§7.2与潮汐有关的天文学知识
天球：
以地球为中心，无限长为半径所作的球面。
天轴：
将地轴无限延长，所得到的直线叫天轴。
天极：
天轴与天极的交点叫天极，它小于南北天极。
天顶：
（天底）观测点所作的铅垂线（即通过地心）向上与天球的交顶称天顶，向
下与天球的交点称天底。
天子午圈：
通过天极和天顶天底所作的大圈，叫天子午圈。
天赤道：
延展地球赤道面和天球相交的大圈，叫天赤道。
天顶距（Q）：
通过天顶和天体（如月亮）所作的大圈上的一段弧长，这段弧长截于天顶和天体之间，天顶距在一天中作周期性变化，由于顶起由0~180。
时圈：
通过天极和天体所作的大圈。
时角（T）：
天子午圈和时圈在天赤道上所截弧长，叫时角，向西0-360°。
赤纬：
天体沿时圈至天赤道的弧称该天体的赤纬，以赤道为0，向北为正，向南为负，0-90
赤径：
从春分点沿天赤道向东到时圈与天赤道的交点所跨的弧。
赤径与时角不同，时角由子午圈向西量，而赤径是由春分点向东量。
天球坐标：
春分点为坐标原点，赤纬、赤径为坐标系。
中天：
（天体）时圈与天子午圈重合时叫中天，午半圈时（时角为0）叫上中天，天体位于子半圈时（时角180）称下中天。
平太阳日：
平太阳连续两次经过上中天的时间间隔，称为平太阳日。
1/24平太阳日，取为平太阳时。
平太阳年（回归年）：
当平太阳在天球上作用周年视运动时，连续两次通过春分点的时间间隔，约365.2422平太阳日。
近点年：
地球在绕太阳公转的轨道上前后二次到达近日点的时间间隔（约365.2596天）称近点年。
平太阴时:
月球在连续两次通过上中天的时间间隔为一太阴日，其平均值称平太阴日。
1/24平太阴日为一平太阴时，一平太阴日等于24.8412平太阳时，即一平太阴日＝1.03505平太阳日，比一天略长。
朔望月：
月球从新月（或满月，新月称朔，满月称望）的位置，出发，再回到新月（或满月）的位置的时间间隔，叫朔望月或叫盈亏月，是月相变化的周期，等于29.5306平太阳日。
交点月:
月球两次通过升交点或降交点的时间间隔称为一交点月（约27.2122平太阳日）。
近点月：
月球先后二次到达近地点所经历的时间（约定27.55455平太阳日）。
回归日：
月球从赤经零度出发，再回到赤经零度的时间间隔（约27.32158平太阳日）。
§7.3引潮力
月球引潮力定义：
地球上单位质量的物体，其所受到的月球引力，与因地月相对运动所产生的惯性离心力的合力，是为月球的引潮力。
类似可定义太阳引潮力。
引潮力公式:
设地球质量为E，地球平均半径为r，月球质量为M，月地中心距离为D,月球中心至地球表面任意一点的距离为x，θ为天顶距（天顶至天体的弧长，0~180）。
§7.4平衡潮
一、平衡潮概念
平衡潮理论假定:
1.地球表面被等深的海水所包围;2.认为海水没有惯性;3.认为海水无粘性;4.忽略地转偏向力
在上述假定下，某一时刻引潮力和重力相平衡时，海面保持稳定状态所求得之潮汐即为平衡潮.
