单站潮汐的谱分析预报-海洋预报
海洋气象数据的分析与应用研究
海洋气象数据的分析与应用研究海洋，覆盖了地球表面约 71%的面积，对全球气候和生态系统有着至关重要的影响。
海洋气象数据的分析与应用，是深入了解海洋与大气相互作用、预测天气变化、保障海洋活动安全以及合理利用海洋资源的关键。
海洋气象数据的来源十分广泛。
卫星遥感技术是获取大范围海洋气象信息的重要手段，能够提供海面温度、风速、云量等数据。
浮标、船舶观测以及海洋监测站等也为我们提供了大量的现场实测数据，包括海流速度、波浪高度、气压等。
此外，数值模式模拟产生的数据在补充观测数据的时空分辨率不足方面发挥着重要作用。
对海洋气象数据的分析是一项复杂而精细的工作。
首先，需要对数据进行质量控制，去除异常值和错误数据，以保证数据的准确性和可靠性。
然后，通过统计学方法和数据分析技术，挖掘数据中的潜在规律和特征。
例如，分析海表面温度的长期变化趋势，有助于了解全球气候变化的影响；研究风速和风向的分布，可以为海上风能开发提供依据。
在海洋气象数据的应用方面，航海领域是一个重要的领域。
准确的海洋气象预报对于船舶航线规划、航行安全至关重要。
船长可以根据气象数据避开恶劣天气区域，选择最佳的航行时间和路线，从而减少燃油消耗、降低运输成本，并保障船员和货物的安全。
海洋渔业也离不开海洋气象数据的支持。
渔民们需要了解海洋水温、海流等信息，以寻找最佳的捕鱼区域。
同时，恶劣的气象条件可能导致渔业作业暂停，提前的准确预报可以帮助渔民合理安排作业时间，减少损失。
对于海洋能源开发，如海上风力发电和海洋潮汐能利用，海洋气象数据更是不可或缺。
风速和风向的长期数据可以评估一个区域的风能潜力，为风电场的选址和建设提供决策依据。
潮汐和海浪的相关数据则有助于确定潮汐能和波浪能的开发地点和最佳开发时机。
在海洋工程建设中，海洋气象数据同样具有重要意义。
在建造海上平台、海底管道等设施时，需要充分考虑海洋气象条件对施工的影响。
例如，强风、巨浪可能会影响施工进度和安全性，通过对气象数据的分析，可以提前制定应对措施，确保工程顺利进行。
航海学第三篇(潮汐、航标、资料)讲解
太阳潮椭圆体 太阳引潮力 地球 月引潮力 月潮椭圆体 太阳
下弦月
上弦/下弦时潮汐现象3
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）
上弦月 小潮 太阳潮椭圆体 太阳引潮力 地球 月引潮力 月潮椭圆体 太阳
下弦月
潮汐半月变化规律
新月(朔)->上弦->满月(望)->下弦-> 新月
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）
（END）
潮汐静力学理论两个假设
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。
Hale Waihona Puke （END）实际潮汐情况
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。
月潮椭圆体 太阳潮椭圆体
P 满月 太阳引潮力 新月 太阳
新月/满月时潮汐现象3
月潮椭圆体 太阳潮椭圆体 大潮 P 满月 月引潮力
新月 太阳引潮力
太阳
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1
上弦月
地球 月引潮力 月潮椭圆体 太阳
下弦月
上弦/下弦时潮汐现象2
月引潮力与月潮椭圆体
