第二篇潮汐預(yù)報(bào)

第一章潮汐潮流現(xiàn)象第三章引潮力與引潮勢(shì)第四章長期水位觀測(cè)資料潮汐調(diào)和分析第五章中期觀測(cè)資料的分析第六章短期觀測(cè)資料的準(zhǔn)調(diào)和分析第七章潮汐特征值的計(jì)算方法第八章海平面與深度基準(zhǔn)面第九章潮汐和潮流預(yù)報(bào)第二章世界大洋和中國海潮波第二篇潮汐預(yù)報(bào)第一章潮汐潮流現(xiàn)象2第四章長期水位觀測(cè)資料潮汐調(diào)和分析潮汐靜力學(xué)理論存在缺陷分潮振幅與緯度有關(guān)；假想天體上中天時(shí)發(fā)生高潮；朔望時(shí)發(fā)生大潮；理論潮差不超過1米；實(shí)際情況：分潮的振幅雖與地點(diǎn)有關(guān)，也取決于海洋本身的幾何形狀及其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。高潮和朔望大潮的發(fā)生與平衡潮理論有時(shí)差。潮汐靜力學(xué)理論不能解釋實(shí)際海洋中潮汐分布和相角因地而異的現(xiàn)象。1、調(diào)和分析：將任意地點(diǎn)的潮位變化表示為有限個(gè)（調(diào)和）分潮的疊加，根據(jù)潮位觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算各分潮的振幅和相位的方法。2、進(jìn)行調(diào)和分析的原因：2第四章長期水位觀測(cè)資料潮汐調(diào)和分析潮汐靜力學(xué)理論存在缺陷依據(jù)實(shí)測(cè)水位資料獲得某地點(diǎn)各分潮的實(shí)際平均振幅以及各分潮的實(shí)際相角與平衡潮理論相角的差值(稱之為調(diào)和常數(shù))，從而掌握所在海區(qū)的潮汐特征，并能進(jìn)行潮汐預(yù)報(bào)。

長期資料：是指觀測(cè)長度為一年左右的資料。多年觀測(cè)資料通常是對(duì)不同年份分別進(jìn)行調(diào)和分析，然后將所得調(diào)和常數(shù)取平均。周期為一年以上的分潮無法得到其調(diào)和常數(shù)，但對(duì)周期不足一年的分潮其調(diào)和常數(shù)的精度會(huì)有所提高。分潮的選取是否合理是決定調(diào)和分析成敗的關(guān)鍵?。ㄓ^測(cè)時(shí)間間隔及觀測(cè)資料長度）3、解決手段（潮汐調(diào)和分析的目的）：依據(jù)實(shí)測(cè)水位資料獲得某地點(diǎn)各分潮的實(shí)際平均振幅以及各分潮的實(shí)4本章內(nèi)容§4.1潮汐調(diào)和分析原理

一、分潮的調(diào)和常數(shù)

二、調(diào)和分析的基本原理

三、K'、K、g三種遲角的換算§4.2潮汐調(diào)和分析的最小二乘法

一、最小二乘法及其在潮汐分析中的應(yīng)用

二、等時(shí)間間隔連續(xù)水位資料的法方程建立

三、一年水位觀測(cè)資料調(diào)和分析的實(shí)際步驟

4本章內(nèi)容5§4.1潮汐調(diào)和分析原理一、分潮的調(diào)和常數(shù)ζ分潮潮高；f、u交點(diǎn)因子和交點(diǎn)訂正角。平衡潮理論認(rèn)為σt+Vo+u=0

時(shí)應(yīng)發(fā)生高潮，但實(shí)際海洋中的潮汐發(fā)生高潮時(shí)要落后一段時(shí)間或者落后一個(gè)角度，因而應(yīng)在相角中引入一個(gè)實(shí)際幅角與理論幅角的差值（稱為遲角）代表這種滯后效應(yīng)，遲角隨初位相時(shí)間系統(tǒng)的選擇有所差異。5§4.1潮汐調(diào)和分析原理一、分潮的調(diào)和常數(shù)ζ分潮潮高；f若t是區(qū)時(shí)，(V0+u)為區(qū)時(shí)理論初相角，則引入的遲角為區(qū)時(shí)遲角K′

