海洋潮汐特征

潮汐的過程，每天不同，這是因為月球、太陽和地球三者的相對位置不斷變化的緣故。不僅它們的距離有變化,而且三者還不在同一個平面上,所以月球和太陽對地球的引潮力，有時互相增強，有時互相削弱，致使潮高和潮時都隨著發(fā)生變化。其中比較主要的有半月不等、月不等、赤緯不等和日不等 4種現(xiàn)象。

海洋潮汐半月不等現(xiàn)象

農(nóng)歷每月的朔（初一）和望（十五或十六），月球、太陽和地球的位置大致處于一條直線上（圖2）,這時月球和太陽的引潮力的方向相同，它們所引起的潮汐相互增強，使潮差出現(xiàn)極大值。 這種極大值每半個朔望月（14.7653天）出現(xiàn)一次，相應的潮汐稱為大潮或朔望潮。大潮過后，潮差逐漸減小，在農(nóng)歷每月的上弦（初八或初九）和下弦（廿二或廿三）時,月球和太陽的引潮力的方向接近正交,因而互相削弱的情況最為顯著，故潮差達極小值。這種極小值也是每半個月出現(xiàn)一次，相應的潮汐稱為小潮或方照潮。這種大潮、小潮的依次更替，稱為半月不等現(xiàn)象。實際上，中國海區(qū)的大潮通常出現(xiàn)在朔和望之后約兩天的時候，小潮通常出現(xiàn)在上弦和下弦過后約兩天的時候。

海洋潮汐月不等現(xiàn)象

由于月球繞地球運動的軌道為橢圓，月球從近地點出發(fā)， 經(jīng)過遠地點又回到近地點， 需要27.5546天,從而月球?qū)Φ厍虻囊绷σ搽S著產(chǎn)生相應的周期變化。由這一原因所導致的潮差變化，叫做潮汐的月不等現(xiàn)象。

海洋潮汐赤緯不等現(xiàn)象

由于月球軌道面與地球赤道面斜交，所以月球的赤緯不斷變化；在每個回歸月中，月球半個月處于赤道面以北，半個月在赤道面以南。因為在上半月和下半月的引潮力效應相同，所以周期為半個回歸月（13.6608天），相應的潮汐變化稱為赤緯不等現(xiàn)象。

海洋潮汐日不等現(xiàn)象

潮汐曲線每天相鄰的高潮和低潮的高度差逐日變化的現(xiàn)象，其周期為27.3216天,相應的潮汐變化稱為日不等現(xiàn)象。

就潮汐不等現(xiàn)象的總效果而論：①對月球而言，它大約每兩周經(jīng)過赤道一次，這時相鄰的高潮和相鄰的低潮的不等現(xiàn)象甚小，相應的潮汐稱為赤道潮；當月球在南(北)赤緯最大的位置附近時，潮汐不等現(xiàn)象甚大，相應的潮汐稱為回歸潮。②對太陽而言，每年在春分和秋分前后，它的赤緯最小，如果月球此時出現(xiàn)在赤道附近，則潮汐不等現(xiàn)象最小，相應的潮汐叫做分點大潮；而在夏至和冬至前后，太陽的赤緯最大，若此時月球赤緯較大，這時所產(chǎn)生的潮汐不等現(xiàn)象最大，相應的潮汐叫做至點大潮。

月球和太陽相對于地球的運動都有周期性，故潮汐也有周期性。從潮汐過程來看:當潮位上升到最高點時,稱為高潮或滿潮；在此刻前后的一段時間,潮位不升也不降,稱此階段為平潮；接著潮位開始降落,當它降到最低點時,稱為低潮或干潮;在此刻前后的一段時間,潮位又不升不降，稱此階段為停潮。停潮之后,潮位又開始上升。平潮和停潮的時間長短都因地而異。規(guī)定平潮的中間時刻為高潮時,當時的潮位高度為高潮高;停潮的中間時刻為低潮時，當時的潮位高度為低潮高。相鄰的高潮和低潮的潮位高度差，稱為潮差。從低潮至高潮的過程，稱為漲潮；從高潮至低潮的過程，稱為落潮。漲潮階段的潮差為漲潮差，時間間隔為漲潮時；落潮階段的潮差為落潮差，時間間隔為落潮時。