月球引力
D
A M
E
B
C
月引潮力与月潮椭圆体
月球引力 惯性离心力
海洋百科：潮汐表
海洋百科：潮汐表 chaoxibiao 潮汐表 tide tables 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。
主港逐⽇预报表 潮汐现象可视为由许多不同周期的分潮叠加⽽成，故任意时刻的潮⾼可表⽰为 [50-02]式中A为平均海平⾯在潮⾼基准⾯上的⾼度，表⽰分潮的圆频率，为交点因⼦，d为格林威治开始时的天⽂相⾓,H和为分潮的调和常数──振幅和迟⾓。
这样，应⽤已求出的该港的潮汐调和常数，就能算出该港的⾼潮和低潮的潮时和潮⾼以及每⼩时的潮⾼，作出逐⽇预报表。
附港差⽐数 差⽐数包括潮时差、潮差⽐和潮⾼⽐，是根据主港和附港的潮汐资料统计得到的，也可由主港和附港的潮汐调和常数算得。
差⽐法是利⽤主港的潮汐预报来预测附港潮汐的⽅法。
欲求得某附港的⾼潮和低潮的时间，只须将主港的⾼潮或低潮的时间加上此附港的潮时差即得;欲求得附港的⾼潮和低潮的潮⾼，可利⽤潮差⽐或潮⾼⽐进⾏计算。
潮信 港⼝的潮汐信息。
在半⽇潮占优势的港⼝，通常列有各港的平均⾼潮间隙、平均⼤潮升(⼤潮平均⾼潮⾼)、平均⼩潮升(⼩潮平均⾼潮⾼)等潮汐特征值;在全⽇潮占优势的港⼝，⼀般列出回归潮和分点潮的潮汐特征值,可⽤以计算各港⼝⼤概的潮时和潮⾼,并了解附港的潮汐特征等。
连云港站潮汐调和分析与预报
连云港站潮汐调和分析与预报程诚;郑小萌【摘要】应用潮汐资料分析T_tide程序,将连云港站点1993年潮汐资料调和分析结果与实测情况进行比对,并根据1993年计算的调和常数进行1994年潮位预测分析,结果资料表明:计算分析与预测潮位与实测潮位基本吻合,精确度都在96%以上;测站区域主要分潮有O1、K1、N2、M2、S2,其中M2分潮尤其显著;不同季节得出的潮性系数一致,调和分析结果与季节无关.【期刊名称】《治淮》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】2页(P28-29)【关键词】潮汐调和;分析;预报;T_tide程序【作者】程诚;郑小萌【作者单位】安徽省淮河河道管理局蚌埠 233000;安徽水利开发股份有限公司蚌埠 233000【正文语种】中文地球上海水受到月亮、太阳及其他星体引力作用而呈现出的周期性上升，下降运动的现象叫做潮汐，这种周期性潮汐现象既有垂直方向的涨落，又有水平方向的前后流动。
前者称潮汐，后者称潮流。
实际的潮汐特征随着地点和时间变化而变化。
但是总体而言，一般潮汐可以划分为日潮、半日潮和混合潮。
半日潮是指在一个太阳日内连续两次高潮和两次低潮的现象。
一个太阳月中的大多数太阳日，每日出现一次高潮和一次低潮，形成了日潮。
在一个太阳日内也有两次高潮和两次低朝，但是相邻的高潮或低潮的高度不相等，且高低潮差不一致，涨潮和落潮的时间间隔也不相同的现象被称作混合潮。
近代海洋潮汐学创立于17世纪后半叶。
它的基本任务是阐明海洋潮汐的成因，提出全球潮波分布及其随时间的变化规律，并作出预报。
国外针对潮汐的研究开展得较早，近代潮汐学关于平衡潮理论是1687年由牛顿提出的。
早在1868年，开尔文便设计了调和分析方法进行潮汐预报，并且发明了潮汐预报机。
而真正研究出应用于实际的调和分析方法的是Darwin，他于1907年将引潮力进一步的调和展开，得出主要潮汐分潮的频率。
