基于卫星测高数据的潮汐分析方法对比研究

基于卫星测高数据的潮汐分析是建立海潮模型的基本方法之一,主要包括调和分析方法和正交响应分析方法。利用上述两种方法对中国海和西太平洋海域的Topex/Poseidon(TP)、Jason-1(J1)和Jason-2(J2)卫星测高数据进行了潮汐分析,并将两种方法的计算结果进行对比研究。结果表明,观测时间序列的长度对潮汐信息提取的准确度有较大影响。满足分离任意两个分潮会合周期的卫星测高观测时间序列下,两种方法的准确度基本相同。短时段的数据受混叠效应影响明显,正交响应分析较调和分析准确度更高。     

30天记录的潮汐谱分析

一、引言 目前，存在着不断增长数目的短期(例如30天)潮汐观测记录，特别是越来越多的潮流观测记录已从自动记录仪器获得。这些资料需要人们去分析、研究和利用。多年来，人们通常用经典的调和分析方法来分析短期潮汐记录，而这些方法仅仅提供人们一些预先确定了的分潮的信息。事实上，在不同的地区存在着不同的浅水分潮，而这些浅水分潮则是地区特征的表现。     

潮汐调和常数的变化趋势研究

潮汐调和常数具有随时间变化的特性,以某一长期验潮站44年的观测数据为样本,研究分析了在短期、中期和长期观测时段下潮汐调和常数的变化规律,计算出各分潮调和常数的平均值、最大互差及中误差的变化量级。研究表明,较短时间的观测资料得出的各分潮调和常数存在着较大的变动误差,但随着观测时间的增长,其误差量级呈逐渐减小并且逐步稳定的变化趋势。建议采用调和常数计算理论最低潮面时,宜选定19年作为观测周期,以消除分潮调和常数的误差影响,满足高精度海洋测深基准面的稳定和统一。     

30天记录的潮汐谱分析

目前,存在着不断增长数目的短期(例如30天)潮汐观测记录,特别是越来越多的潮流观测记录已从自动记录仪器获得。这些资料需要人们去分析、研究和利用。多年来,人们通常用经典的调和分析方法来分析短期潮汐记录,而这些方法仅仅提供人们一些预先确定了的分潮的信息。事实上,在不同的地区存在着不同的浅水分潮,而这些浅水     

不完整水位观测资料的一种特殊处理方法

在潮汐调和分析过程中,观测资料长度的选取是至关重要的;选择得当,分析出的调和常数精度就高。所谓选择得当,即应考虑到分潮分离的条件——分潮的角速率、周期、分潮群、分潮的组成等等。从分潮的角速率及分潮周期来考虑,长周期分潮对长时期海平面的变化起决定性作用。如Sa、Ssa分潮的贡献都很显著。尤其在浅海地区,假如Sa分潮的平均振幅大于M_2分潮的平均振幅,则Sa的作用之大是不可忽视的。日分潮、半日分潮、1/3日分潮及1/4日分潮等一系列短周期分潮,则     

近海跃层区半日周期内潮流的垂直结构特征

一、引言内波,如果按其周期划分,可以分成短周期内波和潮周期(长周期)内波两类。前者的典型周期介于5—10分钟之间,后者的典型周期约为12小时或24小时。潮周期的内波又叫内潮。这种内波大多数发现于近岸水域。例如 Reid(1956)和 Ce-rsola(1967)在加里福尼亚近海,Keunecke(1971—1972)在挪威的陆坡均发现过这种内潮。通常认为,这种内潮是层化海洋中,主要由于潮流和急剧起伏的海底地形之间的相     

不同周期分潮簇对复杂河网潮位分布的影响

在不规则半日潮为主的河口,半日和全日周期的分潮簇在很大程度上影响了潮位的振幅。但当潮波向三角洲河网内部传播时,由于不同周期分潮簇的振幅沿程变化速率存在差异,特别是半月周期分潮簇振幅作用得到增强,使得不同周期分潮簇对河网内潮位分布的影响具有明显的区域性特征。通过珠江三角洲河网一维水动力模型得到研究区域内高频且长周期的潮位资料,基于小波分解重构出主要周期分潮簇的振幅,采用谱聚类图像分割算法,通过像素分割计算确定综合相似度,从图像学等角度论证了不同周期分潮簇与复杂河网潮位分布的空间关联性。研究发现,半日和全日周期的分潮簇影响了复杂河网口门潮位振幅的量值,但半月周期的分潮簇却影响了复杂河网整体潮位分布的形态特征。     

