基础海洋学第6章-潮汐2
海洋学知识点资料
海洋学知识点资料1、海洋学研究内容既有海水的运动规律、海洋中的物理、化学、生物、地质过程及其相互作用的基础理论，也包括海洋资源开辟、利用以及有关海洋军事活动所迫切需要的应用研究。
1、地球自转偏向力—科氏力的特点？只改变物体运动方向别改变物体运动速度，北半球偏向力向右，南半球偏向力向左除赤道外的运动物体受到该力作用。
2、地球的圈层结构？地核、地幔、地壳、岩石圈、生物圈、水圈、大气圈【对流层，平流层，中间层，热层，散逸层】3、海洋固有的形态特性？广漠而有垠，连通又阻隔，深又浅4、海和洋的划分及特征？洋：远离陆地，受陆地妨碍小，面积大，水深（2-3km），有独立潮波系统，底质为软泥，红黏土。
海（54）：靠近陆地，受陆地妨碍大，面积小，水浅，无独立潮波系统，底质为陆屑。
5、构造学讲的三个时期？大陆漂移，海底扩张，板块（12）构造6、现代海岸带包含几部分——潮上下间带？潮上带，潮间带，潮下带【海岸，海滩，水下岸坡】7、海底地形包括哪些部分——架坡基？大陆边缘，大洋中脊，洋盆，稳定型大陆边缘【大陆架，大陆坡，大陆基】1、海水组成：热胀冷缩性质水，无机盐，有机物，悬浮物【纯水】4℃以上满脚热胀冷缩性质，4℃以下别满脚。
低于4℃有利于水分子缔合2、海水盐度（35‰）定义：进展历程（1）1000g水中所包含的溶质总质量（2）测定海水的氯度（电导率）与标准海水的比值（3）样品与KCI的电导率之比3、海水的热力性质：比热，位温，位密等（1）海水比热>空气（2）位温：某一温度海水绝热上升到海面时的温度（3）位密：位温下的密度4、海水状态方程描述海水密度与温、盐、压等理化特征参量之间关系的数学表达式.5、海冰的分类新冰，尼罗冰，初期冰，一年冰，多年冰。
6、海冰与气候变化的关系在结冰的过程中，气温越低，结冰速度越快，冰层厚度进展越厚，被包围在其中的卤水越多，海冰的盐分越高；冻结前海水的盐度越高，海冰的盐度也许也高。
在南极大陆附近海域测得的海冰盐度高达22～23。
航海学潮汐与潮流课件
潮汐的形成是一个复杂的过程，除了天体引力对其产生影响。这些因素相互作用，导致地球上不同地 区的潮汐特征各不相同。
03
潮流的形成原理
地球自转与潮流
地球自转导致地转偏向力，引 起海水在运动过程中产生旋转
，形成潮流。
由于地球自西向东自转，赤 道地区的水流方向与地球自 转方向相同，而高纬度地区
海洋科学研究
潮汐与潮流的研究对于深入了解地球气候系统、全球变化等方面 具有重要意义，有助于推动海洋科学的发展。
THANKS
感谢观看
02
潮汐的形成原理
天体引力与潮汐
总结词
天体引力是潮汐形成的主要因素，月球和太阳的引力作用对地球上的水体产生 周期性的拉伸和压缩，导致潮汐现象的产生。
详细描述
月球和太阳对地球的引力作用在地球上的水体（海洋、湖泊等）产生周期性的 拉伸和压缩，形成潮汐现象。这种引力变化导致水体在不同位置产生不同的水 位涨落，形成潮汐。
海洋水体流动与潮流
01
02
03
04
海洋水体的流动受到多种因素 的影响，包括风、地转偏向力
、海水温度和盐度等。
风力作用是形成潮流的主要因 素之一，风力推动海水产生运
动，形成潮流。
地转偏向力对海洋水体的流动 产生影响，使水流方向发生偏
转，形成潮流。
海水温度和盐度对海洋水体的 密度和流动性产生影响，从而
02
在制定航行计划时，应充分考虑潮汐和潮流的影响，采取必要
的安全措施，确保航行安全。
潮汐与潮流的预报
03
利用现代科技手段获取潮汐和潮流的实时数据和预报信息，为
航行提供决策依据。
06
航海学潮汐与潮流的未来发展
潮汐与潮流的研究现状
海洋潮汐课件
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引潮力 与
引潮力势
