关于烟台芝罘港的潮汐分析 2

关于烟台芝罘港的潮汐分析
二〇一四年三月
摘要
潮汐对于海洋渔业生产，以及海上航行安全有着深远的影响。

通过统计学研究特殊地区潮汐的特性，分析潮高，潮龄有重要的实用价值。

分析实测与理论值的差距更是实践与理论相结合的过程，是理论的实践化。

针对烟台芝罘港特定时间，特殊地形，统计分析大潮日潮高不一致，潮龄不一致的原因，以及通过统计分析得出烟台芝罘港为正规半日潮。

关键词：烟台芝罘港统计分析大潮日潮高潮龄潮汐类型
一·研究海洋潮汐的意义
海岸附近和河口区域，是人类进行生产活动十分频繁的地带，在这个地带潮汐现象显著，它直接或间接地影响着人们的生产和生活。

潮汐涨落对人类生活有着重大影响。

排涝是一个和潮汐有关的问题，在潮落时间易于排涝，潮涨时间去不是一个有利因素，洪峰与高潮相遇可能使河水泛滥；风助潮势，如果台风引起水位的增高正好和高潮相遇，就可以发生海溢。

给沿海人民带来巨大灾害，对风暴潮进行研究和作出危险潮位的预报是一个与潮汐有关的话题。

但是和潮汐关系更为密切的莫过于航海，浅水海湾或港口，载重量稍大的船只，要候潮才能进港，才能保证通航的安全。

此外，顺着潮流方向航行，能加快航速，节约时间和燃料，反之则减低航速，造成浪费。

例如，有一条船从长江口的吴淞开往杭州湾的乍浦，有时航行18小时，有时仅航行11小时。

这是因为潮流顺逆所致，这一正反两方面的经验很值得注意。

另外，潮流还能使船只偏离既定航向，稍不谨慎容易发生事故。

我国沿海地方志记载说：架舟洋海虽凭风力，亦视潮信以定向往；“水路视潮次停泊，犹驿铺也”，“船之进港，出港全视潮之平涨，以卜难易，迟疾，古人水上用兵因潮汐而分成败者，不可胜记，则防海者潮汐诚不可不知也”，这些经验总结，说明潮汐与航海有密切关系。

二·关于烟台芝罘港2013年3月，4月，5月的实测每小时潮高曲线图
三·烟台芝罘港的水文信息资料及分析
3.1芝罘湾港潮汐类型及特点
芝罘港区属于正规半日潮港，潮涨平均历时6小时11分，落潮平均历时6小时12分。

平均高潮间隙9小时57分，平均低潮间隙3小时51分，大潮升2.99米，小潮升1.36米，平均海面1.47米。

在烟台港港外，涨潮为东南流，流速0.94节，落潮为西北流，流速1.1节。

北水道及第一引航检疫锚地附近，涨潮为南偏西流，流速为0.8节，落潮为北流，流速为一节；东水道涨潮为西流，落潮为东流，流速均在一节左右。

东港池流速很小，涨潮为西偏北流，落潮为东流。

西港池潮流较小，流向絮乱。

各港池口门，水道转流时间均在高低潮后30分钟.在芝罘湾海外。

芝罘港区属于海洋性气候，升降温都比较缓慢。

年平均气温为12.5℃。

年平均降水量为687.7毫米。

芝罘港区每年1月中旬至2月下旬偶尔出现结冰，严重期二月上旬，冰厚多在5--15厘米，但不影响船舶航行。

3.2 芝罘湾港区航道
芝罘港湾区共有2条进出港水道：北水道和东水道，北水道位于芝罘岛东端的小山子与担子岛西方的大礁石之间，宽约1.6海里，水深6--20米，泥沙及泥底，水道两侧的小山子与大礁石上均没有灯桩。