若t取區(qū)時(shí)，(V0+u)取格林威治的理論初相角，則遲角為區(qū)時(shí)專用遲角g理論表達(dá)式：t為區(qū)時(shí)，幅角初位相取地方理論初相角，引入的遲角為地方遲角K實(shí)際表達(dá)式（三種）：H、K（K′或g）稱之為實(shí)際分潮的調(diào)和常數(shù)，通常是計(jì)算H和g

。若t是區(qū)時(shí)，(V0+u)為區(qū)時(shí)理論初相角，則引入的遲角為區(qū)時(shí)7分潮的調(diào)和常數(shù)反映了實(shí)際海洋對(duì)某一頻率天體引潮力的響應(yīng)。這種響應(yīng)決定于海洋本身的幾何形狀及其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，這也決定了實(shí)際海洋中的分潮振幅與平衡潮引潮勢(shì)展出的分潮系數(shù)不完全成比例。由于海洋環(huán)境的變化十分緩慢，就一般海區(qū)而言，調(diào)和常數(shù)具有極大的穩(wěn)定性，在不特別長的時(shí)間內(nèi)，可充分近似地認(rèn)為是常數(shù)。7分潮的調(diào)和常數(shù)反映了實(shí)際海洋對(duì)某一頻率天體引潮力的響應(yīng)。這8實(shí)際海洋中的水位是許多不同周期的振動(dòng)疊加：γ(t)為非天文因素引起的水位，它泛指水文氣象狀況的變化引起的水位變化，有時(shí)又叫增減水

二、調(diào)和分析的基本原理調(diào)和分析1.由實(shí)測(cè)資料求出a和b，并由a和b計(jì)算出R和θ02.依天文要素計(jì)算出實(shí)測(cè)中間時(shí)刻的f和u3.計(jì)算出各個(gè)分潮的調(diào)和常數(shù)H和K'氣象和海洋動(dòng)力因素引起的隨機(jī)振動(dòng)，淺海非線性效應(yīng)，

影響計(jì)算精度。潮汐分析所得調(diào)和常數(shù)的可靠性，主要決定于各個(gè)分潮間相互影響以及γ(t)影響的消除程度。8實(shí)際海洋中的水位是許多不同周期的振動(dòng)疊加：γ(t)為非天文9三、K、K

?

、g三種遲角的換算遲角從天體運(yùn)動(dòng)的角度可解釋為該分潮所對(duì)應(yīng)的假想天體的上中天到該假想天體所引起的該分潮實(shí)際發(fā)生高潮的時(shí)間間隔，以度表示。V0+u是從假想天體上中天算到t=0的角度，稱為假想天體零時(shí)的時(shí)角。

9三、K、K?、g三種遲角的換算遲角從天體運(yùn)動(dòng)的角度可解10G、M、S對(duì)應(yīng)某分潮的假想天體在格林威治、觀測(cè)地點(diǎn)和區(qū)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)子午線上中天的時(shí)刻;G1、M1和S1為上述三個(gè)地點(diǎn)各自地方時(shí)零時(shí)的時(shí)刻，即平太陽位于該地的下中天;H為對(duì)應(yīng)分潮達(dá)到高潮的時(shí)刻。λ、s為觀測(cè)地點(diǎn)和區(qū)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)子午線的經(jīng)度(西經(jīng))GM是在一定的時(shí)間內(nèi)假想天體從G到M移動(dòng)的角度，GM=pλ;

GS=ps（p為該分潮的潮族數(shù)）G1M1是平太陽從G1到M1的時(shí)間內(nèi)假想天體移動(dòng)的角度。γ是格林威治遲角10G、M、S對(duì)應(yīng)某分潮的假想天體在格林威治、觀測(cè)地點(diǎn)和區(qū)時(shí)西經(jīng)東經(jīng)西經(jīng)東經(jīng)考慮有限個(gè)較主要的分潮的水位表達(dá)式§4.2潮汐調(diào)和分析的最小二乘法一、水位方程帶尖角的符號(hào)表示變量的實(shí)際值，不帶尖角的符號(hào)表示由觀測(cè)資料分析得到的包含誤差的分析結(jié)果。ε(t)為噪聲，包括由氣象等因素引起的不規(guī)則擾動(dòng)、觀測(cè)誤差、數(shù)據(jù)處理誤差和截?cái)嗾`差以及被忽略的分潮等。考慮有限個(gè)較主要的分潮的水位表達(dá)式§4.2潮汐調(diào)和分析的最忽略了噪聲，由上式分析得到的各參量值并不是真實(shí)值，而是包含一定誤差的分析值