不同周期分潮簇对复杂河网潮位分布的影响*

在不规则半日潮为主的河口, 半日和全日周期的分潮簇在很大程度上影响了潮位的振幅。但当潮波向三角洲河网内部传播时, 由于不同周期分潮簇的振幅沿程变化速率存在差异, 特别是半月周期分潮簇振幅作用得到增强, 使得不同周期分潮簇对河网内潮位分布的影响具有明显的区域性特征。通过珠江三角洲河网一维水动力模型得到研究区域内高频且长周期的潮位资料, 基于小波分解重构出主要周期分潮簇的振幅, 采用谱聚类图像分割算法, 通过像素分割计算确定综合相似度, 从图像学等角度论证了不同周期分潮簇与复杂河网潮位分布的空间关联性。研究发现, 半日和全日周期的分潮簇影响了复杂河网口门潮位振幅的量值, 但半月周期的分潮簇却影响了复杂河网整体潮位分布的形态特征。     

潮汐调和分析方法的探讨

为实现对不等时距潮汐资料的分析, 基于Matlab 内部函数功能, 提出了一种调和分析方法。基于这种方法, 分别对大连、北海两个站位1985 年的全年等时间间距取样的资料和非等时间间距取样的资料进行了调和分析, 结果显示, 由等时间距资料和非等时间距资料计算的调和常数基本吻合。对大连、北海两个站位的全年资料进行多个不同时间间距取样分析, 发现当分潮频率大于取样频率的二分之一时, 分潮发生频率混淆。若分潮周期明显大于样品长度, 该分潮的分析结果产生很大误差。最后得出结论为: 此调和分析方法, 适合对非等时间间距、非连续潮汐潮流资料进行调和分析, 并且能够获得与传统方法精度相当的结果。     

南海北部陆架海域内潮特征的观测研究

利用2014年南海东沙岛西北部海域70余天的流速剖面高频观测资料,研究分析了该海区正压潮、内潮的时空分布特征。结果表明,观测海区正压潮流以O_1,K_1,M_2,S_2为主;斜压潮流中,除四大分潮之外,MU_2与2Q_1分潮能量也较强;内潮的主轴方向基本沿东南-西北方向,近似与局地等深线垂直。全日内潮的锁相部分占全日内潮能量的17.5%,而半日内潮的锁相部分占半日内潮能量的30%;进一步研究发现半日内潮主要由第一模态主导,而全日内潮第二模态占比50%,约为其第一模态能量的两倍;内潮模态能量占比显示出显著的大小潮调制的半月周期。对比不同垂向模态计算方法发现,当流速观测深度有限时,利用全水深温盐资料计算观测范围内流速垂向模态是更为准确的方式。     

调和常数及深度基准面的变化与历元订正

分析和验证了黄海沿岸部分长期验潮站M2分潮振幅的线性变化趋势及深度基准面L值增大趋势,发现了长周期分潮调和常数不稳定性对深度基准面确定的影响。研究表明,在剥离了深度基准面变化趋势后,由年观测数据分析结果确定的深度基准面可达到厘米级的精度水平,而由月分析结果确定的深度基准面存在周期性变化,其深度基准面不宜直接计算确定。论证了对潮汐调和常数附加历元信息的必要性和基本方案。通过研究得出对统一深度基准建立的指导性结论。     

Three-dimensional numerical simulation for tide and tidal current in the Beibu Gulf

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｅａｒｌｙ 1 96 0’ｓ,ｔｈｅｔｉｄｅａｎｄｔｉｄａｌｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｈｅＢｅｉｂｕＧｕｌｆｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄａｎｄａｎａｌｙｓｅｄｂｙＣｈｉｎａｉｎｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｉｔｈＶｉｅｔｎａｍ1) .ＴｈｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｓｔｕｄｉｅｓｏｆｔｉｄｅａｎｄｔｉｄａｌｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｈｅＢｅｉｂｕＧｕｌｆｗｅｒｅｆｉｒｓｔｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙＦａｎｇ (1 986 ) .Ｔｈｅｈｉｓｔｏｒｙｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆｔｉｄｅａｎｄｔｉｄａｌｃｕｒｒｅｎｔ…     

Implementation of High Resolution Tidal Current Fields in Electronic Navigational Chart Systems

A system for displaying tidal currents in an electronic chart display and information system (ECDIS) has been developed and implemented in compliance with the standards of the International Hydrographic Organization (IHO). The tidal current fields can be displayed in real time on the electronic navigational chart and several options and functions for updating and zooming have been designed. The current fields are calculated from a data base with the harmonic constants for the four major tidal constituents. The harmonic constants are obtained from a high resolution numerical model with horizontal grid resolution of 100 m. The model is validated by comparing with sea level and current measurements. The depth matrix for the central part of the model domain was calculated from data from multibeam bathymetric surveys. An application example of the implementation is given for Trondheimsleia, a part of the main sailing route along the western coast of Norway.     