东水道位于崆峒岛沙尾灯浮与鱼台咀之间，宽约2.5海里，至东阻浪堤长约4海里，水深6--8米，泥沙，泥及西沙底。

四·通过分析数据，可得大潮日潮高不一致，潮龄也略微有变化。

具体原因分析如下。

4.1太阳与地月系统位置关系影响潮高潮龄
月球地球太阳周期性的改变着相对位置关系。

地球自转周期为一天，月球绕地球周期为一月，而地月绕太阳周期为一年。

研究一个月内的潮汐要研究月球与地球的位置关系，而研究不同月份潮高潮龄要首先考虑地球和太阳的位置关系。

选取的月份位于春分点前后，此时太阳正从近日点向远日点运动，与太阳的距离逐渐增大，运动速率逐渐降低。

虽然月引潮力在潮汐形成中起主导作用，太阳引潮力是其1/2.17，但是太阳引潮力仍会形成太阳潮汐椭圆体。

太阳潮中也存在视差不等现象，1月3日前后距地球最近时的引潮力比7月4日前后远日点的引潮力大10%。

因此对于烟台芝罘港来说，假设每个月份的大潮日月球与烟台芝罘港的相对位置不变，只是与太阳的位置关系随月份发生着改变，而实际上大潮日发生时，太阳，月球潮汐椭圆体长轴在同一平面内，引潮力相互叠加。

随地球公转，地球与太阳位置发生着改变，势必造成两者引潮力叠加值的改变，即每个月份大潮日潮高不一致。

每个月份地球与月球达到相同相对位置时，地月系统与太阳的位置关系不同，导致叠加引潮力不同。

作为改变潮汐运动惯性的叠加引潮力是减小的，改变其惯性的作用时间会略有增长。

4.2月上下中天对大潮日潮高不一致的影响
根据静力学理论，地球表面任一水质点一样受到一个相同的惯性离心力，大小相等背离月球相互平行；而月球对该质点的引力大小方向均不相等。

形成月潮椭圆体，即月球上下中天都发生高潮，但是潮高不一致，因为月引潮力和惯性离心力不相等。

上中天：引潮力=月球引力（1）—惯性离心力
下中天：引潮力=惯性离心力—月球引力（2）
对于地球上同一地点同一天月球上下中天的导致引潮力不同，即同一天发生的高潮潮高不一致。

4.3烟台芝罘特殊地理位置对潮汐的影响
如图所示烟台芝罘港海区潮流波应具有半封闭海区的潮波效应。

一端与外海相连，一端封闭，当不考虑摩擦时，入射波与反射波强度相同，分布对称，对于相位相位相反振幅相同的点潮位一正一负相互抵消，形成无潮点。

然而由于地转效应，垂直方向上又有波动，其叠加形成旋转潮波系统。

即由于地转和地形的影响，形成了半封闭港湾独特的潮汐。

同时在浅水区，潮流随深度变化是明显的。

浅水区海底对表层流的摩擦增大，或上下流速不一致时，会出现摩擦力。

烟台芝罘港，位于芝罘港湾内港北有芝罘岛与市区相连，形成了一个天然的屏障。

该天然屏障会对理论潮汐产生明显的影响，尤其是受季节性风影响时，格外显著。

4.4洋流和季节风对潮高的影响
黑潮是在台湾以东洋面上宽度150n mile，流速1~1.5kn的暖流，穿过台湾东部洋面，进入东海，沿着大陆架北上，宽度变窄，流速增加，在日本九州岛附近分为两支，一支流向黄海，称为黄海暖流。