月球、太陽或其他天體對地球上單位質(zhì)量物體的引力和對地心單位質(zhì)量物體的引力之差。任意天體對地球某處的引潮力的大小,與天體的質(zhì)量成正比,與地心到天體中心的距離的二次方成反比，還與天體到該處的天頂距有關(guān)(天頂距越接近90°,引潮力越小)。因此，地球上引潮力的大小和方向都因時因地而異（圖1）。雖然太陽的質(zhì)量比月球大得多，但因它離地球更遠，結(jié)果它的引潮力只有月球的46%。其他天體對地球的引潮力與月球或太陽相比甚小，都可以忽略。由月球的引潮力引起的潮汐，叫做太陰潮；由太陽引潮力引起的，叫做太陽潮。兩者都屬于天文潮。引潮力不僅產(chǎn)生了海洋潮汐，而且引起固體地球潮汐（地潮）和大氣潮汐（氣潮）。對海洋來說，地潮在海潮之下，氣潮在海潮之上，它們都對海潮產(chǎn)生影響。

在日、月等天體的引潮力作用下海水有一種周期性的漲落現(xiàn)象：到了一定時間，海水迅猛上漲，達到高潮；過后一些時間，上漲的海水又自行退去，留下一片沙灘，出現(xiàn)低潮。如此循環(huán)重復，永不停息。海水的這種運動現(xiàn)象就是潮汐。海水受引潮力作用而產(chǎn)生的海洋水體的長周期波動現(xiàn)象。它在鉛直方向表現(xiàn)為潮位升降，在水平方向表現(xiàn)為潮流漲落。

潮汐的升降和漲落，與人們的多種活動有密切的關(guān)系：船只航行和進港出港、艦艇活動、沿海地區(qū)的農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、鹽業(yè)、港口建設、大地測量、環(huán)境保護等，都必須掌握潮汐變化的規(guī)律。此外，利用潮汐進行發(fā)電，也是能源開發(fā)的一個重要方面。

潮汐現(xiàn)象可看成由許多周期不同且振幅各異的分潮所組成。在這些分潮中，以主太陰半日分潮M2、主太陽半日分潮S2、太陰太陽赤緯全日分潮K1和主太陰全日分潮O(jiān)1最為重要，它們的振幅分別為HM2、HS2、HK1和HO1。因此，通常用這4個基本分潮的振幅的比值作為潮汐的特征值：

第一類特征值：

第二類特征值：

根據(jù)以上特征值的數(shù)值范圍，將潮汐分為半日潮、混合的不正規(guī)半日潮、混合的不正規(guī)全日潮和全日潮4種類型。

半日潮

第一類特征值小于0.25，或者第二類特征值小于0.5。這種潮汐在一個太陰日（24小時50分）中有兩次高潮和兩次低潮，相鄰的高潮或相鄰的低潮的潮高大體相等，例如中國的廈門和塘沽的潮汐。

混合的不正規(guī)半日潮

第一類特征值為 0.25～1.5，或者第二類特征值為0.5~2。這種潮汐在一個太陰日中有兩次高潮和兩次低潮，但兩次高潮或低潮的潮高不等，漲潮時和落潮時也不等，例如中國臺灣省的馬公和安平等地的潮汐。

混合的不正規(guī)全日潮

第一類特征值為1.5~30，或者第二類特征值為2~4。這種潮汐，在半個月內(nèi)的大多數(shù)時間為不正規(guī)半日潮，少數(shù)幾天在一個太陰日內(nèi)會出現(xiàn)一次高潮和一次低潮的全日潮現(xiàn)象，例如中國廣東省的榆林、碣石灣和陵水灣等地的潮汐。

