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海水表面发生的波动现象
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潮波是由潮汐引起的，是海水表面发生的一种波动现象，一般以正弦波或余弦波的形式，波长会比较长，带有能量的传递。从全球范围内来考察潮汐现象，一些地方发生涨潮，必在另外一些地方发生落潮；反之，一些地方若是落潮，正好证明另一些地方正在涨潮。这种此起彼落的海水运动，称为潮波。
- 中文名
- 潮波
- 外文名
- PERIODIC TIDE WAVE
- 产生原因
- 由潮汐引起
- 释 义
- 海水表面发生的一种波动现象
目录
- 1释义
- 2中国海研究
- 3研究状况
- ▪东中国海潮波
- ▪南海潮波
- ▪台湾海峡潮波
释义
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从全球范围内来考察潮汐现象，那么，一些白拜姜霉地方发生涨潮，姜祖轿必在另外一些地方发生落潮；反之，一些地方若是落潮，正好证匙享杠明另一些地方正在涨潮。这祖骗种此起彼落的海水运动，称为潮波。
潮波分为前进波、驻波、两驻波叠加（驻波叠加询枣汽波），前进波一般发重厚生在长海峡（北半球），驻波一般发生在窄长半封闭海湾，两驻波叠加形成的企誉叠加波一般发生在半封讲符臭闭海湾。 [1]
中国海研究
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关于我国近海潮波的研究，除了经典的潮汐分析与推算之外，潮波的数值计算和模拟近年取得了很大的发展。尤其是随着计算机的飞速发展，数值计算已经逐渐成为潮波研究中一种常用和经济有效的方法。
就我国近海潮波数值研究所采取的方法而言，大体可分为两类：边值法和初值法。边值法要求岸界和水侧边界的潮位都给定，其计算效果依赖于边界值的可靠性。在观测站分布稀疏的沿岸确定边界格点上的潮位值所带来的人为偏差，会造成计算区域内部的可观误差。另外，从物理实质上看，边值法相当于岸界有虚拟潮波传入，也不易满足法向流速为零的流体动力学条件。初值法规定岸界处法向流速为零，水侧边界给定潮位，由静止海洋起步计算，直至建立起稳定的潮波，再作分析。计算结果由岸界和岛屿的观测值加以检验，是一种较理想的方法。在利用初值法进行的研究中，又有单个分潮的模拟和若干分潮同时模拟的不同做法。
就研究所采用的数值模式看，其发展趋势为从二维到三维，所考虑的物理过程也从简单到完备。早期的模式多为二维，由于潮运动的正压性，二维模型基本上能够反映出潮汐的运动规律。但是在很多问题中（如海岸工程），必须考虑各潮流的垂直结构，这就要求采用三维模式。与二维模型相比，三维模型虽然计算量大，但是它能给出潮流的空间结构，更精确地反映出潮流的运动规律。因而时至今天，三维模型代表着潮波数值模拟的发展方向。己有人对渤海、北部湾的潮波作了三维研究。最近，沙文钮、朱首贤研制了适合于中国海研究的三维斜压浅海模式，并成功地用于长江冲淡水扩展机制的研究和闽浙沿岸上升流的研究以及台湾海峡M2分潮的研究。当然，由于二维模式简单，易于计算，且在一些实际问题中二维研究己能满足要求，所以潮波的二维研究不但已经获得了广泛应用，而且今后一定时期内二维模式还会继续得到改进，与三维模型并存。事实上，进入九十年代以来，亦有学者对我国近海的潮波作二维数值计算，并获得较为精确的模拟结果。 [2]
研究状况
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东中国海潮波