• 特点：引潮力为矢量、引潮力势为标量
• 引潮力与引潮力势的关系：
U U U FX ; FY ; FZ X Y Z F gr adU
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2。为什么要研究海洋潮汐？ • 海洋潮汐在军事上.海洋工程上.科研上等各个 方面都存在及其重要的意义。随着现代利用海 洋和开发海洋的需要对海洋潮汐有深刻的了解 和认识。（举例） • 众所周知，海道测量是在运动的海面上进行的。 测量载体利用测深仪器或其他测深工具在测深 时，在同一地点不同的时刻得到的水深值是不 同的值。这主要是载体在运动的海面上受到各 种因素的影响，特别是海洋潮汐的影响。如何 获取稳定的水深值，供使用着使用而不产生误 解，是我们海道测量人员工作中一项重要工作。 所以，需要系统地学习它。
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３. 海洋潮汐研究的内容与方法？ 本书学习的主要目的是； 研究，了解潮汐运动的规律，掌握其规律 性。
本书学习的主要内容是： 进行潮汐分析和预报 计算深度基准面 求取水位改正值 绪论结束
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第一章 潮汐和潮流现象及其 观测
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1.描述潮汐现象的有关术语？
潮高 潮高（低）潮 、涨（落）潮 、 平潮与潮时 、 潮差与周期、涨（落）潮时间 、月中天 高（低）潮 间隙
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2.引潮力
EM r F o r2 r
万有引力定律（牛顿1687年） 地、月相对运动与惯性离心力
E X
r
M
公共质心：
当两个物体当为一个物体时，其质心为公共质心，地 --月公共质心，地-日公共质心。
【精品】航海潮汐课件(可编辑
157 135 081 116
• 潮高的季节改正数
00 0 0
• 附港和歌山1／8-94潮高
157 135 081 116
• 潮信资料包括：平均大（小）潮升、平均高（低） 潮间隙和平均海面。利用潮信资料可以大致概算 高、低潮时和潮高。
• ①当地高（低）潮时=当地高（低）潮间隙十 格林尼治月上（下）中天时
• ②用潮升估算潮高
• 平均大潮高潮高=大潮升
• 平均大潮低潮高=2×平均海面-大潮升
• 平均小潮高潮高=小潮升
• 平均小潮低潮高=2×平均海面-小潮升
•
所求日的潮高可以根据大潮日至小潮日约间隔
7.5天和所求日期与大（小）潮日期的关系内插求取：
• 所求日高潮潮高=大潮升- 大潮升 小潮升
•
×（所求日与大7潮.5日相隔天数）
• 当不知道格林尼治月上（下）中天时间时，对 于半日潮港，可用下述方法近似求取月中天时间：
• 上 半 月 ： 月 上 中 天 时 = （ 农 历 日 期 -1 ） ×0.8+1200
• 月下中天时=月上中天时±1225
• 下半月：月上中天时=（农历日期-16）×0.8
• 月下中天时=月上中天时±1225
•
• 主港吴淞1／5-94潮时 2313
• 潮时差 0221
• 附港铜沙1／5-94潮时 2052
• • 主港吴淞l／5-94潮高
116 • 潮差比
1.21 • 附港铜沙未改正的潮高
140 • 改正值
高潮时 低潮时 0349 1618 1203 +） -0157 -0157 -0221 -
0152 1421 0942 高潮潮高 低潮潮高
航海潮汐课 件
基础海洋学第6章-潮汐1
x R E
第三节 引潮力
月球引力
D
A M
E
B
C
