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潮汐和潮流

发布时间:2019-12-17 16:20源自:未知作者:admin阅读()

  潮汐与潮汐推算 潮汐的基本成因与潮汐不等 中版《潮汐表》与潮汐推算 英版《潮汐表》与潮汐推算 潮流推算 上海海事大学航海教研室 上海海事大学航海教研室 潮汐的基本成因和潮汐术语 潮汐现象 潮汐(Tide):海面在外力作用下产生的周期性的升降现象。 白天的海面上升为潮,晚上的海面上升为汐。 涨潮(Rising tide或Flood tide):海面上升的过程。 落潮(Falling tide或Ebb tide ):海面下降的过程。 高潮(High Water):海面涨到最高位置时,称为高潮。 低潮(Low Water):海面落到最低位置时,称为低潮。 潮流(Tidal Stream):伴随海面周期性的升降运动而产生 的海水周期性的水平方向的流动。 上海海事大学航海教研室 潮汐的变化周期:指相邻高潮或相邻低潮的时间间隔,一般大约 为半天或一天,即所谓的半日潮和日潮 。 注意的是:海水的涨落时快时慢,高潮后,海面下降速度缓慢, 到高、低潮中间附近时下降速度最快,随后又减慢, 直到发生低潮。 上海海事大学航海教研室 停潮(Slack Tide):低潮前后的一段时间内,海面处于停止 状态,称为停潮。 低潮时(Time of Low Water):简记TLW,停潮的中间时刻。 平潮(Slack Tide):高潮前后的一段时间内,海面处于停止 状态,称为平潮。 高潮时(Time of High Water):简记THW,平潮的中间时刻。 涨潮时间(Duration of Rise):从低潮到高潮的时间间隔。 落潮时间(Duration of Fall):从高潮到低潮的时间间隔。 上海海事大学航海教研室 潮汐的基本成因 潮汐由天体的引潮力产生的。 引潮力:天体的引力和惯性离心力的合力。 对潮汐影响较大的是月球和太阳的引潮力,其中月球引潮力 是产生潮汐的主要因素,包括月球的引力和地球绕月地公共 质心进行平动运动所产生的惯性离心力。 ? 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。 上海海事大学航海教研室 x M R f ?k? fp ? k ? E mM ? m E R2 mM ? 1 x2 月球对地球的吸引力: 地球表面某单位水质点所受引力: 与距离月心的距离平方成反比,近月处大, 远月处小,方向指向月心。 地球上各点的惯性离心力: 月、地引力系的公共质心G,位于月地的连线倍 的地球半径位置上,绕地球一周,G也绕地球一周,对地球各点 产生相对与G的平行绕动,而产生离心力。 各点离心力的大小相等且平行,方向背向月球。 上海海事大学航海教研室 月引潮力: 地球上各点的月引力和 月地离心力的矢量和。 地心:零 地面:各不相同 由于月引潮力的存在,使地球表面 上的海水形成月潮椭圆体。 特点:长轴方向位于月地连线上, 短轴方向位于月地垂线上。 上海海事大学航海教研室 A 4 M A 1 P A 2 E 如图,设是月球赤纬为零 的月潮椭圆体,此时椭圆 体长轴与地轴垂直,PN为 A 3 地理北极,A1、A2、A3、 A4分别为A在地球自转一周 中的四个位置。 在A1点,月球处于上中天,该地海面上升到最高位置形成高潮; 而地球自转90度到A2点时,该地海面相对降低到最低位置形成低潮; 再转过90度到A3点,月球处于该地下中天,海面又上升到最高位置, 即形成该地该日的第二次高潮; 随着到A4点,海面又下降到最低位置形成该日的第二次低潮。 上海海事大学航海教研室 月球连续两次上(下)中天的平均时间间隔越为24h50m,即一个 太阴日,故在一个太阴日中同一地点产生两次高潮和两次低潮, 相邻高(低)潮的时间间隔为12h25m。 潮汐不等 潮汐的周日不等 成因:??0 且 ??0 在一个太阴日中,两个高潮 P N 和两个低潮有明显的差异; L D D 1 2 涨落潮的时间间隔也不相等 Z Z M 1 3 称为潮汐的周日不等。 Z 2 其中较高的一次高潮叫高高潮 Q1 Q 3 Q 2 (HHW),较低的一次高潮叫 低高潮(LHW),而两次低潮 L 中较高的一次叫高低潮(HLW), P S 较低的一次叫低低潮(LLW)。 上海海事大学航海教研室 月亮的赤纬为零时称为分点潮。 月球赤纬增大,周日不等的现象更为显著,且与测者的地理 纬度有关,即? 、?愈大,现象愈显著。 。 当测者纬度很高(? 90- ?) ,月亮赤纬又较大时,某相邻的 低高潮和高低潮的高度可能相差无几,形成一天只有一次高潮、 一次低潮,称为日潮现象。 当月赤纬达到最大时,潮汐周日不等现象最为显著,月赤纬 最大时的潮汐称为回归潮。 