潮汐和潮流是潮波运动的两种表现形式，是海洋中经久存在的一种显著现象。50年代末至60年代初，我国对124°E以西的渤、黄、东海的潮汐、潮流作了大量的观测和分析，根据这些资料绘制了124°E以西的潮汐、潮流分布图。70年代，又对124°E以东的东海东部区域的潮汐、潮流进行了大量的调查分析工作。方国洪等根据大量的实测资料以及一系列数值试验结果，绘制了比较完整的潮汐、潮流图。
将渤、黄、东海视为一体对整个东中国海的潮波运动做数值研究在我国是从80年代开始的。通过多年的研究，人们在主要分潮的分布等方面已达成一定的共识。
沈育疆（1980）采用忽略平流项的Hansen形式胁振潮波运动方程组，首次对东中国海的M2、S2、K1和O1，四个分潮的潮汐做了数值计算，探讨了谐振潮波的传播和潮汐分布的总规律。文章提出台湾岛北端存在一个“退化旋转潮波系统”，指出：太平洋半日潮波传入后，大部分以前进波形式北上，一部分在基隆附近形成退化的旋转潮波系统，左旋进入台湾海峡。叶安乐等和吕新刚、沙文钮的模拟中也有同样的结果。早己有研究证明，摩擦作用可使无潮点的位置左移。关于退化的旋转潮波系统的成因，沈育疆认为，除摩擦作用外，主要与闽浙曲折海岸向东南的弱漫反射波和强入射波的迭加效应有关。但地形的作用也是不容忽视的。叶安乐的矩形海湾数值试验表明，斜倾地形使无潮点偏移到水浅的一方。吕新刚、沙文任模拟结果表示，台湾岛的存在，一方面造成了地形的坡度，一方面增大了底摩擦，使无潮点移向台湾岛一侧，而只出现半壁旋转系统，大洋潮波的南侧分支表现为前进波形式。
沈育疆、叶安乐对东中国海的半日潮流做了三维研究，给出了潮流要素的垂向变化规律。由于当时条件所限，他们的工作将对潮流的三维结构有较大影响的垂向祸动粘性系数取成了常量，因而得出一个较厚的摩擦层。方国洪和杨景飞发表了他们早期用初值法对东海东部及南部潮流二维计算的结果，给出了M2和m1分潮的潮流椭圆要素图。他们的结果仍然有较好的参考价值。
赵保仁、方国洪用球坐标系下二维模型同时对渤、黄、东海M2和m1分潮的潮汐潮流进行了数值模拟，考虑了非线性项、水平湍流粘性项和引潮力的作用。其模型网格间距15`×15`，潮汐的模拟结果用沿岸81个验潮站加以检验，计算精度较高。他们首次给出或证实了若干圆流点的存在，并讨论了M2和m1潮能通量的传播和消耗情况。叶安乐、梅丽明同样利用球坐标下二维非线性潮波方程（未考虑水平湍流项）模拟了东中国海的M2、S2、K1和O1四大分潮，其研究表明，K1和O1的同位相线在台湾附近先作顺时针方向旋转，然后做逆时针旋转，并指出该现象是由于大陆架和大陆坡水深分布和台湾岛存在的结果。
关于各分潮的数值模拟，近年来注重用三维模式。万振文等对渤、黄、东海潮波进行了分辨率更高的三维数值模拟，模拟对象为M2和m1分潮。结果指出，台湾海峡发现了一个m1分潮的圆流点，该圆流点为首次发现，需进一步的观测验证。朱首贤、沙文钮用三维非线性浅海陆架模式详细模拟了东中国海的M2分潮。结果表明，两个无潮点的位置分别在成山头外和连云港外，基本上和方国洪的结果相似。同时得到的几个强潮区也和方国洪给出的订正资料很相符。如西朝鲜沿岸两个强潮区，青岛至苏北沿岸的两个强潮区，台湾海峡强潮区。 [3]
南海潮波
与东中国海相比，人们对南海潮波的了解要缺乏得多。国内学者中，郑文振等利用了沿岸大量水位资料和陆架海区大量测流资料对南海北部的潮汐潮流作了系统研究。沈育疆等对南海潮汐作了数值计算，但未涉及潮流。其结果表明，在台湾海峡南口，半日潮波越过吕宋海峡水域辐散，少部分迂回台湾浅滩沿台湾岛西南侧的深沟楔入台湾海峡，与东海沿海峡北口传入的潮波相遇，约在福建沼安外海形成辐合区。.由同潮时线看，半日潮波并无由东海经台湾海峡传入南海的部分。全日潮波在台湾海峡的传播与半日潮波不同，只有由东海向南海传输的单向运动。该文还指出，台湾海峡是计算区内潮汐现象最显著的地区，最大可能潮差达6m。俞慕耕探讨了南海的潮汐特征，其研究范围包括了台湾海峡及海峡南部海区。文章以英版潮汐表刊出的调和常数为主，选取了320个站的资料，计算了南海的潮汐性质、潮差、半日潮和全日潮同潮图等，较全面地展现了南海的潮汐分布规律。关于台湾海峡半日、全日潮波的传播规律，结论与沈育疆类似。