第三节 引潮力
月球引力 惯性离心力
A M
D
E
B
C
第三节 引潮力
月球引力 惯性离心力 月引潮力
D
地心： 地面：
A M
E
B
C
第三节 引潮力
二、引潮力公式
P点的引潮力F:
F＝fpm（月球引力）＋fcm（公转离心力）
• 其量值与天体的质量成正比，与天体到地球中心距 离的3次方成反比。月球的引潮力是太阳的2.17倍。
第四节 平衡潮
2、潮汐静力理论 1）理论假定：地球为一个圆球，表面被等深海 水覆盖；海水没有粘质性、没有惯性；海水不受 地转偏向力、摩擦力的作用。 2）基本思想：考虑引潮力后的海面变成了椭球 形。由于地球的自转，地球的表面相对于椭球形 的海面运动，这就造成了地球表面上的固定点发 生周期性的涨落而形成潮汐。 3）结论：潮汐类型与纬度密切相关。赤道－半 日潮，两极－全日潮
基础海洋学
Fundamental Oceanography
第七章 潮汐
第一节 潮汐现象
潮汐现象是指海水在天体（主要是月球和太 阳）引潮力作用下所产生的周期性运动， 习惯上把海面铅直向涨落称为潮汐（“潮” 指白天海水上涨，“汐”指晚上海水上 涨），而海水在水平方向的流动称为潮流。 一、潮汐要素 • 潮位高度、时间，平潮－高潮时、停潮 －低潮时，涨潮时、落潮时，高潮高、低 潮高、潮差。
第一节 潮汐现象
大潮 潮差
小潮 潮差
第二节 与潮汐有关的天文学知识
一、某些天文学的基本概念
海洋学教案
《海洋学》教案绪论一、海洋学及其分类（一）海洋学的定义海洋学是研究海洋中物理、化学、生物、气象、地质及其他过程和现象的发生、发展、演变规律及其开发利用和保护的学科。
海洋学又称海洋科学，属于地球科学体系。
地球科学是由众多分支及相关学科组成的复杂的科学体系，主要包括地理学、地质学、大气科学、海洋科学、水文科学及固体地球物理学等。
（二） 洋学的对象及内容研究对象：海洋。
包括海水、溶解或悬浮于其中的物质、生活于海洋中的生物；海洋的上边界，即海面及其上大气边界层；海洋的侧边界，包括河口和海岸带等；海洋底边界，包括海洋沉积和海底岩石圈。
研究内容：海水运动规律、海洋中物理、化学、生物、地质过程及其相互作用的基础理论；海洋资源开发利用、海洋环境监测、保护和治理等。
（三） 洋学的分类基础性学科分支：物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学、海洋地质学等。
应用性学科分支：渔业海洋学、海洋生态学、卫星遥感海洋学、海洋声学和光学技术及应 用、工程海洋学、环境海洋学、海洋环境监测和预报等。
二、海洋空间特点及其与环境的相互作用（一） 洋空间特点海洋空间上有以下特点：（1）无界与有界；（2）通达与阻隔；（3）深厚与浅薄（二）海洋环境的相互作用海洋环境的相互作用表现在以下几个方面：（1）海洋-大气相互作用；（2）海洋-海底相互作用：（3）海洋-陆地相互作用：（4）海洋-天体相互作用海洋通过海面与大气底层相接触，从而海水和大气通过海面不断发生相互作用，这种相互作用是通过物质、动量和能量的交换输送来实现的。
上层海水通过海面接受来自太阳的辐射能；低层大气又从海面获得能量（热量），形成大气环流；大气环流将部分动量输送给上层海水，并促成上层海洋环流形成。
上述过程中，通过水分的蒸发、凝结和降水，海洋和大气之间又不断发生水分的交换，从而形成全球的水分循环。
海洋通过海底与海底岩石圈相接触，从而海水和海底岩石圈通过不断发生相互作用，这种相互作用是通过物质、动量和能量的交换输送来实现的。
海洋学导论6(波动)
2、波群 两列振幅相等，波长与周期相近，传播方向相同的正 弦波叠加后，波动振幅由小到大（0→2a）又由大到 小（2a→0）形成群集分布，称为波群。
深水波的群速为波速的一半，浅水波的群速与波速相等。
第三节：有限振幅波
