等潮差線

等潮差線

等潮差線是在海區範圍內潮差相等地點的連線,稱等潮差線。

若把一個周期當中振幅相等的地點聯成線,便可得到一組等振幅線。由於潮汐振幅的兩倍是潮差,所以,也稱為等潮差線。

基本介紹

  • 中文名:等潮差線
  • 外文名:co-tidal range line 
  • 定義:海區範圍內潮差相等地點的連線
  • 方向:北半球多是反時針向,南半球相反
  • 條件:潮波開始由灣口向灣頂發生水流
  • 別稱:等振幅線
簡介,潮汐,潮汐現象及其規律,潮汐的類型,潮位特徵值及其統計計算,相關名詞,同潮時線,旋轉潮波系統,潮流的水質點運動,

簡介

在海區範圍內潮差相等地點的連線,稱等潮差線。如在一海灣中,當潮波開始由灣口向灣頂發生水流時,地轉偏向力立刻對水流流向的右方(北半球)發生作用,其結果逐漸使流向右側的水面升高。經過約3小時後,原來的振節線轉向90°,使流向右側海灣的水面達到最高。經過6小時後,灣頂水面達最高,灣口則最低,於是振節線隨同轉變180°,經9小時後,海灣西側水面最高,振節線改變為270°的方向。至12小時50分,再恢復原來的情形。如此一周期所發生的潮汐,隨振節線轉動的軸心處,即為無潮點。反之,在海區四周,則是波腹。若把一個周期中振幅相等的地點聯成線,便可得到一組等振幅線,由於潮汐的振幅的兩倍即是潮差,所以也稱為等潮差線。等潮差線為環狀分布,而同潮時線則為放射線形狀,這種潮波系統,叫旋轉潮波系統,在北半球其旋轉方向多是反時針向的,在南半球多是順時針向的。

潮汐

通常用水位或潮位來表示水面或海面的平均高程,其所指的是一足夠長的時間內水面高程的平均。根據水位波動特徵與發生運動的形式可分為:(1)天文潮(即潮汐);(2)風暴潮;(3)波浪增水;(4)地震海嘯;(5)假潮;(6)氣候變化所引起的水位波動;(7)長周期的水位變化。前五種水位波動的周期,從幾分鐘到幾天;最後兩種的周期,從半年到幾年。從港口工程的實際套用出發,前三者是直接有關的,對確定碼頭、防波堤的高程及港池,航道的水深,具有重要意義。

潮汐現象及其規律

地球上的海水,受月球和太陽作用所產生的一種規律性升、降運動,稱之為潮汐。產生潮汐現象的主要原因是由於地球各點離月球和太陽的相對位置不同,所受到的引力也有所差異,從而導致地球上海水的相對運動。這種引力差稱為引潮力,由其引起的海面升降稱為天文潮;太陽輻射強度引起氣象條件周期性變化,也能間接引起海面周期性升降,稱為輻射潮;從量值來說,輻射潮遠小於天文潮;由氣象條件引起海面非周性的升降,稱為增、減水,風暴引起的增、減水,稱為風暴潮。
在潮汐升、降的每一周期中,當海面升至最高時稱為高潮;而降至最低時稱為低潮。從低潮到高潮,海面的逐漸升高過程稱為漲潮,所經歷的時間稱為漲潮歷時;從高潮到低潮海面逐漸下降稱為落潮,所經歷的時間稱為落潮歷時。當潮汐達到高潮的時候,海面暫停升降,稱為平潮;而在低潮時暫停升降的現象稱為停潮或平潮,其時間的長短因地而異,為幾分鐘或幾十分鐘,最長達一、二小時。一般取平潮(或停潮)的中間時刻為高潮(或低潮)時;但有些港口為了實用方便,也可以平潮(或停潮)的開始時刻為高、低潮時。
相鄰的高潮與低潮的水位高度差稱為潮差。潮差是逐日變化的,主要與月相有關。在朔、望後二、三日,由於月球引起的潮和太陽引起的潮相加,達半個月中的潮差最大值,稱為大潮;上弦和下弦後二、三日的潮差最小,稱為小潮。
從驗潮曲線上可以看出,在半個月中有幾天,每天的第一次高潮或低潮與第二次高潮或低潮的高度不等。較高的一次高潮稱為高高潮,較低的一次高潮稱為低高潮;較低的一次低潮稱為低低潮,較高的一次低潮稱為高低潮。這種一日兩次高潮或低潮高度的不等現象稱為日潮不等,主要是由月球赤緯的變化引起的。當月球赤緯最大時,所發生的日潮不等現象最顯著,此時的潮汐稱為回歸潮;當月球在赤道附近,亦即赤緯為零時,則兩個高潮(或低潮)的高度約相等,此時的潮汐稱為分點潮。
半日潮占絕對優勢的港口,春分、秋分前後朔、望時,不但太陽在赤道附近,月球的赤緯也最小,這期間的大潮正好又是分點潮,潮差比通常的大潮潮差約大10%左右。我國農曆8月18日為錢塘江的觀潮佳節,這是重要原因之一。日潮占絕對優勢的港口,夏至和冬至附近的朔、望日潮,亦即月球的赤緯將達最大值時,此時的回歸潮可能出現半年中的最大潮差。
潮差的大小還隨月球與地球間距離的遠與近而變化。月與地球間距離近,潮差較大,通常在月球經過近地點兩天后,潮差為最大;而在月球經過遠地點後的兩天左右,潮差最小。這種不等現象稱為視差不等。
按潮汐靜力理論,月球中天時應為高潮時,但由於海水的隋性和海底地形起伏的影響,海水流動受到很大的摩擦力,所以總在月中天之後一段時間才發生高潮。這種從第一月中天時刻到第一高潮時的時間間隔,稱為高潮間隙;到第一次低潮時的時間間隔,稱為低潮間隙。時間的長短隨月、地、日三者的位置變化而不同。因此,在實際套用中取平均值,分別稱為平均高潮間隙,平均低潮間隙,兩者合稱為平均潮汐間隙。
潮汐的年周期變化起因於氣候的季節性變化與太陽引潮力的長周期部分,決定於太陽的赤緯。春分和秋分時,太陽的赤緯為零;夏至和冬至時,太陽的北南赤緯分別為最大。地球繞太陽作橢圓軌道公轉,因此1年之中出現近日點和遠日點。這些變化均使潮汐產生年不等現象。此外,黃道與白道的外交點的移動周期為18.61年,使潮汐以及年平均海平面產生18.61年的長周期多年變化。月球的近地點和遠地點的移動約為8.85年為1周,故潮汐以及平均海平面的多年變化,可能有8.85年的周期。

