福建中南部沿岸海域潮汐特征分析

利用2004、2007、2010年在福建中南部沿海长期验潮站和临时验潮站获取的实测逐时潮位资料,采用基于最小二乘原理的潮汐调和分析方法,分析了福建中南部沿岸海域18个验潮站的潮汐调和常数,并根据调和常数分析了沿岸海域潮汐特征.结果表明:福建中南部沿岸海域以向南传播的半日分潮为主,传播至浮头湾以南海域后衰减明显,对应平潭至浮头湾海域的潮汐性质为半日潮,古雷半岛以南海域为不规则半日潮混合潮;福建中南部沿岸海域自北部平潭向南至诏安,平均海平面升高约25 cm,潮差减小超过3 m,平均大潮差与平均小潮差之差也减小2 m左右,理论高潮位降低约1.5m,而理论低潮位升高约2 m,潮时推迟约2h.     

渤海沿岸4个验潮站潮汐特征分析

综合利用4个验潮站的逐时观测潮位资料,采用最小二乘原理的调和分析方法得到验潮站的潮汐调和常数。根据调和常数计算沿岸海域潮汐特征值,分析4个站位海域潮汐的时空特征。结果表明:秦皇岛附近受半日潮无潮点的影响为正规全日潮,其余3站位均为不规则半日潮性质;4个验潮站中龙口站和秦皇岛站属于弱潮海区,葫芦岛站和塘沽站属于中潮区。4个站位平均大潮差、平均小潮差、最大可能潮差与平均潮差的变化趋势基本一致,月平均潮差存在"双峰型"和"多峰型";葫芦岛验潮站、塘沽验潮站以及龙口验潮站均呈现出较不明显的潮高日不等现象;涨、落潮历时日不等,存在区域性分布。     

山东沿海潮汐的时空特征分析

综合利用山东沿海长期验潮站和短期验潮站获取的逐时观测潮位资料,采用最小二乘原理的调和分析方法得到山东沿海验潮站的潮汐调和常数。根据调和常数计算沿岸海域潮汐特征值,分析山东沿海潮汐的时空特征。结果表明:山东沿海潮汐类型以规则半日潮和不规则半日潮为主;山东沿海平均潮差在0.35~3.06 m范围内,平均大潮差、平均小潮差、最大可能潮差与平均潮差变化基本一致;在山东沿海的黄河口及莱州湾附近海域呈现出明显的潮高日不等现象;涨、落潮历时日不等存在区域性分布;平均高潮间隙在1.7~11.7 h之间变化。     

北部湾海域潮汐特征研究

潮汐在民生、经济、国防安全等方面都有着重大重要的意义,掌握潮汐规律是开展海洋事业的先决条件之一。本文根据夏威夷大学水位中心公布的4个长期验潮站(东方站、北海站、Hon Dau-A站和Vung Ang站)以及一个临时实测站(白龙尾站)各1a连续数据,利用T_tide程序包提取调和常数,解算北部湾沿海的潮汐特征值,得出如下结论:研究海域以规则全日潮为主,仅Vung Ang站为不规则全日潮;研究区域半日分潮以M_2分潮为主,北海位置M_2分潮最大,全日分潮以O_1为主;平均潮差H_1在Hon Dau-A站最大,Vung Ang站最小;对于最大可能潮位H_2,北海站最大,Vung Ang站最小;日潮不等现象仅Hon Dau-A站比较明显,其高潮和低潮均日不等;在涨落潮历时方面,Hon Dau-A相差1h左右,其余站相差不大; Hon Dau-A和Vung Ang涨潮历时长于落潮历时,其余站相反。     

基于FVCOM的渤、黄海潮汐潮流数值模拟

本文基于FVCOM海洋模式,采用高分辨率非结构三角形网格,构建了渤、黄海区域的数值模型,对该海域M_2,S_2,N_2,K_2,K_1,O_1,P_1和Q_1八个主要分潮进行数值模拟。考虑实际岸线和水深情况,模型采用干湿网格可以较好模拟出沿岸的潮汐潮流。通过沿岸20个验潮站实测调和常数资料对模拟结果进行验证,M_2、S_2、K_1、O_1分潮振幅绝对平均偏差分别为4.57cm、4.62cm、3.84cm、4.86cm,迟角绝对平均偏差分别为6.78°、4.60°、3.81°、6.02°,计算值与观测值较为接近;表层潮流椭圆分布基本反映了渤、黄海海域的潮流特性,其中M_2分潮潮流最大流速在朝鲜半岛西北部海区可以超过190cm/s。     