第六章：海洋中的波动现象
第一节：概述
一、波浪要素
பைடு நூலகம்
二、海洋中的波浪
深水波、浅水波
前进波、驻波
波浪的分类
表面波、内波 风浪、涌浪、地震波
第二节：小振幅重力波
小振幅重力波，亦称正弦波，是一种简单波动。指 波动振幅相对波长为无限小，重力是其唯一外力的 简单海面波动。 一、波形传播与水质点的运动 频散 关系
波动具有动能和势能 在一个波长内，总能量为 其中，动能与势能相等
（三）正弦波的叠加 1、驻波：
（1）随着时间的变化，在 这些点称为波腹
时，波面具有最大的
铅直升降，其值为2a，即合成前振幅的2倍，
在 处，波面始终无升降，这些点称为波节 在波节与波腹之间的波面升降幅度均在0~2a之间
随着时间的变化，波节两侧的波面一侧上升，另一侧 下降，在 时，波面ζ ≡0 波面水平
一、风浪成长与风时、风区的关系 1、风时：指状态相同的风持续作用在海面上的时间 2、风区：指状态相同的风作用海域的范围
习惯上把从风区的上沿，沿风吹方向到某一点的距离 称为风区长度，简称风区
最小风时：在定长风的作用下，对应于风区内某点，风 最小风区：当实际风时一定时，对应于某一风区长度 浪达到定常状态所用的时间是一定的，这段时间称为最 内的波浪达到定常状态，此一风区长度称为最小风区。 小风时
基础海洋学第6章-潮汐2概要
潮汐发电
• 潮汐发电的原理，和一般水力发电完全相 同，就是利用海水涨落及其造成的水位差， 来推动水轮机，水轮机再带动发电机发电。 发电站的布置型式通常有三种：
–单程式（涨潮时把海水放进贮水池，利用 涨潮时池内外落差进行发电） –双程式（贮水池蓄水时和放水时都进行发 电） –连程式（采用多个贮水池进行连续发电）。
浙江省温岭的江厦潮汐电站 法国朗斯潮汐电站
国外已投运或设计中的潮汐发电站
国家或地区 法国 英国 地点 朗斯 塞泣河口湾 默西河口湾 斯特兰福德湾 香农河口湾 卡奇湾 加露林湾 巴冈加 尼克湾 坎伯兰湾 魁北克湾 安纳波利斯罗尔 伦博夫斯基 缅珍斯卡亚 品仁 装机容量(兆瓦) 年发电量(万兆瓦· 小时) 机组(台) 潮差(米) 240 7200 620 210 318 600 480 30 2220 1147 4028 20 400 15000 87000 4.8 1300 120 53 71.5 160 120 5.5 550 342 1260 5 5000 20000 24 230 21 30 30 43 32 2 80 37 106 1 800 8 9.3 6.7 3.1 3.8 5.2 4.6 4.1 7.8 10.5 12.4 6.7 9 13.5
第六节 风暴潮
二、分类
按照诱发风暴潮的大气扰动的特征分类： 1、热带风暴(热带气旋)：夏秋季常见，一般伴有 急剧的水位变化。 三个阶段：先兆波－主振阶段－余振 2、温带气旋：主要发生于冬春季节，水位变化是 持续的而不是急剧的。 3、风潮（wind surge）：渤、黄海特有的，发生 于春秋过渡季节。水位变化持续而不急剧。
潮汐的观测手段
1. 验潮井：竖管，侧向水平进水口，布设仪器： 浮筒式：与圆轴（变速系统：轴大小有限，与潮差有 关),记录纸、笔、随时间的拖动系统相连。 压力式验潮仪：（可直接在外海船上使用）压力变化 反映水位，有三种：
航海学(潮汐、航标、资料、航法)PPT精选文档
月引潮力
太阳引潮力
❖ 太阳引潮力和月引潮力相互叠加 ❖ 高潮最高，低潮最低->大潮（END）
太阳
16
上弦/下弦时潮汐现象
❖ 月引潮力与太 阳引潮力部分 抵销
上弦月 小潮 太阳潮椭圆体
❖ 高潮最低，低
潮最高->小潮
（END）
太阳引潮力
地球
月引潮力
太阳
月潮椭圆体
下弦月
17
潮汐半月变化规律
❖
新月(朔)->上弦->满月(望)->下弦-> 新月