上海海事大学航海教研室 潮汐的半月不等 上面仅仅考虑了月引潮力,虽然月引潮力比太阳的引潮力大 2.17倍,但实际上太阳的引潮力同样会产生太阳潮汐椭圆体, 而且太阳的两次上(下)中天的时间间隔为一太阳日24h, 当太阳的赤纬不为零时,也会发生太阳潮汐的周日不等现象, 所以太阳潮的存在使潮汐现象更为复杂,因月球、太阳和地 球在空间周期性地改变着相对位置,从而产生了潮汐的半月 不等现象。 上海海事大学航海教研室 上海海事大学航海教研室 当月球处于新月(阴历初一)或满月(阴历十五)时,太阳和 月球的潮汐椭圆体的长轴在同一子午圈平面内,则月引潮力和 太阳引潮力相互递加,使合成的潮汐椭圆体长轴更长,短轴更 短,从而形成了高潮相对最高,低潮相对最低,即一个月中海 水涨落最大的现象,称为大潮(Spring Tide); 月球处于上弦(阴历初七、八)或下弦(阴历二十二、二十三) 时,太阳和月球的潮汐椭圆体的长、短轴在同一子午圈平面内, 因此两者的引潮力相互抵消一部分,使合成的潮汐椭圆体长轴 变短,短轴变长,从而形成了高潮相对最低,低潮相对最高, 即一个月中海水涨落最小的现象,称为小潮(Neap Tide); 海水的涨落变化是以半个溯望月为周期的,这种现象称为潮汐的 半月不等(Semimenstrual inequality of Tide)。 上海海事大学航海教研室 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(neap tide) 上海海事大学航海教研室 潮汐的视差不等 地球位于椭圆轨道的一个焦点上。潮汐的视差不等是由于月球 和太阳与地球间的距离变化,使月球引潮力和太阳引潮力发生 变化,从而产生的潮汐不等现象。 月球位于近地点时,其引潮力要比远地点时约大40﹪。 地球位于近日点时的太阳引潮力比远日点约大10 ﹪。 月球视差不等----月亮引潮力的变化。(周期为27.3天) 太阳视差不等----太阳引潮力的变化。(周期为365.25 上海海事大学航海教研室 小结 ? 月球引潮力是潮汐形成的主要原因; ? 当月球赤纬等于零时的潮汐成为分点潮,高(低)潮高、涨潮和落潮 的时间也基本相等; ? 当月球的赤纬不等于零时,产生潮汐的周日不等现象,赤纬越大, 周日不等现象越明显;同时周日不等现象还和测者的纬度有关, 当测者位于赤道时没有该现象的发生; ? 当测者纬度≥90°-月亮的赤纬时,形成日潮现象即一天只有一 次高潮和一次低潮; ? 潮汐的半月不等是由于月亮、地球、太阳在空间周期性的改变他 们之间的相对位置,使月球处于新月或满月时,太阳和月球的引 潮互相叠加,形成高潮相对最高、低潮相对最低,即大潮;而在 月球位于上、下弦时,太阳、月亮的引潮力相互抵消一部分,形 成小潮。 上海海事大学航海教研室 理论潮汐和实际潮汐的差异 前面讨论的潮汐成因、潮汐不等等是在假设的两个条件下进行的, 事实上,海底的实际地貌特征使海水受到较大的摩擦力,其结果 造成了潮汐的“滞后”现象。高潮并不发生在月中天之时,而是 滞后一段时间发生,从月中天时到当地出现第一次高潮的时间间 隔,成为高潮间隙;大潮也并不发生在溯望之日,而往往发生在 溯望后的1-3天。 从月上(下)中天时到出现第一次低潮的时间间隔称低潮间隙; 从月上(下)中天时到出现第一次高潮的时间间隔称高潮间隙; 朔望日到发生大潮的间隔天数称为潮龄(Tide age)。 潮汐还受到以下因素的影响: 1. 地形和水深;沿岸海区地理条件较大洋更加复杂 2. 受大风、气压变化(如台风)、洪水、结冰等影响 上海海事大学航海教研室 潮汐类型和潮汐术语 潮汐按其周期不同,可以分为3种类型的港口: 1.半日潮港 每个太阴日都有两次高潮和两次低潮。 两次高潮和两次低潮的高度都几乎相等,涨潮时间和落潮时间 也接近相等。我国大部分港口属于半日潮港口。 2.日潮港 在半个月中有连续1/2以上天数是日潮,而在其余日子则为半 日潮。如我国南海有许多地点(北部湾、红岛、德顺港等)。 3.混合潮港 它界于半日潮与全日潮之间。其中,对于具有半日潮的特性, 但在一个太阴日内相邻的高潮(或低潮)的高度相差很大, 涨潮时间和落潮时间也不等的港口又叫不正规半日潮港; 而在半个月中,日潮的天数不超过7天,其余天数为不正规半 日潮的港口又叫不正规日潮港。 上海海事大学航海教研室 其它潮汐术语: 平均海面(MSL:Mean sea level): 根据长期潮汐观测记录算得的某一时期的海面平均高度。 潮高基准面(T.D:Tidal datum): 观测和预报潮高的起算面,从平均海面向下度量。 潮高基准面一般与海图深度基准面(C.D)一致。 因此,实际水深等于当时潮高加上海图水深。 如两者不一致,求实际水深时,应对两者的差值进行修正。 大潮升(S.R.:Spring Rise): 从潮高基准面到平均大潮高潮面的高度。 