全日潮

第一類特征值大于30，或者第二類特征值大于4。這種潮汐，在每半個月中有連續(xù) 7天以上的天數(shù)在一個太陰日內(nèi)出現(xiàn)一次高潮和一次低潮，而少數(shù)幾天潮差較小，而且呈現(xiàn)出半日潮現(xiàn)象，例如中國的北海、北黎和潿洲島等地的潮汐。

大洋潮汐是在月球、太陽等的引潮力的作用下所引起的強迫振動，在地轉(zhuǎn)和地形的影響下形成各自的旋轉(zhuǎn)潮波系統(tǒng)（見潮汐動力學理論）。中國沿海的潮汐主要是太平洋的潮波傳入所產(chǎn)生的，在受到各海區(qū)的地轉(zhuǎn)和地形的影響下，產(chǎn)生各自的潮波系統(tǒng)。中國沿海的潮汐類型的分布，是由主要潮波系統(tǒng)的分布決定的。一般說來，除南海外，中國沿海大多為半日潮類型；南海大多為混合潮類型，而北部灣是世界上最典型的全日潮海區(qū)，這是因為該海區(qū)的固有振動周期接近24小時的緣故。

潮汐能是以位能的形態(tài)出現(xiàn)的海洋能，是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能。全世界潮汐能的理論蘊藏量約為3 ×109kw。中國海岸線曲折，全長約1.8×104km，沿海還有6000多個大小島嶼，組成1.4×104km的海岸線，漫長的海岸蘊藏著十分豐富的潮汐能資源。中國潮汐能的理論蘊藏量達1.1×108kw，其中浙江、福建兩省蘊藏量最大，約占全國的80.9%，但這都是理論估算值，實際可利用的遠小于上述數(shù)字。

潮汐能的重要作用之一是用來發(fā)電，世界各國已選定了相當數(shù)量的適宜開發(fā)潮汐能的站址。據(jù)最新的估算，有開發(fā)潛力的潮汐能量每年約200TW·h。1912年，世界上最早的潮汐發(fā)電站在德國的布斯姆建成。1966年，世界上最大容量的潮汐發(fā)電站在法國的朗斯建成。中國在1958年以來陸續(xù)在廣東省的順德和東灣、山東省的乳山、上海市的崇明等地，建立了潮汐能發(fā)電站。世界三大著名潮汐電站是加拿大安納波利斯潮汐電站、法國朗斯潮汐電站、基斯拉雅潮汐電站 。

此外人們還用海洋潮汐來安排捕魚、產(chǎn)鹽及發(fā)展航運、海洋生物養(yǎng)殖活動，而且海洋潮汐對于很多軍事行動有重要影響。歷史上就有許多成功利用潮汐規(guī)律而取勝的戰(zhàn)例。

1661年4月21日，鄭成功率領(lǐng)兩萬五千將士從金門島出發(fā)，到達澎湖列島，進入臺灣攻打赤嵌城。鄭成功率領(lǐng)軍隊乘著漲潮航道變寬且深時，攻其不備，順流迅速通過鹿耳門，在禾寮港登陸，直奔赤嵌城，一舉登陸成功。

1939年，德國布置水雷，攔襲夜間進出英吉利海峽的英國艦船。德軍根據(jù)精確計算潮流變化的大小及方向，確定錨雷的深度、方位，用漂雷戰(zhàn)術(shù)取得較大戰(zhàn)果。

1950年朝鮮戰(zhàn)爭初期，朝鮮人民軍如風卷殘石，長驅(qū)直入打到釜山一帶。經(jīng)過分析計算，美軍于9月15日利用大潮高漲，穿過了平時原本狹窄、淤泥堆積的飛魚峽水道和礁灘，出人意料地在仁川港登陸。朝鮮人民軍因此被攔腰截斷，前線后勤完全失去保障，腹背受敵，損失慘重，幾乎陷入絕境。麥克阿瑟指揮的美軍和聯(lián)合國軍，僅用1個月，幾乎席卷朝鮮半島，兵臨鴨綠江邊，取得空前勝利。

