调和分潮表达式比用调和分潮表达式要简单的多，不但可以简化许多分析过程，而且对分析实际潮汐特征也能使得问题变得更容易。
3.什么是准调和分潮，它和调和分潮有什么区别▶实际准调和分潮的振幅和相角与A 小时前的引潮力准调和分潮相应量有关，与其余时刻，特别是与当时引潮力则没有关系，故A 叫做准调和分潮的潮龄▶区别4.了解潮汐和潮流的自报TB P119第五章1.潮汐特征值的含义TB P120-1212.对于不同潮汐类型港口潮汐特征值的计算方法期中整理1.名词解释TB P13▶视运动——太阳、月球等天体的真实情况运动反映在天球上的运动情况▶平太阳——假想的一个在黄道上匀速运动的辅助点A 与太阳同时经过近地点和远地点；另外假想一个在赤道上匀速运动的辅助点B 与A 同时通过春分点，则B 称为平太阳▶天顶距——天顶与任一天体的角距离θ▶回归年——太阳在黄道上运行一周的时间，约为365.2422平太阳日2.潮汐不等现象 复习资料 第一章/43.简述引潮力分潮和实际分潮二者的关系引潮力分潮可以展开为许多余弦振动之和，每一个振动都对应某一频率做周期变化的引潮力。
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常数 的分布规律 。
征值作为依据ｌ ２ Ｉ 。 中国海 区潮汐现象 比较复杂 ， 潮汐性质因地而 异， 许多研究因实测资料 比较缺乏而只限于局部海
区的理 论推 测 ＿ ３ ＿ 。王骥 １ 从 基 本原 理 出发 导 出 了非 调 和 常数 的计 算 式 ， 并 讨 论 了利 用 日潮 和半 日潮 平 均振 幅计算 潮 汐非 调 和 常数 的具 体 过程 ；黄辰 虎 Ｉ １ Ｊ 简单 介 绍 了正 规半 日潮非 调 和 常数 的模 型 算法 ； 刘
中国海域潮 汐非调和 常数 的计算与分析
付 延光 ， 申 宏 ２孙维康 ， 纪 雪 （ １ ． 山 东 科 技大 学测 绘 科 学 与 ］ 二 程学 院 ， 山 东 青岛 ２ ６ ６ ５ １ ０ ； ２ ． 国 家 海 洋 局 第 一 海 洋 研究 所， ｔ ｈ ｅ ，青 岛２ ６ ６ ０ ６ １ ）
关键词 ： 调和分析 ； 调和常数 ； 非调和常数 ； 潮汐特征
中图分 类号 ： Ｐ ２ ２ ９ ； Ｐ ７ ３ １ ． ２ ３ 文献标 志 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ３ — ２ ０ ２ ９ （ ２ ０ １ ６ ） ０ １ — ０ ０ ７ ９ — ０ ５
潮 汐 作 为 一 种 自然 现 象 ， 对 于港 工 建 设 、 航 运 和 军事 活 动具 有 非 常重要 的意 义Ⅲ 。潮汐 非调 和 常 数 主 要 用 来 反 映 潮 汐 特 征 ，如 最 大潮 位 和最 小 潮 位、 最 大潮 差 、 平 均潮 差 等具 体 数据 ， 其 为港 口建 设 及 海 上 石 油 开 发设 计 提 供 工 程 潮 位 及 有 关 潮 汐 特
１ 资料 和方法
本文 选取研 究 区域为 １ ７。 Ｎ～ ４ １。 Ｎ， １ ０ ５。 Ｅ～
１ ２ ７。 Ｅ， ２ ９个 长 期 验潮 站 资料 由 国家海 洋 局第 一 海 洋研 究 所提 供 ， 该 数据 采 样 时 间问 隔 为 １ ｈ ， 时间 长
度为 ２ ０ １ ２ 年 １月 １日一 ２ ０ １ ２年 １ ２月 ３ １ １ ３（ 图 １中
本文联合利用 中国沿岸长期 验潮 站实测资料
和 全 球海 潮模 型 Ｎ Ａ Ｏ ． ９ ９ ｂ ｔ ９ ￣ ， 计 算 了平 均 大 小 潮差 、 平 均 大潮 高 潮位 等 各类 非 调 和 常数 ， 绘 制 了非 调 和 常 数 在 中 国沿海 的分 布 图 ， 探 讨 了 中 国海域 非 调 和
三 角表示 ） ； ８ 个 长 期验 潮 站资 料取 自夏威 夷 大学 海 平 面观 测 中心 ， 该 数据 采 样 时 间间 隔 为 １ ｈ ， 时 间 长 度为 １ ９ ９ ６ 年 １月 １日一 １ ９ ９ ６年 １ ２月 ３ １日（ 图 １中 五 角 星表 示 ） 。考 虑 到海 潮 模 型在 中国海 域 的精 度 问题 ” ， 选 取全 球 海 潮 模 型 Ｎ Ａ Ｏ ． ９ ９ ｂ在 研 究 区 域 内１ ｏ × ｌ 。 共２ ０ ２个有 效 网格 点 （ 图 １中点表 示 ） 。
克修等［ ６ １ 对工程潮位计算 中非调和常数 的定义进行 了阐述 ； 吴俊彦等ｆ ３ ］ 探讨 了中国沿海潮汐类型的分 布特点 ，并 阐述了中国海 区潮波系统的传播方式 ； 李维锋 、 俞慕耕等＿ ２ ． ７ — ８ １ 多位学者对南沙永暑海 区 、 南
海等 局部 海域进 行 了潮汐 特征 分析 。 ２月
海 洋 技 术 学 报
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＯＣ Ｅ ＡＮ Ｔ Ｅ ＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ － ２ ０ ２ ９ ． ２ ０ １ ６ ． ０ １ ． ０ １ ３
区潮 汐特征 的分析 中， 大多仅对潮汐类型 、 海平面 变化 等部分 参数 进行 总结 。而 很少 有对 中国海域 等
大范 围海 区的非 调和 常数 进行 研究 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — １ ０ — ２ ３
基金项 目： 国家 国际科技合作专项 “ 自主星载高度计海面在轨绝对定标关键技术研究 ” （ ２ ０ １ ４ Ｄ Ｆ Ａ ２ １ ７ １ ０ ） ； “ 基于 Ｇ Ｎ Ｓ Ｓ浮标的卫 星高度计定标技术研究 ” （ Ｇ Ｙ ０ ２ １ ４ Ｇ ２ １ ） 资助项 目 作者简介 ： 付延光（ １ ９ ９ ０ ＿ ） ， 男， 博士研究生， 主要从事海洋测绘潮汐分析研究及应用。Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｆ ｕ ｙ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｎ ｇ １ ２ ３ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ ｒ