小潮升(N.R.:Neap Rise): 从潮高基准面到平均小潮高潮面的高度。 ?潮信资料:潮信表或海图上所提供的概算潮汐的航海资料, 包括MH(L)WI、SR、NR和MSL。 上海海事大学航海教研室 上海海事大学航海教研室 平均高潮间隙(MHWI:Mean High Water Interval): 半个月或半个月的整数倍的高潮间隙的平均值。 平均低潮间隙(MLWI:Mean Low Water Interval): 半个月或半个月的整数倍的低潮间隙的平均值。 潮高(Height of Water): 从潮高基准面至某潮面的高度。 高潮高(HHW:Height of High Water): 从潮高基准面至高潮面的高度,即高潮时的潮高。 低潮高(HHW:Height of Low Water): 从潮高基准面至低潮面的高度,即低潮时的潮高。 潮差(Range): 相邻的高潮高与低潮高之差。 大潮时的平均潮差称大潮差,小潮时的平均潮差称小潮差。 上海海事大学航海教研室 中版《潮汐表》与潮汐推算 中版《潮汐表》概况 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 上海海事大学航海教研室 中版《潮汐表》各册范围 《潮汐表》每年出版一次,本年度的《潮汐表》均在上年度 提前编印出版,按地区分为六册,其中中国沿岸三册,世界 洋区三册 。 ? ? ? 第一册:中国黄海、渤海沿岸,从鸭绿江至长江口。 第二册:中国东海沿岸,从长江口至台湾。 第三册:中国南海沿岸及诸岛,包括广东、广西和 南海诸岛。 第四册:太平洋及邻近海域。 第五册:印度洋沿岸(含地中海)及欧洲水域。 。 第六册:大西洋沿岸及非洲东海岸。 ? ? ? 上海海事大学航海教研室 中版《潮汐表》主要内容 主港(Standard Port):《潮汐表》中刊载了高、低潮的 潮汐资料的港口。 附港(Secondary Port):利用和主港的差比关系和主港的 潮汐资料来推算潮汐的港口。 中版《潮汐表》主要内容 主港潮汐预报表(主表):表属区域主港每日逐时潮高和高 (低)潮潮时、潮高预报,或只刊载每日高(低)潮潮时、 潮高预报。 潮流预报表:部分区域潮流预报点的每日潮流预报。 差比数和潮信表(附表):附港与某一主港间的潮时差、潮 差比和改正数,同时还列出各港的潮汐特征数据。 平均海面季节改正表、梯形图卡等。 上海海事大学航海教研室 中版《潮汐表》使用注意事项 1 《潮汐表》表中所列潮时为当地标准时(Standard time), 我国使用北京标准时(东八时),而表中左下角注明所用 标准时,若主附港使用不同的标准时,则附港中的潮时差 已包含其差别,不必再进行修正。 2 潮高单位:第1,2,3册为厘米(cm), 第4,5,6册为米(m),负值表示潮面低于潮高基准面。 3 求实际水深时,应注意CD和TD的差别,若不一致,应予 以适当修正。 4 潮汐预报精度:正常情况下,我国沿岸潮时误差在20-30min, 潮高误差在20-30cm 上海海事大学航海教研室 中版《潮汐表》使用注意事项 实际中应注意下列情况: 寒潮、台风及其他天气剧烈变化时,潮汐预报值和实际值出入 较大,寒潮会引起减水,台风会造成增水,个别情况预报和实 际值相差1m以上。 有些日潮混合潮港,高低潮常常有较长时间的平潮时间,预报 的潮时与实际有时相差1小时以上,但潮高与实际较相符。 在江河口预报点,在汛期洪水下泄时,水位急涨。 一般利用差比关系推算的潮汐精度较低。 我国沿岸潮流预报分为两种:往复流和回转流,而第4册潮流大 多数为往复流。 还须注意,潮流预报仅仅是实际流中的潮流部分,但有些情况下, 表层海流受实际风影响较大,实际流与预报值相差较大。 上海海事大学航海教研室 中版《潮汐表》主港潮汐推算 ? 主港潮汐预报表主要内容: ? 资料格式: 站名、经纬度、日期、时区、TD、 潮时 潮高 高(低)潮潮时与潮高 时分 cm 0048 69 ? 查询方法: 0719 536 1320 150 站名―目录?资料所在页码; 1918 518 日期-相关页?潮时、潮高 例:求1984,2,23日吴淞港潮汐资料。 THW 0443 1647 HHW 296 275 TLW 0001 1204 HLW 072 101 0016(24/2) 086 上海海事大学航海教研室 中版《潮汐表》附港潮汐推算 通常利用与对应主港的差比关系来推算附港的潮汐,也可 利用潮信资料来估算潮汐。 差比数:附港相对于主港的潮时差、潮差比和改正值。 潮时差:附港和主港潮时之差的平均值。 +表示附港高低潮在主港高低潮时后发生,-表示附港高低潮 在主港高低潮时前发生。 潮差比: 半日潮港——附港平均潮差与主港平均潮差之比。 日 潮 港——附港回归潮大的潮差与主港回归潮大的潮差之比。 