人類很早就知道潮汐和月球有密切的關(guān)系。中國的古人曾把早晨海水上漲的現(xiàn)象叫做潮，把黃昏上漲的叫做汐，故合稱潮汐，或稱海潮。中國漢代的王充（公元27～97）在《論衡》一書中指出：“濤之起也，隨月盛衰，大小滿損不齊同”。古代濤和潮通用，指的都是潮水。這段話科學地說明了潮汐對月球的依賴關(guān)系。唐代竇叔蒙 （8世紀中后期）在《海濤志》中對潮汐現(xiàn)象的記述，對其成因的闡說和對其高潮時刻的推算,在潮汐學史上都有一定的價值。北宋燕肅（約961～1040）指出潮汐變化“隨日而應月……盈于朔望……虛于上下弦”。他對海潮進行了10年之久的觀察，并計算出高潮時刻與月中天時刻的關(guān)系，至今仍有參考價值。宋代的余靖（1000～1064）指出潮汐是一種“彼竭此盈，往來不絕”的波動現(xiàn)象。除了中國以外，其他一些國家對潮汐也有種種歷史記述。

到了17世紀，英國科學家I.牛頓(1643～1727)才根據(jù)他提出的萬有引力定律，對潮汐作了科學的解釋，至此，用引潮力說明潮汐的原因，便為大家所接受。繼牛頓之后,D.伯努利和P.-S.拉普拉斯分別建立了潮汐的靜力學和動力學的基礎(chǔ)理論。此后，不少學者繼續(xù)對潮汐進行理論研究，直到19世紀60年代末，開爾文和G.H.達爾文等人提出了潮汐分析和預報方法，并得到廣泛應用之后，才形成了潮汐學。

從潮汐學的發(fā)展情況來看，在引潮力作用下，實際的大洋水體如何作出響應和在地轉(zhuǎn)適應過程中如何形成各自的潮波系統(tǒng)，一直是重要的研究課題；對全球海洋的主要分潮波的分布雖然已經(jīng)作出計算，但其精度仍有待于進一步提高；對于有一年以上的每小時潮位觀測資料的深水港口，雖可作出可靠的潮位預報，但是對于淺水港口的預報精度不如前者；因為潮流的觀測比潮位困難，而影響流場的因素又更加復雜(如天氣狀況等)，所以潮流的分析和預報的精度有待于提高。應用人造衛(wèi)星的測量技術(shù)和布設海洋浮標陣及浮標站等，可提高潮位和潮流的觀測精度，使潮汐的分析預報更加可靠。此外，無論大地測量學、地球物理學、氣象學、海洋學或天文學，在應用衛(wèi)星測高儀時，都要求了解全球海洋任何時刻在大地水準面上的潮位高度。然而，海洋大地水準面受潮汐的影響，難以確定，故必須算出高精度的海洋潮汐分布圖。

潮汐能（tide energy） 海水周期性漲落運動中所具有的能量。其水位差表現(xiàn)為勢能，其潮流的速度表現(xiàn)為動能。這兩種能量都可以利用，是一種可再生能源。由于在海水的各種運動中潮汐最守信，最具規(guī)律性，又漲落于岸邊，也最早為人們所認識和利用，在各種海洋能的利用中，潮汐能的利用是最成熟的 。

潮汐是重要的海洋物理要素之一，潮汐預報是認識、開發(fā)和利用海洋資源的重要手段。潮汐預報工作對掃雷布雷、港口及航道管理、水運資源開發(fā)、救生打撈等方面具有重要的意義。

隨著海洋事業(yè)的發(fā)展，世界各國家越來越重視應用潮汐信息。

我國海域遼闊，潮汐變化復雜，無論在軍事還是經(jīng)濟建設領(lǐng)域，都需要具備詳細、準確、方便靈活的潮汐保障體系，急需全新的預報方法及表現(xiàn)形式。湖汐現(xiàn)象對航海、海洋測繪和海上作戰(zhàn)(島嶼登陸與反登陸、水雷戰(zhàn)等)具有顯著的影響，因此實現(xiàn)海域潮汐預報，具有重要的實用價值和軍事意義。2100433B