Doodson于1921得更进一步提高了计算参数，他运用布朗原理将引潮力展开成纯调和的展开式，并于1928年得到60个分潮非常精确的调和常数。
海洋预报技术及其应用研究
海洋预报技术及其应用研究海洋预报技术及其应用研究海洋预报，是指根据海洋环境特征值的历史资料和实时观测结果，运用专门设计的物理模型和数学模型，对一定海域未来时间内的海洋要素、海洋现象、海洋变异及其可能造成的影响，以一定的文字、图表、声像等形式进行描述和发布。
海洋预报包括风暴潮、海浪、海啸、海冰、海流、海温、盐度、潮汐、海平面变化、厄尔尼诺、水质、海岸侵蚀等。
海洋积聚着巨大能量，这些能量一旦以某种突发的方式释放，则可能对人类构成非常大的危害，包括风暴潮、巨大海浪、严重海冰、海啸、赤潮等突发性较强的灾害；海平面变化、海岸侵蚀以及沿岸土地盐渍化等缓发性海洋灾害。
我国沿海地区人口稠密、经济发达，海上各类生产活动蓬勃发展，但频受海洋灾害袭击，每年因海洋灾害造成的直接经济损失在100亿元以上。
风暴潮、海浪、赤潮、海水入侵和海岸侵蚀等较为严重。
进行海洋预报可以有效地对海洋灾害进行预警，有效经济损失和人员伤亡，在经济社会发展当中发挥了重要的作用。
目前人类社会对海洋分析预报的需求包括：海洋业务化预报、台风预报、季节和气候预测、全球变化研究、海上航运、渔业、目标漂浮物的跟踪预报、海上搜救、溢油预报、海上执法和管理、海上石油和天然气作业、海洋旅游等。
军事方面，海军对海洋分析预报的需求有：水面舰艇的航行安全、作战训练、武器装备性能的发挥、维护国家海上权益、海外救援等。
海洋预报可以对国防安全、海洋经济发展、海洋防灾减灾、海上重大活动、海洋权益维护等起到很好的促进和强有力的支撑，很多海洋预报的产品对军事活动和国防的安全等也有重要的作用。
海洋预报是一切海上活动的基础。
随着海洋数值模拟技术、全球海洋观测系统和海洋数据同化方案技术的发展，以及社会和军事活动对海洋环境信息的迫切需求，驱动着海洋分析预报技术的不断发展。
海洋预报的具体内容有：研制深、浅水海浪数值预报模式，研制适合于海洋环境预报的有限区域海面风场数值预报模式和台风风场数值预报模式，实现中海及邻近海域海浪数值预报。
海洋测绘中的潮汐测量与预测方法
海洋测绘中的潮汐测量与预测方法潮汐是海洋中最重要的自然现象之一。
随着海洋测绘技术的发展，人们对潮汐的测量和预测方法也有了更深入的研究。
本文将介绍海洋测绘中常用的潮汐测量与预测方法。
一、潮汐测量方法1. 潮汐观测站测量法潮汐观测站是最常用的测量方法。
观测站安装有测量设备，如封闭管、浮标等，通过测量海面的垂直变化来计算潮汐的高度。
这种方法能够提供准确的潮汐数据，但需要长时间的观测和连续的监测。
2. GPS测量法全球定位系统（GPS）是一种利用卫星信号定位的技术，也可以用来测量潮汐。
通过安装在测量站点的GPS接收器，可以实时测量地球表面的垂直运动，并计算出潮汐的高度。
这种方法具有高精度和实时性的优势，但需要高精度的GPS设备和复杂的数据处理。
3. 水产浮标测量法水产浮标是一种可以测量海洋表面运动的设备。
通过安装在浮标上的传感器，可以测量海洋表面的垂直变化，并计算出潮汐的高度。
这种方法适用于需要进行大范围测量的情况，但精度相对较低。
二、潮汐预测方法1. 基于历史数据的统计模型基于历史数据的统计模型是最常用的潮汐预测方法之一。
通过分析历史数据中的潮汐规律，可以建立潮汐预测模型，然后根据当前的日期和时间来预测潮汐的高度和时间。
这种方法简单易行，但对数据的准确性要求较高。