上海海事大学航海教研室 中版《潮汐表》附港潮汐推算 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。 可根据主港资料和主附港的差比数利用公式推算附港的 潮汐资料: 附港高(低)潮时=主港高(低)潮时+高(低)潮时差 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) (SC10cm) 或: 附港高(低)潮潮高=主港高(低)潮潮高×潮差比+改正值 (SC10cm) 上海海事大学航海教研室 中版《潮汐表》附港潮汐推算步骤 ? 1. 根据附港名查差比数表 ?附港编号、对应主港名及其编号与差比数; ? 2. 根据港口编号、月份查平均海面季节改正表 ?主附港平均海面MSL和季节改正SC; ? 3.根据主港名、日期查主港潮汐预报表 ?主港当日潮汐资料; ? 4.按相应公式计算出附港当日的潮汐资料。 上海海事大学航海教研室 中版《潮汐表》附港潮汐推算举例 例: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 059cm; 1539 328cm; 2358 059cm 上海海事大学航海教研室 中版《潮汐表》附港潮汐推算举例 高潮潮时 吴凇(2月1日) 0327 1539 潮时差 +) -0157 -0157 铜沙(2月1日) 0130 1342 ? ? ? ? ? ? ? ? 低潮潮时 1127 2358 -0221 -0221 0906 2137 低潮潮高 059 059 177 177 -118 -118 1.21 1.21 -143 -143 235 235 092 092 吴凇潮高 季改后MSL - ) 吴凇MSL上潮高 潮差比 ×) 铜沙MSL上潮高 季改后MSL +) 铜沙潮高 高潮潮高 315 328 177 177 138 151 1.21 1.21 167 183 235 235 402 418 上海海事大学航海教研室 利用潮信资料估算潮汐 利用平均高(低)潮间隙求潮时: 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: M H W S 大潮日潮高估算 高潮高=大潮升 低潮高=2×MSL-高潮高 M SL 2 大 潮 升 ( 高 潮 高 ) M SL M L W S 低 潮 高 TD 上海海事大学航海教研室 利用潮信资料估算潮汐 小潮日潮高估算 高潮高=小潮升 低潮高=2×MSL-高潮高 其他日潮高估算 低 潮 高 M SL 2 M H W N 小 潮 升 ( 高 潮 高 ) M SL M L W N TD SR-NR 高潮高=SR- (与大潮日 ? (初三、十八)相隔天数) 7.5 (SR-NR)/7为每天高潮高的变化量 低潮高近似为MSL-R/2;R/2= HHW -MSL,所以低潮高为: 低潮高=2×平均海面-高潮高 上海海事大学航海教研室 利用潮信资料估算潮汐 当地高(低)潮潮时= 当地高(低)潮间隙 +格林尼治月上(下)中天时 用月中天平均每天延迟50m的特点,按阴历日期来估算该日 月中天时刻,再用上述公式以所求月中天时刻近似代替格林 尼治月中天时计算高、低潮时,初一月中天时刻为1200, 十五月中天时刻为2400(16日0000),上半月月中天时刻为: 月中天时刻=[(阴历日期-1)*00h50m]+1200 =2400-(15-阴历日期)*00h50m THW1=(农历日期-1)×0.8+1200+MHWI THW2=THW1±1225 TLW2=TLW1±1225 TLW1=(农历日期-1)×0.8+1200+MLWI; 上海海事大学航海教研室 利用潮信资料估算潮汐 下半月月中天时刻为: 月中天时刻=(阴历日期-16)*00h50m =1200-初一前天数*00h50m THW1=(农历日期-16)×0.8+MHWI; THW2=THW1±1225 TLW1=(农历日期-1)×0.8+MLWI; TLW2=TLW1±1225 上海海事大学航海教研室 利用潮信资料估算潮汐举例 例:利用潮信资料求铜沙1984,2,23日潮汐。 查《潮汐表》附表得潮信资料: MHWI 1021 、MLWI 0445、SR 450、NR 330、MSL 260 从主表查得2月23日为阴历1月22日 月中天时刻=(22-16)*0050=0500 THW1=0500+1021=1521 TLW1=0500+0445=0945 THW2=1521-1225=0256 TLW2=0945+1225=2210 HHW=450-(450-330)/7*(22-18)=381 HLW=2*260-381=139 上海海事大学航海教研室 任意时潮高与任意潮高潮时计算 6 4 3 2 0 1 HtLW 1 2 0 TLW1 THW TLW2 TD 3 Ht 4 MSL 6 海面涨落规律 上海海事大学航海教研室 任意时潮高与任意潮高潮时计算 在实际中需要求任意时的潮高和根据潮高求对应的潮时, 方法一般有: 查表内差法: 如果表中列有整点时刻潮高,可近似将其间的变化看作是 线性变化的,即可采用线性内差来求取所需潮高或潮时。 