潮汐的類型

潮汐的周期一般是12h25min,也就是半天左右,屬於這種情況的,稱為半日潮。有少數地區大多數時間每天只有一次高潮和低潮,即平均周期為24h50min左右,稱之為日潮。我國大多數港口為半日潮性質,但北部灣則是世界上少數典型日潮海區之一。還有些港口的潮汐情況介於這兩者之間,稱為混合潮型。

潮位特徵值及其統計計算

潮位特徵值在港口規劃設計以及其他沿海生產建設中具有重要使用價值,而不同類型潮汐的差別很大。例如,對半日潮為主的港口,可以通過平均大、小潮差分別描述朔、望和上、下弦期間潮位變幅的平均狀況,以及潮位變幅隨月相的變化;但對日潮為主的港口,這兩種特徵值就沒有意義,因為這裡的潮位主要不是隨月相變化,而是隨月赤緯變化。因此,對正規半日潮、混合潮(包括不規則半日潮和不規則日潮)及正規日潮的潮位特徵值的計算方法不盡相同。現就港口建設常用者述後。
(一)潮位特徵值
平均半潮面為所有高潮位和低潮位的平均值;通常與平均潮位或平均海平面不重合。
平均高潮位是所有高潮位的平均值,與之對應的是平均低潮位;僅在半日潮港有實際意義,不能用之描述日潮較大或日潮為主港口的高、低潮位的基本情況。
大潮平均高潮位是半日潮大潮期間(朔、望日附近)高潮位的平均值;與之相對應的為大潮平均低潮位。
小潮平均高潮位是半日潮小潮期間(上、下弦日附近)高潮位的平均值;與之相對應的為小潮平均低潮位。顯然,只在半日潮為主的港口需計算大、小潮平均高、低潮位。
平均高高潮位是所有高高潮位的平均值;與之對應的為平均低低潮位。此外,對高低潮和低高潮的類似統計可得平均高低潮位和平均低高潮位。在不規則日潮港和規則日潮港不統計後兩種潮位特徵值。平均高高潮位與平均低高潮位之差反映了高潮高度不等的量值,稱為平均高潮不等;平均高低潮位與平均低低潮位之差稱為平均低潮不等。
平均潮差為平均高潮位與平均低潮位之差;大潮平均高潮位與大潮平均低潮位之差為平均大潮差;小潮平均高潮位與小潮平均低潮位之差為平均小潮差。
此外,海港工程建設中常用的潮位特徵值還有最高潮位及最低潮位,即歷史上曾經觀測到的最高及最低潮位。若有多年潮位觀測資料,將多年資料中每年的最高及最低潮位各取其平均值,即為平均最高及最低潮位。
(二)潮位特徵值的統計、計算
通常對潮位觀測歷時1天或幾天的記錄稱為短期觀測記錄;觀測1個月或不足1個月的記錄稱為中期觀測記錄;觀測1年或1年以上的記錄稱為長期觀測記錄。應當指出,通過長期潮位觀測記錄統計得到的潮位特徵值通常是最可靠的。因此長期驗潮站的潮位特徵值應當儘可能用觀測資料統計得出。如無長期潮位觀測記錄的地方的潮位特徵值可根據調和常數間接推算出來,不同類型的潮汐港口特徵潮位計算可參見方國洪等:《潮汐和潮流的分析和預報》,海洋出版社,1986。

相關名詞

同潮時線

在海區範圍內高潮時相同地點的連線,叫同潮時線。同潮時線呈放射線形狀,它與相應的等潮差線一起,用來了解潮波在海區中傳播和分布情況。計算同潮時常以太陰主要半日分潮M2與太陽主要半日分潮S2和太陽—太陰赤緯全日分潮K1與太陰赤緯全日分潮O1的角速率求得的。

旋轉潮波系統

等潮差線為環狀分布,而同潮時線則為放射線形狀,這種潮波系統,叫旋轉潮波系統,在北半球其旋轉方向大多是反時針的,在南半球卻大多是順時針方向。

潮流的水質點運動

進行潮波:高潮和低潮時流速最大,但方向相反,於半潮面時流速為零,發生轉流。
駐立潮波:半潮面時流速最大,轉流時刻出現在高,低潮,且流速為零。

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