2. 基于数学模型的计算方法基于数学模型的计算方法是一种较为精确的潮汐预测方法。
通过建立潮汐运动的数学模型，可以计算出潮汐的高度和时间。
这种方法需要进行复杂的数学计算和建模，对计算设备的要求较高。
3. 基于卫星遥感数据的预测方法随着卫星遥感技术的发展，人们可以利用卫星图像来预测潮汐。
通过分析卫星图像中的海洋表面运动，可以推断潮汐的高度和时间。
这种方法可以提供全球范围内的潮汐预测，但受到卫星图像的分辨率和数据更新频率的限制。
综上所述，潮汐测量与预测是海洋测绘领域中重要的研究方向。
通过不同的测量方法和预测模型，人们可以获得准确的潮汐数据，并应用于海洋资源开发、海洋环境监测等领域。
东沙群岛西南海域单站潮流及温盐特征分析
东沙群岛西南海域单站潮流及温盐特征分析
张爱军;江明顺
【期刊名称】《热带海洋》
【年(卷),期】1999(18)1
【摘要】利用东沙群岛西南海域定点站（２０°４１’Ｎ，１１５°４９’Ｅ）３个航次观测的海流、水温资料及同期的温、盐度断面资料，用谱分析方法对该站海流、水温时间序列进行分析。
结果表明，该站海流和水温的时间变化都具有明显的全日周期和半日周期波动的特征，潮流为不规则全日潮，主轴顺时针方向旋转。
内潮为全日内潮占优，且具有间歇特征。
和总流动类似，斜压运动也主要是顺时针方向旋转的。
【总页数】8页(P23-30)
【关键词】东海群岛海域;潮流特征;温盐廓线;潮汐
【作者】张爱军;江明顺
【作者单位】国家海洋信息中心;中国科学院大气物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P731.23;P731.11
【相关文献】
1.基于FVCOM的象山港海域潮汐潮流与温盐结构特征数值模拟 [J], 韩松林;梁书秀;孙昭晨
2.基于岸基观测数据的渤海沿岸海域表层温盐特征分析 [J], 袁本坤;黄蕊;商杰;焦
艳;李健;郭东琳;姜雯斐
3.东沙群岛西南海域单站测流资料的旋转谱分析 [J], 许鹏;杨天鸿
4.南海东沙群岛海域圆鲹属鱼类矢耳石的形态特征分析 [J], 欧利国;刘必林
5.南海东沙群岛海域圆鲹属鱼类矢耳石的形态特征分析 [J], 欧利国; 刘必林
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天津近海潮汐特征分析
天津近海潮汐特征分析李希彬;张秋丰;姚志刚;叶风娟;李玉杰【摘要】对塘沽海洋环境监测站从1950～2008年,59年的潮汐资料进行调和分析,分析了其分潮调和常数的变化曲线,并利用FFT谱分析方法对其调和常数的变化周期和原因进行了分析;之后应用FFT谱分析方法对去除天文潮后的余水位进行分解,分析了近50多年来年平均余水位的多层次周期分布,进而利用最小二乘法进行线性分析,分析了天津近海平均海平面的变化趋势.结果表明,天津沿岸潮汐M2分潮振幅变化存在20年、4～6年、2～3年的周期,且明显受到改革开放后工程建设的影响;余水位变化包含着20年、5～6年、2～3年、1年等不同周期的时间尺度变化,天津近海海平面呈逐渐上升趋势,上升幅度约为3.4 mm/a,主要受海平面上升和地面沉降两部分因素影响.