公式计算法: 求任意时潮高: 在潮汐周期中,涨落速度是变化的,通常将它看作近似于 余弦曲线,当已知高低潮时和对应潮高时,可近似作出潮 高H随时间t变化的余弦曲线。 上海海事大学航海教研室 任意时潮高与任意潮高潮时计算 如高低潮时潮高分别为THW、TLW、 HHW、HLW,潮差R= HHW-HLW,以上 述资料画出近似余弦曲线,从图 中以MSL与H交点为圆心,半潮差 为半径作圆,过曲线上任意P作H 垂线,交圆与一点,显然随P点 的变化,角θ 也对应变化,在高 低潮中间点θ 为90度,低潮时θ 为180度,故θ 为: HtHW H= R -x 2 X= R COS 2 Ht=HtHW - H R 2 R T ? THW ?? ?180? TLW ? THW 以相邻高潮为准 上海海事大学航海教研室 任意时潮高与任意潮高潮时计算 ?? ? T ? TLW ?180? TLW ? THW R R 2 X= R COS 2 Ht HtLW H= R -x 2 以相邻低潮为准 设Δh为高潮高与P潮高之差,则P点潮高H为: H t ? H HW ? ?h ? H HW R ? (1 ? cos ? ) 2 上海海事大学航海教研室 任意时潮高与任意潮高潮时计算 设Δh?为低潮高与P潮高之差,则P点潮高H为: H t ? H LW ? ?h? ? H LW R ? (1 ? cos ? ?) 2 例:上例题中求铜沙1200时的H。 HLW 0943 125 若以高潮为基准,则 T ? THW ?? ? 180? TLW ? THW 解: HHW 1450 354 R H t ? H HW ? (1 ? cos? ) 2 229 ? 354? (1 ? cos97.76) 2 ? 220 1200? 1450 ? ? 180? ? 97?.76 0943? 1450 上海海事大学航海教研室 任意时潮高与任意潮高潮时计算 若以低潮为基准,则 T ? TLW ? ? ? ? 180? TLW ? THW ? 1200? 0943 ? 180? 0943? 1450 H t ? H LW ? ? 125? ? 220 R (1 ? cos? ?) 2 229 (1 ? cos? ?) 2 求任意潮高的潮时: 图解法: 是求任意时潮高的逆运算。 我国《潮汐表》中介绍的“等腰梯形图卡”,求任意时潮高, 英版《潮汐表》中的“求任意时潮高图”等。 上海海事大学航海教研室 潮汐在航海上的应用 海图水深 实际水深 海图水深是海图深度基准面到海底的距离,如需计算某地某一 时刻的实际水深,须求出当时的潮高H,而潮高是以潮高基准面 起算的,如CD和TD一致时,实际水深为: 实际水深=海图水深+H 而两者不一致时,应进行适当修正: 实际水深=海图水深+H+(CD-TD) 上海海事大学航海教研室 潮汐在航海上的应用 根据测深仪测得的水深 海图水深 实际水深=测深仪水深+吃水 实际水深=海图水深+H+(CD-TD) 海图水深=测深仪水深+吃水-潮高-(CD-TD) 上海海事大学航海教研室 潮汐在航海上的应用 过架空障碍物最大潮高计算 由海图图式知,输电线或江海 大桥的高度是净空高度,是平 均大潮高潮面到输电线或大桥 最低处的高度。 由平均大潮高潮面到TD的高 度为大潮升,可从附表中的潮 信资料中查得。 一般过架空输电线或江海大桥应满足以下条件: 1)主桅高+富裕高度+潮高≤净空高度+大潮升 2)最大吃水+富裕水深≤海图水深+潮高 上海海事大学航海教研室 潮汐在航海上的应用 最小潮高Hmin=最大吃水+富裕水深-海图水深 最大潮高Hmax=净空高度+大潮升-(主桅高+富裕高度) 实际灯高、山高的计算 中版海图(当地MSL): ∵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(半日潮:MHWS;日潮:HHW;无潮: MSL): ∵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 上海海事大学航海教研室 潮汐在航海上的应用 61. 某港图水深基准面在平均海面下294cm,潮高基准面在 平均海面下306cm,预计潮高300cm,港图上码头水深 5.4m,求该港的实际水深。 解: 实际水深=海图水深+H+(CD-TD) 实际水深=5.4+3.0+(2.94-3.06) =8.28 m 64. 某轮使用回声测深仪测得读数为3米,吃水为7米,当时 潮高为1米,平均海面为1.5米,潮高基准面为1.8米,求当时 的海图水深。 