江苏近岸高、低潮位变化规律探讨

利用MForeman改进的G·Godin潮汐调和分析及预报程序对江苏省辐射沙洲海域的16个验潮站潮位资料进行了调和分析和潮汐预报。根据各测潮站高、低潮位预报结果,对各站高低潮潮时差、低潮每日延迟时间、高潮每日延迟时间进行了统计计算,并对辐射沙洲海域高低潮潮时差特征值的分布进行了分析。利用潮汐表预报结果探讨了江苏沿岸6站的高潮位、低潮位、高低潮潮时差、高潮每日延迟时间、低潮每日延迟时间之间的对应关系,并分析给出了各量的变化周期。     

大亚湾海域夏、冬季的潮汐特征及余水位与风的相关性初步探讨

大亚湾及其邻近海域冬、夏季各14个临时水位观测点1个月的实测潮位资料显示:各站的水位曲线均呈现明显的"双峰"现象,且湾顶比湾口更为明显。本文采用了调和分析方法,给出M_2、S_2、K_1、O_1四个主要分潮及M_4、M_6、2MS_6三个浅水分潮的振幅和迟角同潮图,分析大亚湾的主要潮汐特征,探讨了浅水分潮对双峰结构的贡献,并采用交叉谱分析对余水位与风的相关性进行了讨论。结果表明:(1)大亚湾海域各主要分潮振幅均由湾口向湾顶递增;高潮发生时间由湾口向湾顶推迟;涨潮历时均大于落潮历时;平均潮差在湾顶达到最大;(2)大亚湾内属于不正规半日潮,而考洲洋及其湾外海域则属于不正规全日潮;(3)大亚湾内浅水效应明显,从湾口至湾顶,六分之一日分潮的振幅呈5—7倍的增长,主导了大亚湾潮波系统的形变;(4)分潮重构结果显示,四分之一日和六分之一日浅水分潮(尤其是2MS_6分潮)的异常增长,是导致大亚湾潮汐双峰现象的主要原因;(5)冬季大亚湾内各点的余水位与风速呈现正相关,相关系数均在0.53以上;(6)周期为0.45—0.53 d的沿岸风对各站余水位的影响最大。     

鸭绿江口的潮汐特征

对1985年和1996年鸭绿江口6个站位的水位数据进行调和分析,结果显示,鸭绿江口的潮汐以半日潮为主,M2 分潮占优.此外,潮高日不等和涨落潮历时不等的现象较为显著,与实测水位结果一致;由口门向上游方向潮差逐渐减小,落潮历时增大,涨潮历时减小,且落潮历时长于涨潮历时.最下游枢岛验潮站的平均海平面为0.08 m;最上游丹东站为1.14 m(1985);从下游至上游平均海平面呈现增大趋势,主要原因是鸭绿江口为向上游迅速束窄的狭长形喇叭口,大面潮水涌入后水位被束窄抬升所致.利用调和常数计算的潮位与观测数据基本吻合,表明研究区观测期间水位主要受潮汐作用的控制.     

全球大洋潮汐模式在北印度洋潮汐预报准确性的评估

为评估DTU10、TPXO8、GOT00.2和NAO.99b 4个全球大洋潮汐模式对北印度洋潮汐的预报能力,采用英国海洋资料中心提供的海区中部和沿岸站潮汐调和常数资料,检验了这些模式4个主要分潮(M_2、S_2、K_1、O_1)的准确度。它们的各分潮调和常数资料准确度都比较高,振幅绝均差的最大值仅5.61 cm,迟角绝均差的最大值仅9.13°。这些模式的调和常数给出潮波传播特征差别不大。基于这些模式提供的调和常数,分别建立了北印度洋4、8和16分潮潮汐预报模型,将预报结果与中国海事服务网提供的沿岸24个站潮汐表资料进行对比。各模式的8分潮(M_2、S_2、N_2、K_2、K_1、O_1、P_1、Q_1)潮汐预报模型均优于4分潮(M_2、S_2、K_1、O_1)潮汐预报模型,NAO.99b模式可以提供16分潮(M_2、S_2、N_2、K_2、K_1、O_1、P_1、Q_1、MU_2、NU_2、T_2、L_2、2N_2、J_1、M1、OO_1)潮汐预报模型,但是对预报结果改善不明显;在各模式中,GOT00.2模式的8分潮潮汐预报模型对北印度洋沿岸的预报效果最好,平均绝均差为14.97 cm。     

