潮波

潮波是由潮汐引起的，是海水表面發生的一種波動現象，一般以正弦波或餘弦波的形式，波長會比較長，帶有能量的傳遞。從全球範圍內來考察潮汐現象，一些地方發生漲潮，必在另外一些地方發生落潮；反之，一些地方若是落潮，正好證明另一些地方正在漲潮。這種此起彼落的海水運動，稱為潮波。

基本介紹

• 中文名：潮波
• 外文名：tide wave
• 產生原因：由潮汐引起
• 釋義：海水表面發生的一種波動現象

釋義

從全球範圍內來考察潮汐現象，那么，一些地方發生漲潮，必在另外一些地方發生落潮；反之，一些地方若是落潮，正好證明另一些地方正在漲潮。這種此起彼落的海水運動，稱為潮波。

潮波分為前進波、駐波、兩駐波疊加（駐波疊加波），前進波一般發生在長海峽（北半球），駐波一般發生在窄長半封閉海灣，兩駐波疊加形成的疊加波一般發生在半封閉海灣。

中國海研究

關於我國近海潮波的研究，除了經典的潮汐分析與推算之外，潮波的數值計算和模擬近年取得了很大的發展。尤其是隨著計算機的飛速發展，數值計算已經逐漸成為潮波研究中一種常用和經濟有效的方法。

就目前我國近海潮波數值研究所採取的方法而言，大體可分為兩類：邊值法和初值法。邊值法要求岸界和水側邊界的潮位都給定，其計算效果依賴於邊界值的可靠性。在觀測站分布稀疏的沿岸確定邊界格點上的潮位值所帶來的人為偏差，會造成計算區域內部的可觀誤差。另外，從物理實質上看，邊值法相當於岸界有虛擬潮波傳入，也不易滿足法向流速為零的流體動力學條件。初值法規定岸界處法向流速為零，水側邊界給定潮位，由靜止海洋起步計算，直至建立起穩定的潮波，再作分析。計算結果由岸界和島嶼的觀測值加以檢驗，是一種較理想的方法。在利用初值法進行的研究中，又有單個分潮的模擬和若干分潮同時模擬的不同做法。

就研究所採用的數值模式看，其發展趨勢為從二維到三維，所考慮的物理過程也從簡單到完備。早期的模式多為二維，由於潮運動的正壓性，二維模型基本上能夠反映出潮汐的運動規律。但是在很多問題中（如海岸工程），必須考慮各潮流的垂直結構，這就要求採用三維模式。與二維模型相比，三維模型雖然計算量大，但是它能給出潮流的空間結構，更精確地反映出潮流的運動規律。因而時至今天，三維模型代表著潮波數值模擬的發展方向。目前己有人對渤海、北部灣的潮波作了三維研究。最近，沙文鈕、朱首賢研製了適合於中國海研究的三維斜壓淺海模式，並成功地用於長江沖淡水擴展機制的研究和閩浙沿岸上升流的研究以及台灣海峽M2分潮的研究。當然，由於二維模式簡單，易於計算，且在一些實際問題中二維研究己能滿足要求，所以潮波的二維研究不但已經獲得了廣泛套用，而且今後一定時期內二維模式還會繼續得到改進，與三維模型並存。事實上，進入九十年代以來，亦有學者對我國近海的潮波作二維數值計算，並獲得較為精確的模擬結果。

研究狀況

東中國海潮波

潮汐和潮流是潮波運動的兩種表現形式，是海洋中經久存在的一種顯著現象。50年代末至60年代初，我國對124°E以西的渤、黃、東海的潮汐、潮流作了大量的觀測和分析，根據這些資料繪製了124°E以西的潮汐、潮流分布圖。70年代，又對124°E以東的東海東部區域的潮汐、潮流進行了大量的調查分析工作。方國洪等根據大量的實測資料以及一系列數值試驗結果，繪製了比較完整的潮汐、潮流圖。