解: 海图水深=测深仪水深+吃水-潮高-(CD-TD) 海图水深=测深仪水深+吃水-潮高-(CD-TD) =3+7-1- (1.5-1.8)=9.3 m 上海海事大学航海教研室 潮汐在航海上的应用 69. 某水道浅滩海图水深6.0m,该地潮高基准面在平均海面下 220cm,海图基准面在平均海面下200cm,某轮吃水7.5m,安 全富裕水深0.7m,求安全通过浅滩所需潮高。 解: 最小潮高Hmin=最大吃水+富裕水深-海图水深-(CD-TD) 最小潮高Hmin=7.5+0.7-6.0-(2.0-2.2)=2.4 m 70. 某水道上空有大桥,其净空高度为24m,某轮吃水7.5m, 主桅高22m,型深9.8m,与桥的安全余量1m,该大潮升5.3m, 求可安全通过该水道的最大潮高。 解: 最大潮高Hmax=净空高度+大潮升-(主桅高+富裕高度) 最大潮高Hmax=24+5.3-(22+9.8-7.5+1)=4 m 上海海事大学航海教研室 潮汐在航海上的应用 68. 某地的潮高基准面与海图深度基准面重合,且在平均海面 下2米,该地某一山头的高程为100米,如某时该地的潮高为 0.5米,求当时该山头的实际山高为多少? 解:实际高度=图注高度+MSL-当时潮高 实际高度=100+2-0.5=101.5 m 实际高度=图注高度+SR-当时潮高(英版) 72. 海图上某地图式为干出礁(1.5),该地当日潮汐资料为: 1227 393cm;1851 122cm,求1530该障碍物上面的水深。 解: 1530时的潮高: 障碍物上面的水深: 2.67-1.5=1.17 m R H t ? H LW ? (1 ? cos? ?) 2 271 ? 122? (1 ? cos? ?) 2 ? 267 上海海事大学航海教研室 英版《潮汐表》与潮汐推算 英版《潮汐表ATT》概况 英版《潮汐表》(Admiralty Tide Tables,ATT) 共有四卷。 书号为NP201,NP202,NP203,NP204,每 年出版,包括世界各主要港口的潮汐预报。 英版《潮汐表》索引图见各卷封底,覆盖范围如下: ? NP201:英国和爱尔兰(包括欧洲水道各港); ? NP202:欧洲(不包括英国和爱尔兰)、地中海和大西洋; ? NP203:印度洋和南中国海(包括潮流表); ? NP204:太平洋(包括潮流表) 各卷所包括海区的界限见表内潮汐表界限图。 上海海事大学航海教研室 英版《潮汐表》主要内容 各卷主要由三部分组成: 第一部分:主港潮汐预报(Part ⅠTidal predictions for standard ports)。预报主港每日高、低潮时和潮高,潮高单 位均采用m。各港潮时均采用当地标准时,并在每页的左上 角用“TIME ZONE X X X X”注明。 第一卷还有一些主要港口的逐时潮高预报(Part Ia Hourly height predictions);第三、四卷还有潮流表(Part Ia Tidal stream tables), 载有潮流日变化很大的重要海峡和水道的潮流资料,对于具有半 日潮性质的潮流的地方,其潮流的推算可以参考适当主港的印在 海图上的潮流资料进行。 上海海事大学航海教研室 英版《潮汐表》主要内容 第二部分:用以预报附港潮汐的潮时差和潮高差(Part Ⅱ Time and height differences for predicting the tide at secondary ports)。 表中列出主港(用黑体字印刷)和附港编号(No.)、潮时差(time differences)、潮高差(height differences),每两页的右下页还印 有平均海面季节改正(seasonal changes in mean level),表后有注 意事项(NOTES),以便用这些资料求取附港的潮时和潮高。 第三部分:调和常数(Part Ⅲ Harmonic constants)。这部分 提供了编号,地点,平均海面,四个主要分潮(M2,S2,K1, O1)的调和常数:振幅(H)和迟角(g),浅水改正(S.W corrections)数据;每两页的右下页还提供了平均海面和调和 常数的季节改正(seasonal changes in mean level and harmonic constants);以便利用简化的调和常数法预报潮汐。 上海海事大学航海教研室 英版《潮汐表》主要内容 其他内容 Index to standard ports(最前页)——主港索引 Geographical index (书末,主港名黑体字) ——地理索引 Diagrams for finding the height of the tide at times between high and low water——求任意时潮高曲线图 Supplementary tables——辅助用表 改正资料 (补遗和勘误表+英版ANM年度摘要No.1号 ) 上海海事大学航海教研室 英版主港潮汐推算 可从“主港索引”查得所求港潮汐预报资料在表中的页数, 然后翻到此页,即可查到所求日的高、低潮时和潮高,还可 查得第一卷部分主港的逐时潮高。 