二、平衡潮潮高公式
三、潮高公式讨论
hm=hm0+hm1+hm2
hm0=（1/12）H（1-3cos2φ）（1-3cos2δ）
hm1=Hsin2φsin2δcosT1
hm2=（1/4）H（1+cos2φ）（1+cos2δ）cos2T1
式中φ地点的纬度，δ为太阴的赤纬，T1为太阴时角。
1.半日潮、全日潮和长周期潮随纬度的分布
长周期潮在cos2φ=1/3处，即φ=±35°16‘振幅为零，在两极处最大。
全日潮在赤道及两极处为零，在φ=±π/4处最大。
半日潮在赤道最大，随纬度的增加而减小，到两极为零。
两极只有长周期潮。
2.半日潮、全日潮随赤纬变化
当δ=0时，全日潮为零，半日潮最大，此时叫分点潮。
随着赤纬的增加，半日潮成分逐渐减小，全日潮成分逐渐增大。
δ≠0时，全日潮和半日潮迭加形成日不等，随着赤纬的增加，日不等现象也增大，当赤纬最大（月球δmax=28°35‘）日不等现象最显著，此时叫回归潮。
3.近点潮和远点潮：
太阴潮高与月地距离的三次方成反比，因之近点潮差最大，远地点潮差最小，出现潮汐的月周期（太阳潮也有年周期）。
4.太阴潮与太阳潮共同作用：
如果把太阳平衡潮考虑在内，那么，当太阳，太阴时角都为零或180°时，潮差最大，当太阴，太阳时角相差90°或270°时，则潮差最小，形成朔望大潮和方照小潮。
潮龄：
满月或新月的中天时与大潮发生的时间之差，称潮龄。
（潮龄是以天计算）
高（低）潮间隙：
从月中天时刻到发生第一次高（低）潮间隙
四、分潮与潮汐调和常数
分潮：
引潮力场可以分为许多分场，每一分场为一谐和振动，每一谐和振动就称为一个分潮。
因为每一个分潮可写作h（t）=fHcos（qt+v0+u-K）h分潮潮高，H分潮多年平均振幅，f振幅改正因子，q分潮角速度，v0+u是世界时零时假想天体的相角，K高潮时落后于月中天时刻的相角
式中f，q，v0+u，均为已知，求出H，K则分潮可求出。
H，K就称为分潮的调和常数。
五、平衡潮理论的缺点
1.平衡潮理论所求出的最大潮差78cm，这一结果与大洋实际潮差相近，但与浅海地区的潮差相差很大。
2.按平衡潮理论，赤道永远不会出现全日潮，低纬度地区也以半日潮占势，实际上，赤道和低纬度有些地区均有日潮出现。
3.没考虑海水的运动，因而无法解释潮流这一重要现象。
4.在一些半封闭的海湾，近海和大洋中，有时出现没有潮汐涨落的点（无潮点），同潮时线绕无潮点作旋转，两岸潮差不等，平衡潮无此结论。
5.平衡潮认为，月球处在某处上下中天时，该处便会发生高潮，但实际情况并非如此
六、推算潮时的简易方法——八分算潮法
高潮时=0.8h×[农历日期-1（或16）]+高潮间隙
高潮时=月中天时+高潮间隙（江苏11.7）
正规半日潮可加减12h24min得到另一个高潮时，加减6h12min得到另一个低潮时
§7.5潮汐动力理论
二、旋转潮波
在北半球，一般为顺时针旋转，南半球相反，所以与科氏力的影响有关。
三、潮流
1、定义：
同潮汐现象同时发生的，海水水平方向上的周期性运动称为潮流。
往复流：
流向、流速沿某一方向来回周期变化。
前进波：
潮流转向在半潮面
驻波：
潮流转向在高低潮。
旋转潮流：
流速和流向随时间变化
变截面海湾和河口中的潮波
一、何谓变截面海湾和河口:
所谓变截面是指沿海湾和河口主轴线的垂直过水断面不同.
一.何谓涌潮:
当潮波在浅水中传播时,波剖面将逐渐发生变形.当这种变形的潮波达到某一地点并满足一定的条件时,波峰前面形成陡峭的水墙,产生不连续面.以不连续面的形式继续向前传播的现象叫做涌潮.
§7.6风暴潮
☐风暴潮：
由于强烈的大气扰动—如强风和气压骤变所招致的海面异常升高的现象。
☐通常分温带气旋引起的温带风暴潮和热带风暴（台风）引起的热带风暴潮两类。
☐温带风暴潮多发生在春秋季节，中纬度沿海各地都可以见到。
如北海和波罗地海沿岸、美国东岸和日本沿岸，经常出现这种风暴潮，它以潮位变化的稳定和持续为特点。
每逢春秋过渡季节，中国北部海区在北方冷高压配合南方低压（槽）的天气形势影响下发生的风暴潮，也有类似的特点。
☐热带风暴潮常见于夏秋季节，总伴有急剧的水位变化。
凡是热带风暴影响的沿海地区均有热带风暴潮的发生。
中国东南沿海也是这类风暴潮的多发地区。
风暴潮三个阶段
☐第一阶段：