由于誤差的存在，為使觀測(cè)的水位值盡可能地接近它們的真實(shí)值，潮汐分析中總是N>>2J+1。對(duì)于t=t1，t2,…,tNN個(gè)時(shí)刻的水位觀測(cè)值ζ1，ζ2，…和ζN，可建立N個(gè)時(shí)刻的方程組水位方程組為含有2J+1個(gè)未知量，N個(gè)方程構(gòu)成的線性方程組（矛盾方程組），要采用最小二乘法將其處理為正規(guī)方程（法方程）。忽略了噪聲，由上式分析得到的各參量值并不是真實(shí)值，而是包含一包含M個(gè)未知量的N個(gè)方程的線性方程組（N≥M

）一般不存在一組(x1,x2,…,xM)使得方程組各方程都成立，即不可能全為零。法方程或正規(guī)方程方程中的系數(shù)矩陣為對(duì)稱矩陣，可用普通的線性方程組求解方法求解。二、最小二乘方法但可以選取一組(x1,x2,…xM)使得各個(gè)δn盡可能的小。包含M個(gè)未知量的N個(gè)方程的線性方程組（N≥M）一般不存三、等時(shí)間間隔連續(xù)水位資料的法方程建立若觀測(cè)資料的個(gè)數(shù)N是奇數(shù)，時(shí)間原點(diǎn)取在觀測(cè)中間時(shí)刻，法方程形式更簡單。令N′=(N-1)/2，Δt為觀測(cè)時(shí)間間隔，觀測(cè)時(shí)刻可寫為-N′Δt,(-N′+1)Δt,…,-Δt,0,Δt,…,(N′-1)Δt,N′Δt

，相應(yīng)的實(shí)測(cè)水位值可作為ζ-N′,ζ-N′+1,…ζ0,,…

,ζN-1,ζN。法方程可分為兩個(gè)獨(dú)立的方程組。這兩個(gè)方程組的系數(shù)行列式仍然是對(duì)稱的。前一個(gè)方程組有J+1個(gè)方程，可解出S0,a1,a2,…,aJ。后一個(gè)方程組有J個(gè)方程，可解出b1,b2,…,bJ

。從而可求出Rj和θj，進(jìn)而可求出調(diào)和常數(shù)Hj和gj

三、等時(shí)間間隔連續(xù)水位資料的法方程建立若觀測(cè)資料的個(gè)數(shù)N是四、一年水位觀測(cè)資料調(diào)和分析的實(shí)際步驟1.分潮的選取一般可采用附表4中的所有分潮，也可根據(jù)需要予以增減。在程序中要給出各分潮的n0,n1,…,n6值及f、u的計(jì)算式?？伤愠龈鞣殖钡慕撬俾师?。2.數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備（1）第一個(gè)觀測(cè)記錄的年份Y，月份M，日期D和時(shí)間t0。（2）參與分析的記錄個(gè)數(shù)N，相鄰兩個(gè)觀測(cè)記錄的時(shí)間間隔Δt

(單位:小時(shí))。N取奇數(shù)，NΔt要在一年左右，至少不得短于10個(gè)月，最佳長度為369天。（3）依時(shí)間前后排列出等時(shí)間間隔的N個(gè)水位觀測(cè)值ζ-N′,ζ-N′+1,…ζ0,,…,ζN-1,ζN

。四、一年水位觀測(cè)資料調(diào)和分析的實(shí)際步驟1.分潮的選取一般可3.計(jì)算中間時(shí)刻各分潮的振幅R和位相θ(1)計(jì)算法方程的系數(shù)行列式和傅里葉系數(shù)Ft′和Ft“。(2)法方程的