如船时与表列区时不一致,则应进行改正。 Port name-Geographical Index?Page number; or: Port name-Index to standard port ?Page number; Date-relative page?Times and heights of high and low waters. 上海海事大学航海教研室 英版附港潮汐推算 计算公式 附港高(低)潮时=主港高(低)潮时+高(低)潮时差 附港潮高=主港潮高-主港平均海面季节改正 +潮高差+附港平均海面季节改正 计算时,首先在“地理索引”中查取附港的编号,根据编号在 “用以预报附港潮汐的潮时差和潮高差”表中查取该附港的主港、 潮时差、潮高差和主、附港的平均海面的季节改正;然后根据 得出的主港名称在“主港潮汐预报”表中查取主港相关的高、低 潮时和潮高。从而利用式(1)和式(2)求出附港的潮汐。 计算时应注意全部四卷中的表列潮高差、第一卷各港和第二卷 的欧洲港口表列潮时差需经内插求取。 上海海事大学航海教研室 潮高差、潮高差内差计算 94. 某主港高潮潮高4.0m,查得潮高差资料如下: MHWS MHWN MLWN MLWS 主港 3.5 2.5 1.4 1.0 (m) 附港潮高差 +0.6 +0.4 +0.4 -0.4 求附港潮高差。 解: 高潮潮高4.0m 0.6+(4.0-3.5)/(3.5-2.5)*(0.6-0.4)=0.6+0.1=0.7 m 或 0.4+(4.0-2.5)/(3.5-2.5)*(0.6-0.4)=0.4+0.3=0.7 m 上海海事大学航海教研室 潮高差、潮高差内差计算 96. 已知主港高潮时为0913,且主附港潮时差资料为: Time Difference High Water Low Water 0000 0600 0000 0600 主港: and and and and 1200 1800 1200 1800 附港潮时差:-0030 -0050 -0020 -0015 则求对应该主港高潮时的附港潮时差。 解: 主港高潮时为0913 1200 0600 -0050 -0030 -0050+(0913-0600)/(1200-0600)*(-0030+0050) =-0050+0011=-0039 上海海事大学航海教研室 英版《潮汐表》附港潮汐推算举例 例:试求英国Coverack港1998年5月1日高、低潮时、潮高。 解: 根据该港的位置,应使用英版《潮汐表》第一卷推算潮汐, 具体步骤如下: 从“地理索引”中查得Coverack的编号为4,根据该编号在 “用于预报附港潮汐的潮时差和潮高差”表中查得资料如下: 上海海事大学航海教研室 上海海事大学航海教研室 英版《潮汐表》附港潮汐推算举例 潮时差:由于当主港低潮发生在0000和1200时,附港的低潮时 差为-0020,当主港低潮发生在0600和1800时,附港的低潮时差 为-0015,所以主港低潮时为0258所对应的附港潮时差为: 0258 ? 0000 ? ??? 0015 ? ? ?? 0020 ?? 潮时差=(-0020)+ 0600 ≈-0018 ? 0000 主港低潮时为1518所对应的附港潮时差为: 1518 ? 1200 ? ??? 0015 ? ? ?? 0020 ?? 潮时差=(-0020)+ 1800 ≈-0017 ? 1200 同理可求出主港高潮时0913和2119所对应的附港的高潮时差均为 -0039。 潮高差的求取方法和潮时差的求取方法一样,本题中潮高差的 情况简单,目视可以看出潮高差均为-0.2m。 上海海事大学航海教研室 上海海事大学航海教研室 潮流推算 实际流一般由潮流和海流组成。在沿岸航区潮流影响远大于 海流的影响,故可将潮流近似看作实际流。 潮流的发生与潮汐是同时发生的,其变化周期与潮汐的周期 也大致相同。其流速的大小与潮差成正比,即大潮时流速最大, 小潮时流速最小。 潮流分为往复流(Reverse tidal stream)和 回转流(Rotary tidal stream)。 沿海地区因受地形影响,潮流以相反的两个方向交互流动, 称为往复流。 涨潮时,海水从外海向内海流动,为涨潮流;反之,落潮时, 海水从内海向外海流动,为落潮流。 在潮流由涨到落或由落到涨时,流速接近于零,此时称为转流, 也称为平流或憩流(Slack water),其中间时刻称为转流时间 (Slack time)。 