A1
E1
G
M1
33
地球的平动运动2
月球：M2 地球：E2 A点：A2
M2
A1
E1
G
A
M 1
2
E2
34
地球的平动运动3
月球：M3 地球：E3 A点：A3
M 3
E1
M2
A
A
3
1
E3
G A2
M1
ห้องสมุดไป่ตู้
E2
35
地球的平动运动4
月球：M4 地球：E4 A点：A4
M 3
E1
M2
A4
E 4
A
A1
3
E 3
G A
M1
（END）
A4
P
A3
A2 E
13
潮汐周日不等
成因：0 且 0
现象： ➢ 0 ：
D1
M
Z 1
• 两次HW(LW)潮高不等； Q 1
• 涨(落)潮时间间隔不等；
PN
L D2 Z
3
Z2
Q
Q3
2
海洋科学导论 第六章：海洋中的波动现象
海水运动形成的内浪
Internal waves forming as seawater moves through the Strait of Gibraltar into the
Mediterranean Sea
第六章：海洋中的波动现象
6.3 .6 孤立波
浅海中存在的波形在传播过程中保持不变的非周期性波动 的波，称为孤立波。
其波面全部位于静水面以上（或以下）。如近海潮波侵入 河口后具有类似孤立波的性质。
海洋科学导论 6.3 .6 孤立波
第六章：海洋中的波动现象
§ 6.3 有限振幅波动
第六章：海洋中的波动现象
海洋科学导论
§ 6.4 海洋内波
第六章：海洋中的波动现象
海洋科学导论
§ 6.4 海洋内波
海洋内波存在的前提
是发生在密度稳定层化的海水内部的 一种波动
最大振幅出现在海洋内部
波动频率介于惯性频率和浮性频率之间 1752年
其恢复力在频率较高时主要是重力与浮力的合力（称为约 化重力或弱化重力），当频率低至接近惯性频率时主要是 地转科 氏惯性力，所有内波也称为内重力波或内惯性—重 力波。
海洋科学导论
第六章：海洋中的波动现象
主 要 内 容 ： 2学时
1 . 概述 2 . 小振幅重力波 3 . 有限振幅波动 4 . 海洋内波 5 . 开尔文波与罗斯贝波 6 . 风浪和涌浪
海浪怎么产生？
无风不起浪----风浪：一直处在风作用下的海浪 无风三尺浪----涌浪：风停止、减弱、转向时的海浪
海浪是由风引起的表面重力波
内波的发现——“死水现象”
海洋科学导论 第六章
垂直引潮力
Fv=
k M cos( ) - k M cos
x2
D2
水平引潮力
Fh=
M k sin( )
x2
M -k
D2
sin
Fv
KMr D3
(3cos2 -1)
Fh
3 2
KMr D3
sin2
K g r2 E
Fv
g
M E
r3 D3
(3cos 2 -1)
Fh
3 2
一、潮汐要素
平潮、停潮——高潮和低潮的海面，持续不涨不落的状态 高潮时、低潮时——平潮、停潮的中间时刻。
涨潮—— 海面由低潮到高潮的上升过程 落潮—— 海面由高潮到低潮下降的过程
涨潮时—— 涨潮所需要的时间 落潮时—— 落潮所需要的时间
平均海平面 多年平均海平面(18.6年)：海平面 1959年9月：我国采用“黄海平均海平面”(黄海零面) 作为全国大地高度的起算面。 1987年5月：改用“1985国家高程标准”作为起算面， 青岛验潮站27年观测的潮位平均值。 海图基准面： 我国1956年以后，采用理论深度基准面。
第六章、潮 汐
学习目的
潮汐作为海水的周期性运动与人类与海洋生物密切 相关。
通过该章学习，应该了解潮汐的一些基本要素； 掌握用来解释潮汐现象的平衡潮理论和潮汐动力理论的 基本思想；能够运用潮汐理论定性解释一些常见的潮汐 现象，认识潮汐运动的一些基本规律，了解中国海潮汐 和潮流的基本特性。
第六章、潮 汐
二、潮汐椭球与潮汐现象 1、半日周期潮
A1
A2
A
A3
月赤纬=0