上述诸工作均较少涉及潮流的状况。方国洪等用与赵保仁等相同的数值模型和类似的方法对南海的潮汐和潮流进行了数值模拟。他们给出了M2和m1分潮同潮图、潮流的振幅和潮时、余流余水位等。并从能量的角度讨论了潮波的传播，指出，在台湾海峡m1潮能北进南出，消耗很少；M2潮能则大多在海峡内消耗掉。 [4]
台湾海峡潮波
单独研究台湾海峡潮波的工作，大多集中在八十年代，近期也己有一些。对海峡潮汐尤其是较强的M：分潮潮汐的分布，由于有海峡两岸诸多测站的检验，己基本达成共识。在己有的研究中，以数值方法居多，但也有学者利用非数值计算方式，采用潮汐表等资料进行统计分析，同样得出有意义的结果。
郑文振、陈福年等较早研究了台湾海峡的潮波。指出，海峡的潮运动主要是太平洋潮波所引起的胁振动结果。一般认为，作用于台湾海峡的潮波由两支构成，分别是由北口进入的下行波和经过巴士海峡传来的上行波。两支潮波的影响范围，多数学者认为，以北支潮波的强度大，影响范围广，起支配作用。但也有不同的观点，如李立等据观测资料分析，认为南支潮波的影响范围比以往认为的要大，可达海峡西岸中段。此后，颜廷壮等支持其南支潮波影响范围扩大的观点，但其M2分潮流同时线的分布形式与李力等的结果并不相同。最近，吕新刚、沙文任计算了环台湾岛海域M2的潮能通量，结合潮汐潮流同潮图，结果指出，北支潮波的强度大大强于南支潮波。北支潮波南下途中，强度不断减弱，但最终仍超过了台湾浅滩，达到了其南缘。南支潮波北上进入了澎湖水道，并在水道北端与南下潮波相遇。两支潮波的分界线澎湖一台湾滩南缘，呈东北一西南向倾斜。多年来的研究认为，福建的金门、东山，南澳岛至马公一带是两支潮波汇合处。
台湾海峡内最大潮流整体较大，以往的研究一般都认为在台湾浅滩一澎湖水道为强流区。但是在最强流区的位置及强度问题上，不同工作之间的差异还是明显的。殷富等用一个考虑了平流项的二维模型和一个不考虑平流项的两层模式研究了海峡的M2、S2、K1和O1四个分潮。指出最大潮振幅发生在海峡西北部，潮流在澎湖水道为最强，达巧150cm/s。叶安乐等对台湾海峡及其邻近海区的三维半日潮波的研究指出，最大潮流位于澎湖水道，但得出4Kn的最大流。陈新忠认为台湾浅滩一带为最强流区，流速2节以上。方国洪等认为在澎湖列岛西南发生超过1m/s的最大流。颜廷壮等则认为海峡北部大陆一侧大练岛近海的M2分潮流速达2m/s，为最强流区。吕新刚潮流椭圆的计算结果表示，环台湾岛海域的强流区有三处，一是澎湖水道一台湾浅滩一带，二是福建沿岸的几个海湾，三是台湾岛北端淡水一基隆近海。最强流区在澎湖水道，其中个别点达到了196cm/s。澎湖水道呈北窄南宽的喇叭形，南支潮波从喇叭口涌入水道后，在浅水和狭管效应共同作用下，造成强潮流区。
在海峡中部约24.5°N附近，媚州湾一梧栖一线为弱流区，潮流一般在30cm/s以下。上述综合到的这些工作中，不少结论是一致或相似的，但差异也是明显的。如，关于M2最大流发生的流速，不同学者给出的量值从100cm/s到150cm/s，甚至4Kn不等；在发生地点上，各家观点的差异虽然不是很大，但争议还是有的。还有，关于海峡内潮流不同旋转方向的分界线，观点也没有完全统一。再如，关于M2分潮最大流同时线的分布，就圆流点和同时线密集区的存在与否，至少存在三种观点。这些本文虽然没有具体论述，但仍然较重要，也应引起我们的重视。