海洋潮位推算在水深测量中的应用

研究了用于海洋水深测量的天文潮加余潮水位订正方法，在沿岸测量中得到验证，数值精度符合测量标准要求。研究的主要内容包括：利用已有潮波的数值计算结果，分析网格点主要分潮的调和常数；利用相关的长期验潮站资料，分析所有分潮的调和常数，修正测量海域的数值计算结果，确定各网格点内的理论最低潮面；内插计算并扩展任意点主要分潮调和常数，推算该点的瞬时天文潮位，并利用长期验潮站观测数据推算任意点余水位，二者相加得出给定时刻的潮位。     

Tidal oscillations in the Caspian Sea

Long-term hourly data from 12 tide gauge stations were used to examine the character of tidal oscillations in the Caspian Sea. Diurnal and semidiurnal tidal peaks are well-defined in sea level spectra in the Middle and South Caspian basins. High-resolution spectral analysis revealed that the diurnal sea level oscillations in the Middle Caspian Basin have a gravitational origin, while those in the South Caspian Basin are mainly caused by radiational effects: the amplitude of diurnal radiational harmonic S₁ is much higher than those of gravitational harmonics О₁, P₁, and K₁. In the North Caspian Basin, there are no gravitational tides and only weak radiational tides are observed. A semidiurnal type of tide is predominant in the Middle and South Caspian basins. Harmonic analysis of the tides for individual annual series with subsequent vector averaging over the entire observational period was applied to estimate the mean amplitudes and phases of major tidal constituents. The amplitude of the M₂ harmonic reaches 5.4 cm in the South Caspian Basin (at Aladga). A maximum tidal range of 21 cm was found at the Aladga station in the southeastern part of the Caspian Sea, whereas the tidal range in the western part of the South Caspian Basin varies from 5 to 10 cm.     

Application of a two-dimensional depth-averaged hydrodynamic tidal model

A two-dimensional hydrodynamic model application to the San Francisco Bay was performed using the Boundary-Fitted HYDROdynamic model (BFHYDRO). The model forcing functions consist of tidal elevations along the open boundary and fresh water flows from the Delta Outflow. The model-predicted surface elevations compare well with the observed surface elevations at five stations in San Francisco Bay. Mean error in the model predicted surface elevations and currents are less than 7 and 9%, respectively. Correlation coefficients for surface elevations and currents are higher than 0.94 and 0.95, respectively. The amplitudes and phases of the principal tidal constituents at 24 tidal stations in San Francisco Bay, obtained from a harmonic analysis of a 90-day simulation compare well with the observed data. The predicted amplitude and phase of the M₂ tidal constituent at these stations are respectively within 8 cm and 8° of the observed data. Maximum errors in the K₁ harmonic amplitudes and phases are less than 3 cm and 7° respectively. The asymmetric diurnal and semi-diurnal tidal ranges and spring and neap tidal cycles of the surface elevations and currents are well reproduced in the model at all stations.     

北部湾潮汐数值预报及其分析

采用二维非线性运动方程和连续方程组，以多个分潮同步输入，做耦合数值模拟，进行潮汐数值预报。结果表明，K1潮波等振幅线分布与历史潮波图明显不同，此线呈舌状向北伸展，特别在湾的南部海域，其中央区振幅很小，10cm等振幅线可以伸至北纬19°以北。O1分潮的分布与K1分潮类似；北部湾北部以全日潮为主，湾的南部潮汐性质指标数2．0的等值线呈舌状向湾内神，两侧为不正规日潮，中间为不正规半日潮。4．0等值线向北推移，在19°N以南中央海区预报结果与前人的结果不同；南部海区中央一带潮差很小，最大可能潮差不超过2m，这种分布与前人结果有较大差异。     