分点潮 赤道潮
2、潮汐的日不等现象和日周期潮
经典：海洋科学导论-第六章：海洋中的波动现象
2）浅水波（Shallow Water Wave）：当水深小于波长的 二分之一时（d＜1/2λ），称为浅水波，这类波要影响到海底。
第六章：海洋中的波动现象
海洋科学导论
§ 6.2 小振幅重力波
海洋科学导论 6.1 .3 波浪分类
§ 6.1 概 述
风浪的波面不 对称，在强风下浪 花翻滚。
海上风成的重力波 Wind-generated gravity waves at sea
第六章：海洋中的波动现象
海洋科学导论
§ 6.1 概 述
6.1 .3 波浪分类
4）涌浪（Swell）属长波，风浪离开起浪区，或起浪区风已 平息，受低气压影响，原风浪向四周传播，可达很远。
第六章：海洋中的波动现象
海洋科学导论
§ 6.2 小振幅重力波
6.2 .1 波形传播与水质点的运动 破浪（Breaking Wave）
由于底摩擦作用，随着水深不断变浅，波峰处水质点的前进 速度将大于波谷处水质点向后运动速度，这样水质点运动的椭圆 轨迹将受到破坏，当水深等于波高1.3倍时；波浪将发生倾倒， 形成破浪。
海啸
第六章：海洋中的波动现象
海洋科学导论 6.1 .3 波浪分类
§ 6.1 概 述
潮波
第六章：海洋中的波动现象
海洋科学导论 6.1 .3 波浪分类
§ 6.1 概 述
在大浪顶面风成的波纹 Wind-generated capillary waves at top of larger waves
第六章：海洋中的波动现象
在海面时，z = 0，则水质点的速度分量为：
海洋知识-第6章
第6章海底世界大洋深处的脊梁在我们居住的地球上，哪里是人迹罕至的地方？是南美洲的原始森林？是神秘的南极大陆？还是潜伏在海洋中的大片山区。
它们座落在充满高压与黑暗的海洋深渊里，人类要想涉足，比登月飞行还难。
即使阳光再明媚，水下200米是伸手不见五指，漆黑一团；风浪再险恶，深海依然是一片宁静的世界。
一般人会把海洋想像成一个无与伦比的大水盆，大陆架是盆沿，大陆坡是盆帮，深海平原是盆地。
然而，这盆底不是空旷的一马平川。
在那茫芒的海底，矗立着蜿蜒的群山，好像一条静卧的巨龙，头部伸进北冰洋，前身纵贯大西洋，龙腰插入印度洋，后尾甩向太平洋，绵延曲折长达数万公里，盘踞了地球1／4的表面积。
这条“巨龙”被地学家称之为“大洋中脊”，那巨大的大海海底山脉，连续分布于上述四大洋中。
且不说这条世界上最长的山脉如果标志在地图上，该有何等壮观，就是它的“一鳞半爪”，恐怕也要比亚洲的喜马拉雅山更加巍峨，比欧洲的阿尔卑斯山更加险峻，比非洲的肯尼业山更加壮丽，比美洲的安第斯山更加威严。
这海底群山之中，最赫然醒目的莫过于“海洋中脊”中的大裂谷了。
在海洋中脊这“巨龙”的脊背上，张开着一道裂痕。
这裂痕与山脉平行。
裂口达—1～20公里宽，犹如巨人用板斧猛砍地壳留下的痕迹。
70多年前，德国科学家魏格纳发现世界上许多大陆的边缘轮廓都相互呼应，一边凸出来，另一边就凹进去，形态十分吻合。
特别是大西洋两岸的非洲和南美洲，把南美洲镶嵌在非洲西岸的几内亚湾，正好形成完整的一块大陆。
这个现象深深地打入了当时已是气象学家的魏格纳的脑际，于是他将全部精力投入地质学和探险活动之中，并且大胆地提出了一个大陆漂移学说。
魏格纳认为，二三亿年前，地球上只有一块完整的大陆，称之为泛古陆；大陆周围的海洋连成一片，被称为泛大洋。
大约1．8亿年前，泛大陆开始分裂漂移，形成南北两块大陆；北边的一块包括现在亚洲、欧洲和北美洲；南边的一块包括现在的南极洲、非洲、南美洲、大洋洲和印巴次大陆。
《海洋科学导论》第6章潮汐
2020/7/24
与潮汐有关的天文学知识
北天极
秋分点
b Earth 春分点 a
南天极
2020/7/24