南海潮汐的伴随同化数值模拟

把利用正交潮响应方法对 2 4 8个周期超过 6年的南中国海的TOPEX/Poseidon卫星高度计资料进行潮波分析提取的沿轨分潮调和常数同化到二维非线性潮汐数值模式中去 ,优化模型中的开边界条件和底摩擦系数 ,模拟了南海m1 和M2 分潮的潮汐。所用的同化方法是伴随同化。根据计算结果给出了m1 和M2 分潮的同潮图。计算结果与 5 9个验潮站资料的比较结果是 :m1 分潮的振幅和迟角的平均绝对误差分别是 4.8cm和 8.7°;M2 分潮的振幅和迟角的平均绝对误差分别是 4.3cm和 1 1 .0°,表明计算结果与验潮站资料符合良好。研究结果表明 ,利用伴随同化方法把TOPEX/Poseidon资料同化到潮汐数值模式中去对模式进行校正是有效的     

A numerical study of a tide with four harmonic constituents at the open boundary

The tidal current in Kagoshima Bay is simulated by the two-dimensional subdomain finite-element method. At the open boundary, the sea level is forced to be oscillatory with a linear combination of the four harmonic constituents (M2, S2, K1, O1) of the tide. A calculation having only M2 sea level at the open boundary is also performed and the harmonic constants of M2 are compared with those calculated by the four components.In the calculated velocity vector, a large difference between the two maxima or the two minima in one day appears when the vector is directed to the open sea. On the other hand, when it is directed into the bay, the two extreme velocities are almost equal. In tide-killer residual flow, the flow pattern is almost independent of the tidal age; however, the absolute value of the current velocity depends on the tidal age. The pattern is nearly the same as that calculated by giving only M2 sea level at the open boundary.In relation to the nonlinear interaction, the kinetic energy ratio KER is defined by the ratio of kinetic energy of the induced harmonic components to that of harmonic constituents given at the open boundary. KER is large where the tidal current is disturbed by obstacles,e.g. along the west coast at the mouth of the bay and in the southern sea of Mt. Sakurajima. The distribution of KER seems to be independent of the number of harmonic constituents (one or four) given at the open boundary. The difference of kinetic energy of the M2 tidal constituent between the two calculations.i.e. with the open boundary conditions of four components (M2, S2, K1, O1) and of a single component (M2), is found to be large where the current velocity is large.     

南海东部区域的海流状况——Ⅰ.潮流性质

对南海东部海域 1 997- 1 998年实测海流资料进行了分析。统计得出潮流各方向的出现频率、平均流速及最大流速、各月平均流速和最大涨落潮流速及流速和流向的联合分布 ;经调和分析 ,给出了各主要分潮流的调和常数和潮流椭圆要素 ;确定该区域属于正规全日潮流性质。     

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。     

江苏近岸海域水位变化特征分析

基于江苏沿海连云港、吕四两个测点的验潮站多年的观测资料以及AVISO卫星高度计资料,利用统计分析方法和潮汐调和分析方法研究江苏沿海地区的海洋水位变化特征。结果表明:江苏沿海海平面和潮差均呈上升趋势,海平面上升速度达3.35 mm/a,高于全球和区域海平面的上升速度;对采样间隔为1 h的潮位连续观测数据作调和分析,各验潮站主要半日分潮的振幅呈上升趋势,全日分潮的振幅呈下降趋势,S_a分潮的周期性变化与El Nino现象有关。     

利用长期验潮信息订正中期验潮站的调和常数

发现了由一个月逐时潮位观测资料调和分析求得的调和常数与年资料观测序列分析结果存在的明显偏差,而且这种偏差在同步观测的邻近验潮站之间具有一定的相关性。设计并实现了由长期验潮站观测资料或分析结果订正月观测资料调和常数的三种算法,实例验证了订正效果。     

天津近海潮汐特征分析

对塘沽海洋环境监测站从1950年-2008年,59年的潮汐资料进行调和分析,分析了其分潮调和常数的变化曲线,并利用FFT谱分析方法对其调和常数的变化周期和原因进行了分析;之后应用FFT谱分析方法对去除天文潮后的余水位进行分解,分析了近50多年来年平均余水位的多层次周期分布,进而利用最小二乘法进行线性分析,分析了天津近海...