[科普中國]-潮汐預(yù)報(bào)

術(shù)語簡介

潮汐預(yù)報(bào)對一定海區(qū)在未來一定時間內(nèi)的潮汐漲落情況進(jìn)行的推算和預(yù)報(bào)。

預(yù)報(bào)內(nèi)容包括逐日的高潮和低潮高度及出現(xiàn)時刻。根據(jù)擬預(yù)報(bào)海區(qū)的實(shí)測潮汐資料進(jìn)行潮汐調(diào)和分析，求得各個分潮的調(diào)和常數(shù)，用以推算將來一定時間內(nèi)的各個分潮的變化情況，再將各分潮疊加，即求得將來一定時間內(nèi)的潮位變化，據(jù)此就可以進(jìn)行潮汐預(yù)報(bào)。

按照預(yù)報(bào)精度要求的不同，可以采用短至一個月，長至一年以上的潮汐連續(xù)觀測資料求取調(diào)和常數(shù)，對分潮的類型和數(shù)目也可以由僅選用幾個主要分潮到選用幾十個甚至上百個分潮。

為了反映預(yù)報(bào)海區(qū)的具體地形和氣象對潮汐的影響，在潮高預(yù)報(bào)模式中，除了天文潮以外，還應(yīng)增加一些反映氣象因素季節(jié)變化的氣象潮和淺水效應(yīng)的淺水分潮。此外，為了提高潮汐預(yù)報(bào)的精度，對一些非周期性的水位變化，如風(fēng)暴潮引起的增減水現(xiàn)象，則要結(jié)合短期的突變氣象因素進(jìn)行風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)。2

潮汐預(yù)報(bào)方法有調(diào)和分析(參見潮汐調(diào)和分析)、 準(zhǔn)調(diào)和分析和感應(yīng)法等。

方法分類潮汐現(xiàn)象對人類從事海上生產(chǎn)和軍事活動有著極大的影響，因而早就引起人們的重視。我國古代勞動人民和學(xué)者對于這一現(xiàn)象有著比較深刻的認(rèn)識并掌握了它的變化的基本規(guī)律， 從而提出了各種預(yù)報(bào)方法。隨著生產(chǎn)和科學(xué)的發(fā)展， 人們對潮汐預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度的要求愈來愈高，同時對潮汐現(xiàn)象的認(rèn)識也逐步深化，因而預(yù)報(bào)方法也更趨完善。

到目前為止，潮汐的預(yù)報(bào)方法大致可分為三種類型：非調(diào)和法、調(diào)和法和感應(yīng)法。3

非調(diào)和法非調(diào)和法原先是一種將預(yù)報(bào)地點(diǎn)的高、低潮的時間和高度同月亮及太陽運(yùn)動的一些主要要素聯(lián)系起來的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法，而標(biāo)志這兩者關(guān)系的常數(shù)就叫做非調(diào)和常數(shù)。非調(diào)和常數(shù)通常用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的方法得出，但在調(diào)和方法出現(xiàn)之后，也可以用調(diào)和常數(shù)來計(jì)算。

由于歷法主要是根據(jù)太陽和月亮相對于地球的運(yùn)動而確定的，因此非調(diào)和法也可以將潮汐狀況同日歷直接聯(lián)系起來。

非調(diào)和法預(yù)報(bào)潮汐在我國有長久的厲史。據(jù)記載，大約在一千二百年前， 唐朝的竇叔蒙就指出月相與潮時之間具有基本上是線性的關(guān)系。從古雙來，民間應(yīng)用農(nóng)歷日期推算潮汐是相當(dāng)普遍的，某些地區(qū)記載的潮候圖實(shí)際上就是一種用非調(diào)和法預(yù)報(bào)的潮汐表，現(xiàn)在在各地勞動人民中間還流傳著各種預(yù)測潮汐的諺語，所采用的方法也可劃歸非調(diào)和法范疇。

在西方較早的比較完善的方法是1831年英國陸波克(Lubbok ) 提出的。他不但考慮了月令，而且還考慮了月亮赤緯、視差和全日不等的影響，但他的方法仍然是比較簡單和粗糙的。蘇聯(lián)杜瓦寧進(jìn)一步研究了月亮赤緯、太陽赤緯與月中天時刻之間的關(guān)系，用非調(diào)和法編制了永久潮汐表。

我國廣泛使用非調(diào)和法預(yù)報(bào)潮汐是與使用農(nóng)歷的習(xí)慣分不開的。這種歷法是既根據(jù)太陽也根據(jù)月亮的運(yùn)動而制定的，用這種歷法推算潮汐顯得特別方便。

