舟山港區長期驗潮站潮汐特征分析

董慧 王文靜

摘要：基于舟山港區長期驗潮站喇叭咀、老塘山、馬岙、六橫、條帚門等5個站點多年實測的潮位資料，收集2014年至2018年期間連續5a的實測潮位數據，并利用以最小二乘法為原理的潮汐調和分析方法進行分析得到11個分潮的調和常數，進而研究驗潮站附近海域的潮汐類型、潮汐特征。結果表明：本次研究中5個站點附近海域的潮汐類型均為規則半日潮，且潮差變化大，潮汐日不等現象顯著，落潮歷時長，漲潮歷時短，半日分潮占主導地位，淺水分潮具有一定的作用，但效果并不明顯。

關鍵詞：舟山;調和分析;潮汐類型;潮汐特征

0引言

位于東海之濱的寧波一舟山港，是我國深水岸線資源最豐富的地區，北起杭州灣東部的花鳥山島，南至石浦的牛頭山島，南北長220km，大陸岸線長1547km，島嶼岸線長3203km，其中舟山港包括定海、老塘山、馬岙、金塘、沈家門、六橫、高亭、衢山、泗礁、綠華山和洋山等11個港區。港口航道資源豐富，港區內島嶼星羅棋布，航道和碼頭前沿水域的海況復雜多變，地方港航部門、海事部門、航運公司等對各港區潮汐、潮流的觀測與預報有著較大的需求。為此，該區域的潮汐特征的研究和分析，對港口建設、船舶航行、航運管理、海洋開發等方面具有極其重要的意義。

1資料收集與分析

1.1資料收集

為了滿足長期觀測以及海道測量、港口建設等項目的需求，我中心在港區內設立了長期站驗潮站以及短期驗潮站。考慮到水文資料的連續性、可靠性、一致性，因此選取站齡超過5年的喇叭咀、老塘山、馬岙、六橫、條帚門這5個站點作為本次研究對象（見圖1），資料分析時間序列選定為2014年1月1日00：00至2019年1月1日00：00，潮位數據間隔5min。

1.2調和分析

依據最小二乘法，實測潮汐可表示為：

式中：Ao為分析期間的平均海面;t是區時;f是分潮的交點因子;σ為分潮的角速率;格（Vo+u）為格林尼治零時平衡潮分潮的初相角;x（t）是非天文潮位，具有隨機的特性，在物理學上稱為噪音;H為分潮的平均振幅：g為區時專用遲角。H，g為待定的潮汐調和常數。

本研究中，資料分析選用5個站點2014至2018年連續5a的實測潮位數據，調和分析主要考慮4個半日分潮（M2、S2、K2、N2）、4個全日分潮（K1、01、P1、Q1）以及3個主要淺水分潮（M4、MS4、N6）。每個站點每la的資料分別進行調和分析，結果顯示所有站點5a內各分潮調和常數的數值較為接近，由于考慮到風暴潮以及特殊天氣的影響，故本次成果均采用5a的平均值。結果如表1所示。

由表1可知，這5個站點具有共同特征，無論從振幅還是遲角方面，半日分潮（M2、S2、K1、O1）均占主導地位，且遠遠大于全日分潮和主要淺水分潮，而半日分潮中太陰主要半日分潮M2作用效果最為突出，例如喇叭咀站M2達到了太陽主要半日分潮S2的233倍，太陰淺水1/6日分潮M6的134倍。由此可見，各驗潮站M2的振幅遠遠大于其他分潮，淺水分潮（M4、MS4、M6）振幅較小，并不占優勢，說明在各驗潮站附近海域淺水分潮具有一定的作用，但效果并不明顯。

2潮汐特征分析

2.1潮汐類型

關于潮汐分類的方法，一般采用“潮型數”作為潮汐分類的依據。潮型數是表征潮汐曲線形態變化的一種系數——主要分潮平均振幅之比值，亦稱“潮性常數”或“潮型常數”。

按潮汐形態系數來作潮汐分類，其意義是明顯的，即以潮形系數的大小作為判據，半日潮或全日潮哪一種成分占優勢，就屬于哪一種類型。其計算公式是：

式中：T1、T2表示潮型常數，其中T1為太陰—太陽赤緯全日分潮K。和太陰赤緯全日分潮O1的振幅之和與太陰主要半日分潮M1振幅的比值，T2為太陰淺水1/4日分潮M4與太陰主要半日分潮M2的振幅的比值;H表示主要分潮的振幅。計算結果見表2。

我國大多采用的劃分標準是：O4.0為規則全日潮。由表3可知，喇叭咀、六橫、馬岙、條帚門的T1.值均小于0.5，為規則半日潮類型，老塘山近似等于0.5，可視為介于規則半日潮和不規則半日潮之間，結合老塘山站實測資料判斷，認為老塘山屬于規則半日潮。

T2數值大小直接反映了潮汐受到淺海影響的程度大小，同時可以用來比較漲潮時間和落潮時間的時間差，當T2值為0.04時，漲落潮歷時差30min左右;當.T2值為0.08時，漲落潮歷時差1h左右;當T2值為0.2時，漲落潮歷時差2h左右。由表3可知，老塘山、六橫、馬岙、條帚門的T2值均大于0.04，而喇叭咀近似等于0.04，可以認為各站附近海域受到一定的潮汐淺海分潮作用;其次各站T2值在0.04～0.08的范圍內，從而推斷各站漲落潮歷時差在30min～l h之內，該結論將在后續實測資料分析中進行驗證。

綜上所述，喇叭咀、老塘山、六橫、馬岙、條帚門附近海域的潮汐類型均為規則半日潮型，漲落潮具有時差，且有一定的潮汐淺海分潮作用。

2.2潮汐特征

以六橫、條帚門2個站點為例，選取2018年9月4日00：00至9月19日00：00的實測潮位數據，以理論最低潮面為基準面，過程曲線圖，見圖2。

圖2顯示，六橫和條帚門潮位較為接近，一日內出現了2次高潮和2次低潮，但存在2次高潮或2次低潮明顯不相等的潮汐日不等現象，既出現高潮日不等又出現低潮日不等，而日不等現象與月球赤緯變化有關。除上述2個站點外，馬岙、老塘山、喇叭咀也具有相同特征，此處不再一一贅述。

綜合來看，5個站點平均落潮歷時大約晚于平均漲潮歷時40min～l h，所以2.1中各站漲落潮歷時差在30min～l h之內的推斷合理，結論成立。各站最大潮差均可達到4m以上，潮差較大。其中六橫和條帚門的潮汐特征較為相似，是由于這兩個站地理位置較為接近，而馬岙和老塘山雖處在一個島嶼，位置上看馬岙靠外，老塘山靠內，受地形限制，潮位差異明顯。

3結論

利用舟山港區喇叭咀、老塘山、六橫、馬岙、條帚門5個長期驗潮站2014-2018年實測潮位數據資料，通過調和分析的方法對5個站點的潮汐類型以及潮汐特征進行研究分析，結果顯示：

（1）5個站點經調和分析表明，半日分潮占主導地位，且遠遠大于全日分潮和主要淺水分潮，其中M2分潮作用效果最為突出。淺水分潮不占優勢，在各站附近海域淺水分潮具有一定的作用，但效果并不明顯。

（2）5個站點附近海域的潮汐性質屬規則半日潮，各站潮差變化較大，日不等現象較為顯著，且同時存在高潮日不等和低潮日不等現象。落潮歷時長，漲潮歷時短。