淺水分潮

淺水分潮是由於潮波在淺水區變形和干涉引起的分潮。潮波傳入淺水區域後，受到地形的影響發生變形。在進行淺水區潮汐預報時，為了提高預報的精度，可將淺水區內產生的潮波變化構想成由某些假想天體所引起的簡諧振動的疊加。

基本介紹

• 中文名：淺水分潮
• 外文名：shallow water constituent 
• 成因：潮波在淺水區變形和干涉引起
• 變化特徵：高次簡諧項
• 周期：周期為主要分潮的幾分之一
• 常用：M4、M6和太陰太陽淺水1/4日分潮

淺水分潮周期

淺水分潮是分潮的一種，分潮波中主要有全日分潮、半日分潮、長周期分潮和淺水分潮等。

分潮是潮波中的組成波。潮波常用一系列分潮波之和來表示。即將海水面的潮波變化分解成許多簡單而規則的簡諧分振動，每個分振動稱為一個分潮波，亦稱分潮。

引潮力場可以分解為許多分場，每一分場都為一諧和振動，每一分振動（即每一諧和振動），稱為一個分潮。分潮的周期，和引潮力各分場的周期一一對應。從理論上，分潮的數目很多，但大部分影響不大。大量的觀測和實際表明，在一般情況下，潮汐的變化只要採用近百個分潮便可準確地推算實際潮汐了。而從實用上，通常只要選用其中8個較大的分潮，就可得到偏差不大的結果。常用的8個分潮是：太陰主要半日分潮，以符號M₂表示，周期12.4206時；太陽主要半日分潮，以符號S₂表示，周期12.0000時；太陰主要橢率半日分潮，以符號N₂表示，周期12.6583時；太陰——太陽赤緯半日分潮，以符號K₂表示，周期11.9672；時；太陰——太陽赤緯全日分潮，以符號K₁表示，周期23.9345時太陰赤緯全日分潮，以符號O₁表示，周期25.8193時；太陽赤緯全日分潮，以符號P₁表示，周期24.0659時；太陰主要橢率全日分潮，以符號Q₁表示，周期26.8684時。這8個分潮，前四個是半日分潮，後四個是全日分潮。

淺水分潮為高次簡諧項，其周期為主要分潮的幾分之一。常用的淺水分潮有M4（太陰淺水1/4日分潮），M6（太陰淺水1/6日分潮）和太陰太陽淺水1/4日分潮。

蘇北淺灘淺水分潮特徵

蘇北淺灘特殊的輻射沙洲地形和及其複雜的水動力系統使得國內外學者越來越關注這片海域。近年來大量的觀測工作在這裡展開，但是礙於條件的惡劣和觀測手段的限制，研究工作局限在有限的個別站點上，對於當地怪潮的作用機理和沙脊群的成因機制尚有爭議，眾說紛紜。

蘇北淺灘主體是淤泥質平原海岸，水文狀況極其複雜：岸外廣泛分布著明沙暗脊和潮汐水道，地形變化劇烈，水淺流急，淺灘整體呈輻射狀分布，其南端是長江入海口。已有的研究表明，對於此類淺水地形，潮汐的非線性作用明顯，受底摩擦和天文潮之間的相互作用會產生倍潮波和複合潮。

M4分潮

在蘇北淺灘海域M₄分潮較為複雜，存在三個無潮點。兩個位於淺灘北側靠近西洋水道，另一個是啟東以北小廟洪水道處退化了的無潮點。

淺灘南北兩側各有一個逆時針方向的旋轉潮波，淺灘記憶體在一個順時針方向的小範圍旋轉潮波系統，無潮點位於121.2°E、33.0°N。就整個蘇北淺灘M₄分潮而言，淺灘東南方向主要受南側的逆時針旋轉潮波影響，不過由於是退化了的無潮點，潮波在淺灘處呈平行於岸線的前進波形態；在北側較為複雜，受兩個旋轉潮波系統的共同作用。對於M₄分潮的振幅，整體由外海向近岸迅速增大，在江蘇沿岸最大能達到14cm以上，在外海振幅低於2cm，並且在長江口以北海域振幅變化劇烈並且總體振幅較大，最大能達到10cm以上。

MS4和M6分潮

M₄分潮相比同樣存在兩個無潮點和一個退化的無潮點，不過兩個無潮點的位置有明顯的南移。無潮點由淺灘北側轉移到呂四港北面的淺灘中部海區，並且原先呈南北方向排列的兩個無潮點變為東西排列，西側為逆時針旋轉而東側是順時針旋轉。就蘇北淺灘而言，整體仍處於兩個逆時針旋轉潮波和一個順時針旋轉潮波系統中。在振幅方面，MS₄分潮的振幅相對於M₄分潮偏小，在蘇北淺灘大約達到10cm左右。振幅在近岸密集在外海稀疏。