調(diào)和法調(diào)和法是目前潮汐分析和預(yù)報(bào)中采用的一個基本的主要的方法。

目前世界各國出版的潮汐表和潮流表差不多都是采用調(diào)和法推算的。4

調(diào)和分析方法是將月球繞地球、地球繞太陽的橢圓運(yùn)動，以及天體間的攝動運(yùn)動，采用級數(shù)分解的方法，分解成一組止余弦無窮級數(shù)。

根據(jù)預(yù)報(bào)精度要求，確定選取主要級數(shù)項(xiàng)，再根據(jù)具體港口的潮汐實(shí)測數(shù)據(jù)，解算出各級數(shù)項(xiàng)的系數(shù)和初始角度，然后根據(jù)時間，即可預(yù)報(bào)后面某一時刻的潮高。

感應(yīng)法戚應(yīng)法是1966年美國和英國海洋學(xué)家芒克( Munk ) 和卡特雷特( Cartwright ) 提出的。

這個方法在理論上比調(diào)和法更加嚴(yán)整， 但其基本思想?yún)s頗為簡單。

目前感應(yīng)法還僅限于在理論分析研究中使用，實(shí)際潮汐預(yù)報(bào)中尚未見應(yīng)用。一個原因是調(diào)和法沿用日久，已積累了大量分析結(jié)果，其預(yù)報(bào)效果又不比感應(yīng)法差多少，很難改而采用感應(yīng)法。另一個重要原因在于感應(yīng)法還有一些不便之處。4

淺水潮汐預(yù)報(bào)我國沿海有許多重要淺水港口，如上海、廣州等。這類港口由于航道較淺，對潮汐預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度要求就比較高，而這些地區(qū)的潮汐預(yù)報(bào)誤差一般較大。除了氣象影響在這些地區(qū)表現(xiàn)得更激烈之外，從潮汐本身而言，主要是由于在淺水區(qū)域非線性效應(yīng)不可忽視，潮波波形常常產(chǎn)生顯著的畸變。5

在潮汐預(yù)報(bào)中，由于淺水潮汐的復(fù)雜性，一般采用調(diào)和方法(例如杜德森( 1928 ) 提出的60個分潮。往往不能獲得滿意效果。為此，杜德森曾子1957 年提出了一個直接對高低潮進(jìn)行淺水改正的方法。這個方法雖然使高低潮的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度有了提高，但把它應(yīng)用到逐時潮高預(yù)報(bào)上則有許多困難和不便之處。

近年來，通過譜分析，先確定比較重要的分潮， 后再進(jìn)行調(diào)和分析和預(yù)報(bào)的方法， 在國外頗為流行。

但它存在著下面幾個問題：

（1）淺水分潮的重要性往往是因地而異的。例如英國和美國曾分別對泰唔士河口及安科雷季的潮汐記錄進(jìn)行了譜分析， 業(yè)將調(diào)和分潮的個數(shù)分別增加到113 個和115 個。但是在這兩個地方選出的淺水分潮差別很大。這樣一來，在進(jìn)行潮汐分析和預(yù)報(bào)時就必須在不同的港口采用不同的淺水分潮，這在實(shí)際工作中是一件相當(dāng)麻煩的事情。

（2） 在淺水分潮中常常有這樣的情況，即來源于不同源分潮的淺水分潮具有相同的或十分接近的周期。到目前為止，通常的處理方法是根據(jù)源分潮的重要性，確定其中一個為主的淺水分潮，然后在分析和預(yù)報(bào)時就只考慮這一個淺水分潮的存在。這自然會給計(jì)算帶來誤差。

（3）在淺水港口， 往往存在大量小振幅然而又是不可忽略的高頻振動。它們的影響一般主要表現(xiàn)在潮時預(yù)報(bào)方面。由于它們的振幅校小，在調(diào)和分析時常常由于偶然因素的影響，使得這些分潮的遲角出現(xiàn)較大誤差。

上述問題給調(diào)和方法的廣泛使用帶來一定的困難。

根據(jù)工作實(shí)踐，如果把調(diào)和方法同非調(diào)和方法結(jié)合起來，常常可以取得較好的預(yù)報(bào)效果。例如從1966年開始， 我們曾采用一種簡單相關(guān)法對我國十幾個淺水港口的低潮時預(yù)報(bào)進(jìn)行了改進(jìn)，效果良好。

意義潮汐是重要的海洋物理要素之一，潮汐預(yù)報(bào)是認(rèn)識、開發(fā)和利用海洋資源的重要手段。潮汐預(yù)報(bào)工作對掃雷布雷、港口及航道管理、水運(yùn)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(yīng)用潮汐信息。

我國海域遼闊，潮汐變化復(fù)雜，無論在軍事還是經(jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域，都需要具備詳細(xì)、準(zhǔn)確、方便靈活的潮汐保障體系，急需全新的預(yù)報(bào)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(shí)現(xiàn)海域潮汐預(yù)報(bào)，具有重要的實(shí)用價(jià)值和軍事意義。