航海学潮汐教案.doc

第一章 潮汐与潮流 一概述潮汐(Tide)高潮(High Water/HW)低潮(Low Water/LW)涨潮(Flood Tide)落潮(Ebb Tide)潮流往复流(Alternating Current)回转流(Rotary Current)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 公式： 特点： 大小 方向3. 惯性离心力地-月公共质心 地球各点惯性离心力 地球的平动运动 地心E： 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 地心： 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)：HW1A2(转90O)：LW1A3(下中天)：HW2A4(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：d0 且j 0现象：j0 ： 两次HW(LW)潮高不等； 涨(落)潮时间间隔不等；j=0 ：无不等现象。j 90o- d ：一次高潮与一次低潮。 特点：j 、d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： 比月引潮力小2.17倍； 半日潮周期约为12h。 现象： 新月/满月：引潮力相互叠加-大潮 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 max min max min max低潮高 min max min max min潮 差 max min max min max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13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v M2：主要月球半日分潮v S2：主要太阳半日分潮v N2：主要月球椭圆率v K2：月、日合成半日分潮常见日分潮v K1：月、日合成日分潮v O1：主要月球日分潮v P1：主要太阳日分潮v Q1：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（Mean sea level, MSL）v 潮高基准面（Tidal datum, TD）v 涨潮时间（Duration of rise）v 落潮时间（Duration of fall）v 平潮（Slack）：“高潮后”v 停潮（Stand）：“低潮后”v 潮龄（Tidal age） v 潮差（Tidal range）v 回归潮（Tropic tide）v 分点潮（Equinoctial tide）v 高高潮（Higher high water, HHW）v 高低潮（Higher low water, HLW）v 低低潮（Lower low water, LLW）v 低高潮（Lower high water, LHW）v 平均大潮高潮面（Mean high water spring, MHWS）v 平均大潮低潮面（Mean low water spring, MLWS）v 平均小潮高潮面（Mean high water neap, MHWN）v 平均小潮低潮面（Mean low water neap, MLWN）v 平均高潮间隙（Mean high water interval, MHWI）v 平均低潮间隙（Mean low water interval，MLWI）v 大潮升（Spring rise, SR）v 小潮升（Neap rise, NR）中版潮汐表与潮汐推算& 中版潮汐表概况 出版单位、出版周期、各册范围 各册主要内容、 使用注意事项& 潮汐推算 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。v TD与CD是否一致：实际水深=海图水深潮高（CDTD）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：2030min；v 潮高预报误差：2030cm。& 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： 站名、经纬度、日期、时区、TD、高(低)潮潮时与潮高 & 查询方法： 站名目录资料所在页码； 日期相关页潮时、潮高 资料格式：潮时 潮高时分 cm0048 690719 5361320 1501918 518（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）v 1. 附港名差比数表附港编号、主港及其编 号、差比数；v 2. 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；v 3.主港名、日期主港潮汐预报表主港当日 潮汐资料；v 4.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。 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。 查主港预报表得吴凇当日潮汐：0327 315cm；1127 0598cm；1539 328cm；2358 059cm。 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） 0327 1539 1127 2358v 潮时差 ) -0157 -0157 -0221 -0221v 铜沙（2月1日） 0130 1342 0906 2137（END）v 高潮潮高 低潮潮高v 吴凇潮高 315 328 059 059v 季改后MSL - ) 177 177 177 177v 吴凇MSL上潮高 138 151 -118 -118v 潮差比 ) 1.21 1.21 1.21 1.21v 铜沙MSL上潮高 167 183 -143 -143v 季改后MSL +) 235 235 235 235v 铜沙潮高 402 418 092 092（END）& 例2：求铜沙94年5月1日高(低)潮潮时、潮高。 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 查主港预报表得吴凇当日潮汐：0349 351cm；1203 108cm；1618 273cm；2313 116cm。 高(低)潮潮时、高(低)潮潮高（END） 高潮潮时 低潮潮时 吴凇（5月1日） 0349 1618 1203 2313 潮时差 ) -0157 -0157 -0221 -0221 铜沙（5月1日） 0152 1421 0942 2052（END） 高潮潮高 低潮潮高 主港潮高 351 273 108 116 潮差比 ) 1.21 1.21 1.21 1.21 铜沙未改正潮高 425 330 131 140 改正值 + ) 16 16 16 16 铜沙潮高 441 346 147 156（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=2MSL- 高潮高（END） 小潮日潮高估算v 高潮高=小潮升v 低潮高=2MSL- 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。v THW1=(农历日期-1)0.8+1200+MHWI；v THW2=THW11225v TLW1=(农历日期-1)0.8+1200+MLWI；v TLW2=TLW11225（ENDv 农十六月中天0000，每日推迟50min，约0h.8。v THW1=(农历日期-16)0.8+MHWI；v THW2=THW11225v .0v TLW1=(农历日期-1)0.8+MLWI；v TLW2=TLW11225（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-(CDTD)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 ” 出版单位、周期（年版） 各卷范围、主要内容 改正（补遗和勘误表英版航海通告No.1 ）& 潮汐推算 主港潮汐推算 附港潮汐推算潮流推算& 潮流种类、表示法& 往复流推算 海图图式 每日最大流速的确定 任意时流速估算（半日潮）& 回转流推算 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