赤纬、时角和天顶距
沿天体时圈从天赤道至天体的弧 度称为该天体的赤纬(相当于地理 纬度)，用d表示，范围0~±90°， 向北为正、向南为负；
秋分
j
E
d
r 春分
Z
M
T Z’ M’
2020/7/24
南天极
平衡潮
平衡潮潮高
z1与cosT成比例，表示在24太阴时内变化一 个周期，且月上中天时(T=0)最大，月下中天 时最小，故z1代表日潮；由式可知，日周期部 分随赤纬的增大而增大，赤纬为零时，日周 期部分为零。
z2与cos2T成比例，表示在24太阴时内变化 两个周期，且于月上、下中天时均出现最大
在天球上，通过南、北天极和天顶 (或天底)的大圆称为天子午圈； 通过南、北天极和天体的大圆称为 天体时圈；
通过天顶、天底和天体的大圆称为 天体方位圈。
与潮汐有关的天文学知识
天体视运动
以地球为中心，仰望天空，取任意长为半径的假想球 体称为天球，而太阳、月球....等统称为天体，天体 之真实运动反映在天球上的运动情形便叫做视运动。
潮汐现象
潮汐要素
潮汐要素主要包括： ➢涨潮、高潮、平潮（涨平）、高潮时、高潮高、涨潮时； ➢落潮、低潮、停潮（落停）、低潮高、低潮时、落潮时； ➢潮差、高潮间隙、低潮间隙。
2020/7/24
潮汐现象
潮汐类型
正规半日潮：在一个太阴日(约24时50分)内有两次高潮和两次低潮，且 涨、落潮时及涨、落潮差分别几乎相等。相应港口则为正规半日潮港。
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一条与潮波传向相同的直线各 绕无潮点反时针旋转 地同时达到高潮
沿潮波方向看右岸大于左 湾顶大，湾口小
岸边大，中间小
潮差 岸，不存在无潮线
存在无潮线（距湾顶λ/4处） 存在无潮点
第六节 风暴潮
一、定义
• 风暴潮（storm surges）是来自海上的 一种巨大的自然界的灾害现象，系指由于 强烈的大气扰动——如强风和气压骤变所 导致的海面异常升高的现象。
24
8
230 9.3
21
6.7
30
3.1
香农河口湾 卡奇湾 加露林湾 巴冈加 尼克湾 坎伯兰湾 魁北克湾 安纳波利斯罗尔
第五节 潮汐动力理论
3、半封闭宽海湾中的潮汐和潮流
因科氏力对潮波运动的影响不能忽略，这
种潮波称为旋转潮波。
t=T/4
t=0
t=T/2
t=3T/4
各种形态中潮波特性的比较
长海峡（北半球） 潮波 前进波
窄长半封闭海湾 (长度≤λ/4，宽度<<λ)
驻波（因湾顶全反射形成）
半封闭宽海湾 （北半球）
两驻波的叠加（湾顶反 射与地转效应）
以上采样时间是1分钟，采样间隔可设定，一般10分钟、 15分钟，潮汐报表是1小时，但必须有高、低潮时 间和潮高。
2、水尺（water gauge,属人工观测）： 一般1小时一次，每次1分钟平均（目测），高低潮时 加密至10分钟。
潮汐对渔业和制盐的影响
• 准确掌握海水规律对渔业有很大关系。因为海
洋上大潮流水急，鱼群容易分散排向外海，或栖 居于中上层；小潮流水缓慢，鱼群易集中推向内 海，并下沉海底，是底拖网渔轮捕捞的好机会。 因此掌握潮情对确定鱼区地点、张网高度、航行 时间等都是非常必要的。 • 涨潮时，外海高盐度的海水被推向岸边，是提 取海水晒盐的好机会。那时打开盐田闸门，海水 自然流进盐田，既保证海水质量又可节省人力物 力。
第五节 潮汐动力理论
2、窄长半封闭海湾 中的潮汐和潮流
入射波
反射波
asin2 x / 2t /T asin2 x / 2t /T
Asin(2 x / )cos(2t /T)
流速方程
潮位方程
u Th)Acos(2 x / sin(2t /T )
原点
A g / h cos(2 x / )sin(2t /T )
基础海洋学
Fundamental Oceanography
第七章 潮汐