地形對淺水分潮分布特徵的理想實驗

淺水地形，尤其是潮汐涌道存在的條件下，潮波的非線性作用明顯，尤其是以M₄、MS₄和M₆分潮為代表的淺水分潮振幅遲角變化劇烈，這主要受制於急劇變化的地形及水深等方面，對於蘇北淺灘整體即處於複雜的淺水潮波系統作用中，並且存在4個主要水道。已有的資料表明，西洋水道和沙洋水道系統均呈東西走向，並且東側開闊僅西側受岸線拘束，東側的水道開口直接面向外海，南北兩側的西洋水道和小廟洪水道靠近近岸，水道狹長，受地形限制較多。根據本次模擬結果，在淺灘南北側共存在3個無潮點並且3個無潮點的分布基本位於西洋和小廟洪水道附近，這可能是水道和當地地形的共同作用。

為此，理想實驗進一步控制地形變數，具體由瓊港向淺灘外延平滑，蘇北淺灘處理為以瓊港為頂點逐漸向外海水深線性加深的斜坡，斜坡底水深為15m左右。圖1為理想實驗地形示意圖。由此得到了沒有潮汐水道和暗脊的理想地形下的模擬結果M₂及M₄，如圖2所示。a.圖顯示理想實驗下的M₂分潮傳播過程與實際地形條件下幾近一致，遲角略有提前，主要原因在於平滑的地形減弱了淺灘本身對潮波的阻擋作用。b.圖的M₄分潮與前文模擬結果出入較大，沒有無潮點出現，但是在淺灘南北兩側有形成逆時針旋轉潮波的趨勢。這種M₂分潮沒有明顯變化，但M₄分潮劇烈變化的結果表明，地形對蘇北淺灘海區以M₄為代表的淺水分潮作用強烈，水道、沙脊等局地地貌參與了當地淺水分潮無潮點的形成，並且對潮波的傳播過程有決定性作用。值得一提的是，雖然遲角的變化幅度很大但振幅與圖3量級一致，這體現出M₄分潮的振幅可能主要受到淺灘本身的坡度影響。

圖2 平滑地形後的M2分潮同潮圖（a）和M4同潮圖（b）

圖3M4分潮同潮圖（紅色虛線表示振幅，藍色實線表示遲角）

圖1 理想實驗地形示意圖

結論

對於海灣、灘涂等淺水地區，水動力情況複雜，除了天文分潮的作用，這類地區還會產生相應的淺水分潮。對淺水分潮的研究有助於理解當地複雜的水動力環境。

蘇北淺灘的M₄、MS₄和M₆分潮，結果顯示M₄和MS₄分潮各有2個無潮點和1個退化了的無潮點，M₆分潮存在3個無潮點。淺灘整體處於2個逆時針旋轉和1個順時針旋轉的淺水潮波系統作用下。模擬的結果與前人的研究有相似也有區別，地形的精度和淺灘地貌的逐年變化可能是導致差異的主要原因。

在平滑掉淺灘內水道和沙脊的理想實驗下，M₂分潮傳播過程幾無變化而M₄分潮的無潮點消失，但振幅沒有明顯區別，說明淺灘本身存在的坡度可能是影響淺水分潮在此振幅大小的主要因素；水道和沙脊地貌參與了淺水分潮無潮點的形成並且對當地淺水分潮的分布起到決定性作用。

我國淺水分潮預報軟體研究現狀

在淺海河口地區，由於曲折的岸線、海底摩擦作用，以及與淺海分潮有關的不同分潮之間相互作用的影響，使以往潮汐分析和預報模式在實際套用中存在一定誤差，尤其是對於高低潮位和潮時預報，往往與實際測里數值偏差較大。

上海市自然科學基金項目-提高潮汐預報精度方法與套用軟體研究，是對潮汐學中實用預報技術的更高層次的探索，已由上海計算技術研究所全面完成。我國基於HSWC原理，在方法上進行了創新和改造，具有我國自己的特色，方法嚴格、合理，為軟體開發建立了精確的算法基礎淺水分潮預報軟體的研發，提高了高低潮位和潮時預報精度，改善了長期預報的質量，特別是對淺水影響顯著的地區的超常水位自報和預報的精度提高更為明顯。