南海北部陆架陆坡区海流观测研究

针对2006-2009年期间,南海北部陆架陆坡区3个站ADCP海流连续观测资料,采用功率谱分析、潮流调和分析方法,重点分析了陆架陆坡区100 m,200 m和1 200 m水深海域海流的垂向结构,探讨了环流的季节变化和空间分布特征,特别讨论了南海暖流和北陆坡流的时空变化特征。结果表明,陆架陆坡区潮流类型属于不规则日潮,深水站点中层表现为正规全日潮类型,垂向为"三层结构",甚至更加复杂。O₁,K₁,M₂,S₂等分潮总体上为顺时针旋转,在深水站点,基本表现为西北－东南走向的往复流形态。从能量角度看,表层和底层海流中,潮流所占份额较大,分别占30%~40%和40%~50%,中层较小,约为20%。对东沙群岛西南陆架陆坡区环流,观测计算结果证实了西向强流的存在,且垂向结构具有显著的季节变化,在200 m水深处没有明显的南海暖流,只是10~30 m以上层次存在逆风海流。海南岛以东海域连续15个月表层环流的结果表明,冬季明显受到南海暖流的影响,存在东北向的逆风海流,夏秋季的环流表现为西南向,流速较强,夏季也存在逆风情况,造成上述情形的原因可能是该地南海暖流的流轴具有季节性变化——冬季偏南,夏季偏北。     

Characteristics of Tides in the Bay of Bengal

A vertically integrated 2D numerical model was developed for the simulation of major tidal constituents (M₂, S₂, N₂, K₁ and O₁) in the Bay of Bengal. The bathymetry for the model domain was derived from an improved ETOPO5 dataset prepared in our earlier work. The simulated tidal elevations showed good agreement with the hourly tide gauge observations at Paradip, Visakhapatnam, and Chennai. The amplitudes and phases of M₂, S₂, K₁, and O₁ at the coastal stations, obtained from harmonic analysis of simulated tides, were found to agree well with those obtained from Admiralty Tide Tables with the RMS misfit 9.2, 5.6, 2.9 and 3.1 cm, respectively. In the Bay of Bengal, semi-diurnal tides (M₂, S₂, and N₂) attain highest amplitudes (180, 80, 30 cm, respectively) in the Gulf of Martaban while amplitudes of diurnal tides (K₁, O₁) reaches maximum (20, 12 cm, respectively) in the Malacca Strait. The continental shelf in the head bay and along the southern coast of Myanmar is about 200 km wide and the amplitudes of semi-diurnal tides are doubled in these regions while the diurnal tides amplify only marginally, which is consistent with Clarke and Battisti theory. In the north eastern end of the head bay and the Gulf of Martaban, the geometrical configuration of the coastline, in addition to the wide continental shelf, could contribute to the amplification of both semi-diurnal and diurnal constituents. In the Malacca Strait, the amplitudes of both semi-diurnal and diurnal tides are found to increase gradually from the northern end to the 2.5°N and decreases towards southern boundary. The co-tidal and co-range charts of M₂ and S₂ tidal constituents also show the presence of two degenerate amphidromic points in the head bay. A virtual amphidromic point for M₂ is identified in the Malacca Strait.     

Numerical study of tidal dynamics in the South China Sea with adjoint method

We adopt a parameterized internal tide dissipation term to the two-dimensional (2-D) shallow water equations, and develop the corresponding adjoint model to investigate tidal dynamics in the South China Sea (SCS). The harmonic constants derived from 63 tidal gauge stations and 24 TOPEX/Poseidon (T/P) satellite altimeter crossover points are assimilated into the adjoint model to minimize the deviations of the simulated results and observations by optimizing the bottom friction coefficient and the internal tide dissipation coefficient. Tidal constituents M₂, S₂, K₁ and O₁ are simulated simultaneously. The numerical results (assimilating only tidal gauge data) agree well with T/P data showing that the model results are reliable. The co-tidal charts of M₂, S₂, K₁ and O₁ are obtained, which reflect the characteristics of tides in the SCS. The tidal energy flux is analyzed based on numerical results. The strongest tidal energy flux appears in the Luzon Strait (LS) for both semi-diurnal and diurnal tidal constituents. The analysis of tidal energy dissipation indicates that the bottom friction dissipation occurs mainly in shallow water area, meanwhile the internal tide dissipation is mainly concentrated in the LS and the deep basin of the SCS. The tidal energetics in the LS is examined showing that the tidal energy input closely balances the tidal energy dissipation.     