第五节 潮汐动力理论
万有引力
牛顿 Newton
牛顿潮汐静力学理论（平衡潮理论）
拉普拉斯 Laplace
强迫振动
潮汐动力学理论
第五节 潮汐动力理论
一、潮汐动力理论的基本思想
• 潮汐动力理论是从动力学观点出发来研究 海水在引潮力作用下产是重要的；铅直引潮力远小于重力。
• 2、海洋潮汐实际上指的是海水在月球和 太阳水平引潮力作用下的一种潮波运动。
第五节 潮汐动力理论
二、各种形态海区中潮波特性 1、长海峡中的潮汐和潮流 地转效应可使潮波发生变形。 在北半球的长海峡中，沿潮波 传播方向看，右岸的潮差大于 左岸，而在南半球则相反。此 外，当ＢＣ断面的海面处于半 潮面时，即意味着潮波的节点 传到该断面，水平方向上的潮 流流速为零。
第六节 风暴潮
四、预报
风暴潮预报，一般可分为两大类： 1、经验统计预报——“经验预报”：利用线性回
归和统计相关来建立风和气压与特定港口风暴 潮位之间的经验预报方程或相关图标。统计分 析，易于掌握。对中型风暴潮预报精度较高， 只适用于特定地区。 2、动力－数值预报——“数值预报”：根据海上 风场和气压场，计算出风暴潮位和风暴潮流的 时空分布。通过实况天气条件参数用数值计算 方式做出预报，更准确。
• 它结合了通常的天文潮、特别是若恰好赶 上了高潮阶段，则往往会使其影响所及的 海域水位暴涨，乃至海水浸溢内陆，酿成 巨灾！
第六节 风暴潮
二、分类
按照诱发风暴潮的大气扰动的特征分类： 1、热带风暴(热带气旋)：夏秋季常见，一般伴有
急剧的水位变化。 三个阶段：先兆波－主振阶段－余振 2、温带气旋：主要发生于冬春季节，水位变化是 持续的而不是急剧的。 3、风潮（wind surge）：渤、黄海特有的，发生 于春秋过渡季节。水位变化持续而不急剧。
潮汐发电
• 潮汐发电的原理，和一般水力发电完全相 同，就是利用海水涨落及其造成的水位差， 来推动水轮机，水轮机再带动发电机发电。 发电站的布置型式通常有三种：
– 单程式（涨潮时把海水放进贮水池，利用涨 潮时池内外落差进行发电）
– 双程式（贮水池蓄水时和放水时都进行发电） – 连程式（采用多个贮水池进行连续发电）。
热带风暴
温带气旋
第六节 风暴潮
三、中国的风暴潮
中国有验潮记录以来的最高风暴潮记录是5.94m， 名列世界第三位，是由8007号台风（Joe）在南 渡引起的。 中国风暴潮一般具有以下特点： • 1、一年四季均有发生 • 2、发生的次数较多 • 3、风暴潮位的高度较大 • 4、风暴潮的规律比较复杂
来复流 高潮：流向与潮波传向相 潮流 同 低潮：流向与潮波传向相 反 高、低潮时流速最大 半潮面时流速为0
一组与潮波传向垂直的直 等潮 线各地高潮的发生时刻取 时线 决于潮波的波速和波向
来复流 涨潮向里，高潮时流速为0 退潮向外，低潮时流速为0 半潮面时流速最大 湾顶处潮流始终为0
旋转流 潮流矢量反时针旋转 矢量末端连线为椭圆 无潮点潮流始终为最大 各地潮流始终不为0
潮汐的观测手段
1. 验潮井：竖管，侧向水平进水口，布设仪器： 浮筒式：与圆轴（变速系统：轴大小有限，与潮差有
关),记录纸、笔、随时间的拖动系统相连。 压力式验潮仪：（可直接在外海船上使用）压力变化反
映水位，有三种：
两探头：内测水压，外测气压，仪器内部设置订正； 单探头：若有管通水下，不需订正，若无管，则需外 测气压，测量后订正。 超声验潮仪：超声测矩仪，声波打到水面反射。
法国朗斯潮汐电站
浙江省温岭的江厦潮汐电站
国家或地区 法国 英国
爱尔兰 印典 韩国 巴西 美国 加拿大
俄罗斯
国外已投运或设计中的潮汐发电站
地点
装机容量(兆瓦) 年发电量(万兆瓦·小时) 机组(台) 潮差(米)
朗斯 塞泣河口湾 默西河口湾 斯特兰福德湾
240 7200 620 210
4.8 1300 120 53