【期刊名称】《海洋预报》【年(卷),期】2011(028)002【总页数】8页(P41-48)【关键词】天津;潮汐;调和分析;谱分析;海平面【作者】李希彬;张秋丰;姚志刚;叶风娟;李玉杰【作者单位】国家海洋局天津海洋环境监测中心站,天津,300451;天津市海洋环境监测预报中心,天津,300451;国家海洋局天津海洋环境监测中心站,天津,300451;天津市海洋环境监测预报中心,天津,300451;中国海洋大学海洋环境学院,山东,青岛,266100;国家海洋局天津海洋环境监测中心站,天津,300451;天津市海洋环境监测预报中心,天津,300451;国家海洋局天津海洋环境监测中心站,天津,300451;天津市海洋环境监测预报中心,天津,300451【正文语种】中文【中图分类】P731潮汐是海洋活动中最为显著的动力现象，与人们的生产、生活及军事活动都有着密切的关系，也是影响海上交通运输、海洋工程施工、海港安全作业以及航道设计维护的重要因素，它很早就引起了人类的重视。
随着对海洋的开发和利用不断深化，人类对海洋的依赖性也越来越大，潮汐的观测、分析和利用，一直是人类关注的重点领域，更是科学考察研究的热门课题。
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+ 2，
= arctan
（4）
（2） 、 （3）两式的潮位值可表示为： = 其中， = = cos ,2 0+cos=0
+
cos
+
sin
（5）
=
sin
（6） （7）
+ 2，
= arctan
这里， 、 是各天文分潮的振幅和初相角。 又有： = 2
1 /2
资料与方法
本文研究所使用的资料是两个港口一年的逐时潮位，先对潮位的缺测值进行拟合， 然后对连续的潮位资料进行傅立叶分析，求出傅立叶系数 和 ，找出 2 + 2 值较大 的傅氏分潮，然后根据圆频率找出与这些傅氏分潮最接近的天文分潮，再利用傅立叶系 数求出天文分潮系数 和 ， 经过订正求得天文分潮的调和常数， 进而对潮汐进行预报。 缺测值的处理 如果计算所采用的潮位值有缺测的情况，首先用最小二乘法对缺测值进行拟合处 理。以 1、 1、 1、Q、 2 、 2 、 2 、 2 、 4 、 4 、 6 共 11 个分潮的频率构成的潮函 数作为基函数，对缺测的潮位进行拟合。基函数的选取有利于拟合曲线更逼近真实的纯 调和潮汐曲线。 潮汐谱分析 先对连续 小时的潮位资料 其中，每一个三角多项式为： cos = cos 在区间 [- ( 1) /2, ( 1) /2] 上作傅立叶级数展开，
引言
潮汐现象与人们的生产、生活及军事活动都有着密切的关系，它很早就引起了人类 的重视。随着对海洋的开发和利用不断深化，人类对海洋的依赖性也越来越大，掌握潮 汐的规律并对潮汐进行准确的预报一直是海洋学的研究课题。早期，人们根据长期的海 上活动经验利用简单的公式对潮汐进行预报；后来，随着社会生产和科学技术的发展， 人们对潮汐预报准确度的要求越来越高。 新的计算方法的引入和电子计算机的飞速发展， 使人们对天文潮的预报已经达到了相当成熟的水平。 目前，人们普遍采用的潮汐调和分析方法还是以一百多年前达尔文和杜德森等人提 出的方法为基础，在算法上基本上是用最小二乘法原理展开。从理论上说，天文潮过程 是无数个分潮的叠加，而在实际的潮汐调和分析中只能选取有限个分潮进行调和分析。 海洋中的实际分潮并非理想状况， 受水深、 海底地形等因素的影响， 再加上短时间的风、 压变化，潮汐会变得很复杂，这就导致有些分潮振幅的理论值与实际值不一致，有些分 潮变大了，有些分潮变小了，而有些分潮基本不起作用，所以适当地选取分潮对准确计 算调和常数及潮汐的预报是很重要的。为了尽可能的做到不遗漏重要分潮，现在的潮汐 调和分析一般都选取上百个分潮来计算，但是分潮过多不仅会导致计算量偏大，而且可 能会使一些伪波动掺杂进来，使得计算不稳定。从方差分析的角度来看，引入很多的分 潮，总体均方差是小了，但是有可能造成个别值偏差较大，误差反而更严重。在有的地 方， 某些浅水分潮的作用很明显， 但在选取分潮的过程中可能被遗漏， 造成计算的误差。 调和分析法基本上可满足深水港口的潮汐预报要求，但对于浅水地区及河口站的潮汐预 报来说，调和方法的效果不够好，原因是浅水区域非线性效应显著，潮波波形常常产生