台风或飓风到来之前，在验潮曲线中能觉察到潮位已受到影响，有时可达20或30厘米波幅的缓慢波动。
这种在风暴潮来临前趋岸的波谓之“先兆波”。
☐第二阶段：
风暴已逼近或过境时，该地区水位急剧升高，潮高能达数米，谓之主振阶段，是风暴潮灾的主要阶段；此阶段时间不长，一般数小时或一天的量阶。
☐第三阶段：
风暴过境后，仍存在一系列振动——假潮或（和）自由波，谓之“余振”，长可达2~3天。
两类风暴潮的差别
☐热带风暴引起者，常伴有急剧的水位变化；温带气旋引起者，水位变化持续而不急剧。
此乃热带风暴比温带气旋移动迅速、且风场和气压变化更急剧之缘故。
☐此外，尚存另类风暴潮，为渤、黄海特有。
春、秋过渡季节，渤海和北黄海乃冷、暖气团角逐激烈之地域，寒潮或冷空气激发之风暴潮显著，其特点为水位变化持续而不急剧。
因寒潮或冷空气不具低压中心，故称此类风暴潮为风潮（windsurge）。
中国的风暴潮
☐中国沿岸常有台风或寒潮大风袭击，风暴潮危害严重。
☐据统计，渤海湾至莱州湾沿岸，江苏小羊口至浙江北部海门港及浙江省温州、台州地区，福建省宁德地区至闽江口附近，广东省汕头地区至珠江口，雷州半岛东岸和海南岛东北部等岸段是风暴潮的多发区。
中国验潮记录的最高风暴潮达5.94m，列世界第三，是8007号台风（Joe）在南渡引起的。
☐中国风暴潮特点：
（1）一年四季均有发生，
（2）发生次数较多，（3）风暴潮位高度较大，（4）风暴潮规律较复杂，特别在潮差大的浅水区，天文潮与风暴潮具较明显的非线性耦合效应，致使风暴潮规律更为复杂。
☐风暴潮淹没农田、冲垮盐场、摧毁码头、破坏沿岸国防和工程设施，也是开发浅海油田之大患。
故研究风暴潮的发生、发展和衰亡等物理机制，特别是风暴潮预报方法，具有迫切的现实意义。
第八章、大气与海洋
大气成分
１、定常成分：
氮气、氧气、氩气和微量惰性气体；
２、可变成分：
水蒸气；二氧化碳；臭氧，Ｃ、Ｓ、Ｎ化合物；主要造成空气污染和温室效应；
三大全球问题：
１、臭氧空洞：
２、温室效应：
３、酸雨：
PH小于5.6,酸性成分主要是硫酸，也有硝酸和盐酸等。
地球大气的铅直分布：
对流层、平流层、中层、热成层和逸散层。
对流层：
高度北半球中、高纬度１２到１５公里；南半球中、高纬度８到９公里，赤道附近１８到１９公里；由于地面辐射，温度随高度升高而降低，每１００米降低０．６５ｋ，层顶温度为－６０度，主要现象为日常天气；
平流层：
平均高度５０ｋｍ，因在２０到２５公里高处有臭氧层吸收紫外线，增温，温度随高度升高，层顶温度大约０度，无天气现象；
中层：
高度为８０到９０公里，温度随高度降低很快，最冷层，层顶温度可达－９０度，水气极少，空气稀薄，可见夜光云；
热成层，又叫暖层、电离层，温度可升高到1000ｋ，高纬极光多发生在这一层；
逸散层：
过渡
气象要素：
表示大气中物理现象与物理过程的物理量。
包括：
气温、气压、湿度、风。
气温：
空气分子平均动能大小的表现，表征大气的冷热程度；全球气温基本呈纬向分布。
气压：
从观测高度到大气上界单位面积上的垂直空气柱的质量。
海压为０表示气压为1013.25hPa;气压场：
等压线越密，风速越大。
湿度：
表征空气中水汽含量的物理量；
风：
空气相对于地面作水平运动；
尺度：
大气大、中尺度运动受科氏力影响，满足地转平衡关系，近似为地转风，沿水平面上等压线吹。
季风：
大范围盛行风向随季节有显著变化的风系；
特点：
随季节反向；源起气团性质迥异；造成明显的旱、雨季；
全球三大季风区：
印度季风区，东亚季风区，西非季风区
一、锋面
１、气团：
低层大气中存在的物理属性相对均匀的大规模空气集团。
按温度分为冷、暖气团；
２、锋面：
不同性质气团的交面；锋区、锋面、锋线。
冷锋：
被冷气团推动移向暖气团的锋面。
冷锋天气：
在槽前锋后易出现连续降水；夏季在槽后或附近可产生短时间强对流降水；冬季锋附近多连续降雨，锋后伴大风。
暖锋：
被暖气团推动移向冷气团的锋面。
暖气团爬升，锋前多降雨。
二、气旋
１、气旋：
从流场角度，气旋为低压系统，北半球气流呈逆时针运动。
２、温带气旋：
多为锋面气旋，附近有冷心，一般不重合，带有云雨天气。
锋面气旋为冷低压；寒潮为冷高压；副高是暖高压；
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