將渤、黃、東海視為一體對整個東中國海的潮波運動做數值研究在我國是從80年代開始的。通過多年的研究，人們在主要分潮的分布等方面已達成一定的共識。

沈育疆（1980）採用忽略平流項的Hansen形式脅振潮波運動方程組，首次對東中國海的M2、S2、K1和O1，四個分潮的潮汐做了數值計算，探討了諧振潮波的傳播和潮汐分布的總規律。文章提出台灣島北端存在一個“退化旋轉潮波系統”，指出：太平洋半日潮波傳入後，大部分以前進波形式北上，一部分在基隆附近形成退化的旋轉潮波系統，左旋進入台灣海峽。葉安樂等和呂新剛、沙文鈕的模擬中也有同樣的結果。早己有研究證明，摩擦作用可使無潮點的位置左移。關於退化的旋轉潮波系統的成因，沈育疆認為，除摩擦作用外，主要與閩浙曲折海岸向東南的弱漫反射波和強入射波的迭加效應有關。但地形的作用也是不容忽視的。葉安樂的矩形海灣數值試驗表明，斜傾地形使無潮點偏移到水淺的一方。呂新剛、沙文任模擬結果表示，台灣島的存在，一方面造成了地形的坡度，一方面增大了底摩擦，使無潮點移向台灣島一側，而只出現半壁旋轉系統，大洋潮波的南側分支表現為前進波形式。

沈育疆、葉安樂對東中國海的半日潮流做了三維研究，給出了潮流要素的垂向變化規律。由於當時條件所限，他們的工作將對潮流的三維結構有較大影響的垂向禍動粘性係數取成了常量，因而得出一個較厚的摩擦層。方國洪和楊景飛發表了他們早期用初值法對東海東部及南部潮流二維計算的結果，給出了M2和m1分潮的潮流橢圓要素圖。他們的結果仍然有較好的參考價值。

趙保仁、方國洪用球坐標系下二維模型同時對渤、黃、東海M2和m1分潮的潮汐潮流進行了數值模擬，考慮了非線性項、水平湍流粘性項和引潮力的作用。其模型格線間距15`×15`，潮汐的模擬結果用沿岸81個驗潮站加以檢驗，計算精度較高。他們首次給出或證實了若干圓流點的存在，並討論了M2和m1潮能通量的傳播和消耗情況。葉安樂、梅麗明同樣利用球坐標下二維非線性潮波方程（未考慮水平湍流項）模擬了東中國海的M2、S2、K1和O1四大分潮，其研究表明，K1和O1的同位相線在台灣附近先作順時針方向旋轉，然後做逆時針旋轉，並指出該現象是由於大陸架和大陸坡水深分布和台灣島存在的結果。

關於各分潮的數值模擬，近年來注重用三維模式。萬振文等對渤、黃、東海潮波進行了解析度更高的三維數值模擬，模擬對象為M2和m1分潮。結果指出，台灣海峽發現了一個m1分潮的圓流點，該圓流點為首次發現，需進一步的觀測驗證。朱首賢、沙文鈕用三維非線性淺海陸架模式詳細模擬了東中國海的M2分潮。結果表明，兩個無潮點的位置分別在成山頭外和連雲港外，基本上和方國洪的結果相似。同時得到的幾個強潮區也和方國洪給出的訂正資料很相符。如西朝鮮沿岸兩個強潮區，青島至蘇北沿岸的兩個強潮區，台灣海峽強潮區。

南海潮波

與東中國海相比，人們對南海潮波的了解要缺乏得多。國內學者中，鄭文振等利用了沿岸大量水位資料和陸架海區大量測流資料對南海北部的潮汐潮流作了系統研究。沈育疆等對南海潮汐作了數值計算，但未涉及潮流。其結果表明，在台灣海峽南口，半日潮波越過呂宋海峽水域輻散，少部分迂迴台灣淺灘沿台灣島西南側的深溝楔入台灣海峽，與東海沿海峽北口傳入的潮波相遇，約在福建沼安外海形成輻合區。.由同潮時線看，半日潮波並無由東海經台灣海峽傳入南海的部分。全日潮波在台灣海峽的傳播與半日潮波不同，只有由東海向南海傳輸的單向運動。該文還指出，台灣海峽是計算區內潮汐現象最顯著的地區，最大可能潮差達6m。俞慕耕探討了南海的潮汐特徵，其研究範圍包括了台灣海峽及海峽南部海區。文章以英版潮汐表刊出的調和常數為主，選取了320個站的資料，計算了南海的潮汐性質、潮差、半日潮和全日潮同潮圖等，較全面地展現了南海的潮汐分布規律。關於台灣海峽半日、全日潮波的傳播規律，結論與沈育疆類似。