+ sin
（1）
3期
王晓东， 等：单站潮汐的谱分析预报
55
被称为一个傅氏分潮。 各傅氏分潮的频率 （角速率） 是成整数倍增加的， 角速率 率 = ， 是傅氏分潮的序号。傅氏分潮的系数为： = 2
= 1 /2
=
2
， 频
cos
1 /2 1 /2
（2）
= 傅氏分潮的振幅 =
2
=
sin
1 /2
（3）
和初相角 为：
第 25 卷 第 3 期 2 0 0 8 年8月
海
洋
预
报
MARINE FORECASTS
Vo l. 25, No. 3 Aug. 2 0 0 8
单站潮汐的谱分析预报
王晓东，蒋国荣，王英俊
（解放军理工大学气象学院，南京 211101） 摘 要 ：本文给出一种单站潮汐预报的方法，利用该方法对厦门和东山的潮位资料进行谱分 析求出调和常数，并利用分析结果回报两港的潮位。 把谱分析得出的调和常数与基于最小二 乘法的调和分析结果及实测结果进行比较并分析潮汐回报的效果，证明该方法原理简单， 简 便实用，对潮汐的预报具有一定的应用价值。 关键词：潮汐；谱分析；预报 中图分类号：P731 文献标识码：A 文章编号：1003 － 0239（2008） 3 － 0053 － 07
收稿日期： 2007-11-12 作者简介： 王晓东（1983-） ，男，在读硕士，主要从事海洋水文环境研究工作。
54
海
洋
预
报
25 卷
畸变，因而不能很好地描述浅水域的物理现象。 近 20 年来, 谱方法飞速发展起来，已被成功地运用于解决各种实际问题，如大气环 流问题、海洋问题、流体动力学中湍流理论研究与数值模拟以及孤立子的计算和研究等 等。谱方法源于经典的 Ritz-Galerkin 方法 , 以整体无限光滑的函数系 ( 如：三角多项式， Chebyshev 多项式，Jacobi 多项式和 legendre 多项式等，它们都是 Sturm-Liouville 问题的 谱函数) 作为基底的 Galerkin 方法和配置法，分别称为谱方法和拟谱方法，统称为谱方 法。事实上谱方法的基本思想是十分古老的，现代电子计算机的迅猛发展和快速 Fourier 变换的出现，大大减少了谱方法的计算量，才使其有了实用价值，从而使谱方法重新引 起人们的广泛注意，并得以在短时间内迅速发展起来。 潮汐调和分析可以说是潮汐谱分析的初级阶段。经典的潮汐调和分析，提出分潮波 的概念并可求得分潮的调和常数，从而可以了解潮汐现象的内部结构，且可用以预报潮 位或潮流的变化。这在某种程度上同样起到潮汐谱分析所起的作用。 谱方法在潮汐分析中有一定的优势。运用谱方法进行潮汐分析时，先对潮位序列作 傅里叶分析，得出傅里叶系数，它不受原天文分潮的约束，如果某港存在某种未知的振 动，它们都可以被分析出来，所以，傅里叶分析是求出新振动的一种方法。另外，谱方 法在选取分潮上有较强的针对性，能比较准确地选取较重要的分潮，避免盲目选取过多 的分潮对计算效果的影响。这种方法特别适合于那些潮汐情况不明的新潮位站。所以， 本文向大家推荐用谱方法来做单站潮汐的预报。