关于烟台芝罘港的潮汐分析 2

关于烟台芝罘港的潮汐分析

二〇一四年三月

摘要

潮汐对于海洋渔业生产，以及海上航行安全有着深远的影响。通过统计学研究特殊地区潮汐的特性，分析潮高，潮龄有重要的实用价值。分析实测与理论值的差距更是实践与理论相结合的过程，是理论的实践化。针对烟台芝罘港特定时间，特殊地形，统计分析大潮日潮高不一致，潮龄不一致的原因，以及通过统计分析得出烟台芝罘港为正规半日潮。

关键词：烟台芝罘港统计分析大潮日潮高潮龄潮汐类型

一·研究海洋潮汐的意义

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，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产和生活。潮汐涨落对人类生活有着重大影响。排涝是一个和潮汐有关的问题，在潮落时间易于排涝，潮涨时间去不是一个有利因素，洪峰与高潮相遇可能使河水泛滥；风助潮势，如果台风引起水位的增高正好和高潮相遇，就可以发生海溢。给沿海人民带来巨大灾害，对风暴潮进行研究和作出危险潮位的预报是一个与潮汐有关的话题。

但是和潮汐关系更为密切的莫过于航海，浅水海湾或港口，载重量稍大的船只，要候潮才能进港，才能保证通航的安全。此外，顺着潮流方向航行，能加快航速，节约时间和燃料，反之则减低航速，造成浪费。例如，有一条船从长江口的吴淞开往杭州湾的乍浦，有时航行18小时，有时仅航行11小时。这是因为潮流顺逆所致，这一正反两方面的经验很值得注意。另外，潮流还能使船只偏离既定航向，稍不谨慎容易发生事故。我国沿海地方志记载说：架舟洋海虽凭风力，亦视潮信以定向往；“水路视潮次停泊，犹驿铺也”，“船之进港，出港全视潮之平涨，以卜难易，迟疾，古人水上用兵因潮汐而分成败者，不可胜记，则防海者潮汐诚不可不知也”，这些经验总结，说明潮汐与航海有密切关系。

二·关于烟台芝罘港2013年3月，4月，5月的实测每小时潮高曲线图

三·烟台芝罘港的水文信息资料及分析

3.1芝罘湾港潮汐类型及特点

芝罘港区属于正规半日潮港，潮涨平均历时6小时11分，落潮平均历时6小时12分。平均高潮间隙9小时57分，平均低潮间隙3小时51分，大潮升2.99米，小潮升1.36米，平均海面1.47米。在烟台港港外，涨潮为东南流，流速0.94节，落潮为西北流，流速1.1节。北水道及第一引航检疫锚地附近，涨潮为南偏西流，流速为0.8节，落潮为北流，流速为一节；东水道涨潮为西流，落潮为东流，流速均在一节左右。东港池流速很小，涨潮为西偏北流，落潮为东流。西港池潮流较小，流向絮乱。各港池口门，水道转流时间均在高低潮后30分钟.在芝罘湾海外。芝罘港区属于海洋性气候，升降温都比较缓慢。年平均气温为12.5℃。年平均降水量为687.7毫米。芝罘港区每年1月中旬至2月下旬偶尔出现结冰，严重期二月上旬，冰厚多在5--15厘米，但不影响船舶航行。

3.2 芝罘湾港区航道

芝罘港湾区共有2条进出港水道：北水道和东水道，北水道位于芝罘岛东端的小山子与担子岛西方的大礁石之间，宽约1.6海里，水深6--20米，泥沙及泥底，水道两侧的小山子与大礁石上均没有灯桩。东水道位于崆峒岛沙尾灯浮与鱼台咀之间，宽约2.5海里，至东阻浪堤长约4海里，水深6--8米，泥沙，泥及西沙底。