上述諸工作均較少涉及潮流的狀況。方國洪等用與趙保仁等相同的數值模型和類似的方法對南海的潮汐和潮流進行了數值模擬。他們給出了M2和m1分潮同潮圖、潮流的振幅和潮時、余流余水位等。並從能量的角度討論了潮波的傳播，指出，在台灣海峽m1潮能北進南出，消耗很少；M2潮能則大多在海峽內消耗掉。

台灣海峽潮波

單獨研究台灣海峽潮波的工作，大多集中在八十年代，近期也己有一些。對海峽潮汐尤其是較強的M：分潮潮汐的分布，由於有海峽兩岸諸多測站的檢驗，己基本達成共識。在己有的研究中，以數值方法居多，但也有學者利用非數值計算方式，採用潮汐表等資料進行統計分析，同樣得出有意義的結果。

鄭文振、陳福年等較早研究了台灣海峽的潮波。指出，海峽的潮運動主要是太平洋潮波所引起的脅振動結果。一般認為，作用於台灣海峽的潮波由兩支構成，分別是由北口進入的下行波和經過巴士海峽傳來的上行波。兩支潮波的影響範圍，多數學者認為，以北支潮波的強度大，影響範圍廣，起支配作用。但也有不同的觀點，如李立等據觀測資料分析，認為南支潮波的影響範圍比以往認為的要大，可達海峽西岸中段。此後，顏廷壯等支持其南支潮波影響範圍擴大的觀點，但其M2分潮流同時線的分布形式與李力等的結果並不相同。最近，呂新剛、沙文任計算了環台灣島海域M2的潮能通量，結合潮汐潮流同潮圖，結果指出，北支潮波的強度大大強於南支潮波。北支潮波南下途中，強度不斷減弱，但最終仍超過了台灣淺灘，達到了其南緣。南支潮波北上進入了澎湖水道，並在水道北端與南下潮波相遇。兩支潮波的分界線澎湖一台灣灘南緣，呈東北一西南向傾斜。多年來的研究認為，福建的金門、東山，南澳島至馬公一帶是兩支潮波匯合處。

台灣海峽內最大潮流整體較大，以往的研究一般都認為在台灣淺灘一澎湖水道為強流區。但是在最強流區的位置及強度問題上，不同工作之間的差異還是明顯的。殷富等用一個考慮了平流項的二維模型和一個不考慮平流項的兩層模式研究了海峽的M2、S2、K1和O1四個分潮。指出最大潮振幅發生在海峽西北部，潮流在澎湖水道為最強，達巧150cm/s。葉安樂等對台灣海峽及其鄰近海區的三維半日潮波的研究指出，最大潮流位於澎湖水道，但得出4Kn的最大流。陳新忠認為台灣淺灘一帶為最強流區，流速2節以上。方國洪等認為在澎湖列島西南發生超過1m/s的最大流。顏廷壯等則認為海峽北部大陸一側大練島近海的M2分潮流速達2m/s，為最強流區。呂新剛潮流橢圓的計算結果表示，環台灣島海域的強流區有三處，一是澎湖水道一台灣淺灘一帶，二是福建沿岸的幾個海灣，三是台灣島北端淡水一基隆近海。最強流區在澎湖水道，其中個別點達到了196cm/s。澎湖水道呈北窄南寬的喇叭形，南支潮波從喇叭口湧入水道後，在淺水和狹管效應共同作用下，造成強潮流區。

在海峽中部約24.5°N附近，媚州灣一梧棲一線為弱流區，潮流一般在30cm/s以下。上述綜合到的這些工作中，不少結論是一致或相似的，但差異也是明顯的。如，關於M2最大流發生的流速，不同學者給出的量值從100cm/s到150cm/s，甚至4Kn不等；在發生地點上，各家觀點的差異雖然不是很大，但爭議還是有的。還有，關於海峽內潮流不同旋轉方向的分界線，觀點也沒有完全統一。再如，關於M2分潮最大流同時線的分布，就圓流點和同時線密集區的存在與否，目前至少存在三種觀點。這些本文雖然沒有具體論述，但仍然較重要，也應引起我們的重視。