上海海事大学航海教研室 海图图式中,以带半边羽尾的箭矢表示 涨潮流流向,而不带羽尾的箭矢表示落 潮流流向,而箭矢上的数值表示流速, 单位节,如仅注明一个数值表示的是该 处大潮时的最大流速;如注明两个数值, 则分别表示小潮日和大潮日的最大流速。 往复流的推算 涨潮流 2kn 落潮流 1kn-2kn 1. 根据“潮流预报表”推算当时的流向、流速 中、英版《潮汐表》中,均包含有某些水域的“潮流预报表”, 其中列出了日期和每天的转流时刻、最大流速及其发生的时 间,其最大流速前的“+”、“-”号表明了最大流速发生时的流 向,在每页表上均注明了“+”、“-”所代表的流向。 上海海事大学航海教研室 例.根据摘录的某地7月16日的潮 流资料,求0600的流向、流速。 解:根据转流时间、最大流速及 其发生时间、“+”、“-”号 表示的流向等数据作出当天潮流 随时间的变化曲线Kn。 同样,也可用计算法求任意时刻 的流向、流速。假设欲求任意时 刻t的流速,则根据与时刻t最接近 的最大流速及其发生时间和转流 时间的那条余弦曲线,计算t时刻 的流速,即 t ? Tm Vt ? Vm cos( ? 90?) TS ? Tm 上海海事大学航海教研室 往复流每日最大流速 2. 根据航用海图上的往复流资料来推算流速 因潮流的流速与潮差成正比,故半个太阴月中每天的最大流速 也不同。 在大潮日前后一二天内,可用大潮日的最大流速作为当天的 最大流速,而在小潮日前后一二天内,可用小潮日的最大流 速作为当天的最大流速;其余日期可用大、小潮日的平均流 速作为当天的最大流速: ? 新月(朔)/满月(望)后连续5日内: 当日最大流速=大潮日最大流速 ? 上弦/下弦日起连续5日内: 当日最大流速=小潮日最大流速 ? 其它日: 当日最大流速=平均最大流速 =(大· 大流速+小· 大流速)1/2 ? 大· 大流速· 3/4 ? 小· 大流速3/2 上海海事大学航海教研室 半日潮港任意时流速估算 对于半日潮港一天中流速的变化,可认为涨潮流和落潮流的 时间均约为6 h,这样可运用l,2,3,3,2,1的简谐运动规律, 估算任意时潮流的流速,方法为: ? ? ? ? ? ? 转流后 1h :平均流速 = 当日最大流速· 1/3 转流后1h-2h:平均流速 = 当日最大流速· 2/3 转流后2h-3h:平均流速 = 当日最大流速· 3/3 转流后3h-4h:平均流速 = 当日最大流速· 3/3 转流后4h-5h:平均流速 = 当日最大流速· 2/3 转流后5h-6h:平均流速 = 当日最大流速· 1/3 上海海事大学航海教研室 半日潮港任意时流速估算 106. 某河口大潮日最大流速4kn,求小潮日涨潮第三小时内 平均流速。 解: 先求小潮日该处的最大流速: 4kn*1/2=2 kn 转流后2h-3h:平均流速 = 当日最大流速· 3/3 小潮日涨潮第三小时内平均流速:2kn*3/3=2kn 110. 半日潮港,涨潮流箭矢上标注4kn,求该处小潮日涨潮 流第二小时内的平均流速。 解: 先求小潮日该处的最大流速: 4kn*1/2=2 kn 转流后1h-2h:平均流速 = 当日最大流速· 2/3 小潮日涨潮流第二小时内的平均流速:2kn*2/3=4/3kn 上海海事大学航海教研室 回转流及其推算 在有些海区,流向不断变化的潮流,称为回转流。 对于半日潮,约12h25m回转一周(360度); 全日潮,约24h50m回转一周(360度)。 涨落潮之间一般无明显的憩流现象。 在航用海图上,回转流图式主要有两种。 一为海图上的潮流图,中心地名表示的是以主港的潮汐为基准, 箭头方向为流向,旁边数据为大潮和小潮时的最大流速, 0表示主港高潮时,阿拉伯数值1、2、3……分别表示主港前 第一、二小时……,罗马数值I、II……表示主港后第一、二 小时的潮流矢量。 上海海事大学航海教研室 上海海事大学航海教研室 另一用A、B或1、2等图式, 表示该处资料在海图空白处 潮流表中列出,可对应相应 的符号,查取回转流资料。 上海海事大学航海教研室 当船航行于某潮流预报点附近时,首先应查取所对应主港的 高潮时,再根据当前航行时刻确定是在主港高潮前或后第几 小时,查回转流图或潮流表,确定当时的流向,流速的确定 与往复流的方法相似。 如回转流或潮流表上未注明主港,可选用附近主港进行推算。 112. 回转流图中,矢端数字“0”的箭矢表示: A. 主港低潮时的流向 B. 主港高潮时的流向 C. 主港转流流速为0 D. 当地转流流速为0 113.在回转潮流图式中心的地名是: A. 该处的地名 B. 附港 C. 主港 D. 该海图的图 名 114. 回转潮流图中, 矢端注有数字“II”的箭矢表示: A. 主港高潮前2小时的流向 B. 主港高潮后2小时的流向 C. 该处高潮前2小时的流向 D. 该处高潮后2小时的流向 上海海事大学航海教研室

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