四·通过分析数据，可得大潮日潮高不一致，潮龄也略微有变化。具体原因分析如下。

4.1太阳与地月系统位置关系影响潮高潮龄

月球地球太阳周期性的改变着相对位置关系。地球自转周期为一天，月球绕地球周期为一月，而地月绕太阳周期为一年。研究一个月内的潮汐要研究月球与地球的位置关系，而研究不同月份潮高潮龄要首先考虑地球和太阳的位置关系。选取的月份位于春分点前后，此时太阳正从近日点向远日点运动，与太阳的距离逐渐增大，运动速率逐渐降低。虽然月引潮力在潮汐形成中起主导作用，太阳引潮力是其1/2.17，但是太阳引潮力仍会形成太阳潮汐椭圆体。太阳潮中也存在视差不等现象，1月3日前后距地球最近时的引潮力比7月4日前后远日点的引潮力大10%。

因此对于烟台芝罘港来说，假设每个月份的大潮日月球与烟台芝罘港的相对位置不变，只是与太阳的位置关系随月份发生着改变，而实际上大潮日发生时，太阳，月球潮汐椭圆体长轴在同一平面内，引潮力相互叠加。随地球公转，地球与太阳位置发生着改变，势必造成两者引潮力叠加值的改变，即每个月份大潮日潮高不一致。

每个月份地球与月球达到相同相对位置时，地月系统与太阳的位置关系不同，导致叠加引潮力不同。作为改变潮汐运动惯性的叠加引潮力是减小的，改变其惯性的作用时间会略有增长。

4.2月上下中天对大潮日潮高不一致的影响

根据静力学理论，地球表面任一水质点一样受到一个相同的惯性离心力，大小相等背离月球相互平行；而月球对该质点的引力大小方向均不相等。形成月潮椭圆体，即月球上下中天都发生高潮，但是潮高不一致，因为月引潮力和惯性离心力不相等。

上中天：引潮力=月球引力（1）—惯性离心力

下中天：引潮力=惯性离心力—月球引力（2）

对于地球上同一地点同一天月球上下中天的导致引潮力不同，即同一天发生的高潮潮高不一致。

4.3烟台芝罘特殊地理位置对潮汐的影响

如图所示烟台芝罘港海区潮流波应具有半封闭海区的潮波效应。一端与外海相连，一端封闭，当不考虑摩擦时，入射波与反射波强度相同，分布对称，对于相位相位相反振幅相同的点潮位一正一负相互抵消，形成无潮点。然而由于地转效应，垂直方向上又有波动，其叠加形成旋转潮波系统。即由于地转和地形的影响，形成了半封闭港湾独特的潮汐。

同时在浅水区，潮流随深度变化是明显的。浅水区海底对表层流的摩擦增大，或上下流速不一致时，会出现摩擦力。

烟台芝罘港，位于芝罘港湾内港北有芝罘岛与市区相连，形成了一个天然的屏障。该天然屏障会对理论潮汐产生明显的影响，尤其是受季节性风影响时，格外显著。

4.4洋流和季节风对潮高的影响

黑潮是在台湾以东洋面上宽度150n mile，流速1~1.5kn的暖流，穿过台湾东部洋面，进入东海，沿着大陆架北上，宽度变窄，流速增加，在日本九州岛附近分为两支，一支流向黄海，称为黄海暖流。黄海暖流会进而影响潮汐的潮高和潮龄。

芝罘港海区历年最多风浪向为NW向，频率为7.4%；最多涌浪向为N向，频率为7.3%。芝罘港全年盛行南至西南风，冬季多北至西北风，风力可达7--8级。台风主要吃现在夏季和初秋，但次数很少。当台风中心经过山东半岛附近时，对本港可造成8--12级大风，危害极大。秋，冬由于势力较强的西伯利亚冷空气爆发南下而形成的寒潮，常造成大风，阵雪和气温急降天气，对船舶航行影响较大。所用潮汐数据月份为3月，4月，5月，此时正值西北风与东南风交替时节，这种变化的季风会影响港口内外的洋流，风海流占据主要部分。由