黄海暖流会进而影响潮汐的潮高和潮龄。

芝罘港海区历年最多风浪向为NW向，频率为7.4%；最多涌浪向为N向，频率为7.3%。

芝罘港全年盛行南至西南风，冬季多北至西北风，风力可达7--8级。

台风主要吃现在夏季和初秋，但次数很少。

当台风中心经过山东半岛附近时，对本港可造成8--12级大风，危害极大。

秋，冬由于势力较强的西伯利亚冷空气爆发南下而形成的寒潮，常造成大风，阵雪和气温急降天气，对船舶航行影响较大。

所用潮汐数据月份为3月，4月，5月，此时正值西北风与东南风交替时节，这种变化的季风会影响港口内外的洋流，风海流占据主要部分。

由
于风向的不稳定，以及此时经常变化，使得潮汐在大潮日潮高不一致。

潮龄也会因为风海流的影响而变得变化不定。

此种情况下的大潮日潮高，以及潮龄就与发生大潮日附近的天气情况有着密切的联系。

4.5烟台海区特殊潮波系统
大洋海水在天体引潮力作用下，经强迫振动影响形成潮波，其前进波在传播过程中受沿岸地形的变化，产生反射波，一定条件下入射波和反射波互相干涉，叠加产生驻波，而驻波在地转偏向力的作用下，形成了旋转潮波系统。

它的节点处由于不发生潮位振动故称为无潮点，而波面则绕无潮点旋转传播。

不同大洋区，由于各自的洋盆地形不同，对引潮力作用下所产生的共振响应也不同，因而形成了各自独立的大洋旋转潮波系统。

而各个附属海或海湾的潮波则产生各自附属海域的潮波系统，有的以前进波为特征，有的以驻波为特征。

烟台濒临黄海，因为太平洋的海水引潮力的作用下形成半日潮波，其中一部分向太平洋西部传播分两支进入我国海区，其中一支从琉球群岛北侧通道进入东海，其中一小部分由该岛南侧通道进入台湾海峡，主支向北经东海进入南黄海，形成以海州湾外为中心的南黄海左旋潮波系统，再往北绕朝鲜湾形成以山东高角外为中心的北黄海左旋潮波系统。

传入后的潮波在各个海区分别形成数个不同性质的独立旋转潮波系统，决定着不同海区的潮汐性质。

五·判断潮汐类型。

潮汐类型可以分为：半日潮，日潮，混合潮。

结合潮汐类型的定义，研究分析数据资料统计，参考其他资料可以得出所研究地区的潮汐类型。

半日潮：一个太阴日内出现两次高潮和两次低潮，前一次高潮和低潮的潮差与后一次高潮和低潮的潮差大致相同，涨潮过程和落潮过程的时间也几乎相等（6小时12.5分）。

我国渤海、东海、黄海的多数地点为半日潮型。

全日潮型：一个太阴日内只有一次高潮和一次低潮。

混合潮型：一月内有些日子出现两次高潮和两次低潮，但两次高潮和低潮的潮差相差较大，涨潮过程和落潮过程的时间也不等；而另一些日子则出现一次高潮和一次低潮。

我国南海多数地点属混合潮型。

如榆林港，十五天出现全日潮，其余日子为不规则的半日潮，潮差较大。

从潮汐曲线图中可以清晰地看到一个太阴日内两高两低的现象。

可以初步判定烟台芝罘
港为正规半日潮。

另外，从实测的每小时潮高中也可以发现每天（24h）都有两高两低，并且逐渐延后，这是因为太阴日为24h50min，我们所使用的是24h，因此出现了逐渐延后的规律。

这也解释了正规半日潮为什么一个月中总有两天只有一高一低。

我们计量使用的天为24h，太阴日为24h50min。

从数据中可以得出30天中会有潮汐周期个数为：28*2+2=58
一个月(30D*24h)有：30*24/（24h50min）=29
58/29=2 一个太阴日内有两个完整的潮汐周期（两高两低）
由此即可进一步得出烟台芝罘港的潮汐类型为正规半日潮类型
参考文献
1.陈宗镛，《潮汐学》
2.张永宁，《航海气象学与海洋学》，大连海事出版社
3.《航海学》，大连海事出版社
4.吴俊彦，肖京国，成俊《中国沿海潮汐类型分布特点》，等。