台湾海峡及其邻近海域潮汐数值计算

建立二维潮波模式，模拟了台湾海峡及其邻近海域（18～30°N，110～130°E）八个主要分潮（M2、S2、K1、O1、P1、Q1、K2、N2），并利用中国大陆及环台湾岛20多个潮位站的实洲资料进行验证，计算结果与实测值吻合良好。此外，给出了八个主要分潮的同潮图，并逐个讨论了潮汐特征。结果艟示：（1）台湾海峡中的潮波运动是北部蜕化了的旋转潮波系统和南部的前进潮波系统共同作用的结果。（2）半日分潮南、北两支潮波在台湾海峡中部汇合，而今日分潮则在台湾海峡南部海域汇合后继续朝西南方向传播。（3）半日分潮振幅最高值发生在福建省湄洲湾－兴化湾一带，全日分湖最高值则出现在雷州半岛以东一带近岸海域。（4）N2、K2和O1、P1、Q1分湖的振幅、迟角分布分别同M2与K1分潮的整体分布趋势相似。     

基于FVCOM的南海北部海域潮汐潮流数值模拟

基于非结构三角形网格的FVCOM(finite-volume coastal ocean model )数值模型, 对南海北部海域的潮汐、潮流进行了精细化数值模拟研究, 并根据模拟结果详细分析了M2, S2, K1, O1 分潮的潮汐和潮流特征。研究结果表明: 神泉港到甲子港海域表现为正规全日潮性质, 珠江口附近海区潮汐以不正规半日潮为主, 其他海域主要表现为不规则全日潮; 陆架海域和深水海域主要表现为往复流, 陆架坡折区存在较强的旋转流, 陆架坡折区为不规则半日潮流和不规则全日潮流的分界线; 东沙群岛附近海域以不规则全日潮流为主, 旋转方向为顺时针; 整个海域的最大流速分布与等深线基本平行, 东沙群岛附近速度明显变大, 最大值出现在台湾浅滩附近, 最大值超过70 cm/s; 南海潮波系统以巴士海峡传入的大洋潮波为主, 分为三支潮流, 以不同的形式进出南海北部海域; 余流在台湾浅滩附近达到最大, 超过6 cm/s, 自南向北进入台湾海峡, 近岸余流自东向西沿岸流动。本研究在东沙群岛周边的模拟结果与前人基于实测资料的分析吻合较好, 并且由于采用了高精度的三角网格, 本文对东沙群岛周边海域的潮汐潮流结构和性质的刻画和分析是迄今为止较为精细的, 同时本研究还提高了对沿岸验潮站调和常数的模拟精度。     

南麂岛附近海域潮汐和潮流的特征

以2008年冬季在浙江近海南麂岛附近投放的4个底锚系观测的水位和流速资料为依据,分析了潮汐和潮流特征。水位谱分析结果显示半日分潮最显著,全日分潮其次;近岸的浅水分潮比离岸大。水位调和分析结果表明:潮汐类型均为正规半日潮,近岸处的平均潮差大于3m,最大可能潮差大于6m,潮汐呈现出显著的低潮日不等和回归潮特征。流速谱分析结果显示半日分潮流最强,全日分潮流其次,且比半日分潮流小得多;近岸浅水分潮流比远离岸显著。流速调和分析结果表明:潮流类型均为正规半日潮流,靠近岸的两个站浅水分潮流较显著;最显著的半日分潮流是M2分潮流,其最大流速介于0.32～0.48m/s之间,全日分潮流均很弱,最大流速小于0.06m/s。M2分潮流均为逆时针旋转,椭圆率越靠近海底越大;最大分潮流流速分布为中上层最大、表层略小、底层最小;最大分潮流流速方向的垂向变化很小,底层比表层略为偏左;最大分潮流流速到达时间随深度的加深而提前,底层比中上层约提前30min。潮流椭圆的垂向分布显示这里的半日分潮流以正压潮流为主;日分潮流则表现出很强的斜压性。