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第十一章潮汐與潮汐之預測

第十一章潮汐與潮汐之預測. 投影片製作 : 蔡金城. 一、潮汐 (Tide). 由於月球與地球及太陽與地球間之重心引力相互作用的影響下，而使海平面產生垂直升降之現象稱為 潮汐 (Tide) 。. 換言之，水的 垂直方向之運動 即稱為潮汐。. 二、潮汐的成因. 遠在西元一○○年以前，羅馬自然科學家 Pliny 已發現並記錄下月球對潮汐之影響。但直到一六八七年牛頓 (Newton) 發表了萬有引力定律，人們才完全瞭解潮汐之成因。也因為月球對潮汐之影響較大，在此先考慮月球對潮汐之影響。. ( 一 ) 潮汐的性質.

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第十一章潮汐與潮汐之預測

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  1. 第十一章潮汐與潮汐之預測 投影片製作:蔡金城

  2. 一、潮汐(Tide) 由於月球與地球及太陽與地球間之重心引力相互作用的影響下，而使海平面產生垂直升降之現象稱為潮汐(Tide)。 換言之，水的垂直方向之運動即稱為潮汐。

  3. 二、潮汐的成因 遠在西元一○○年以前，羅馬自然科學家Pliny已發現並記錄下月球對潮汐之影響。但直到一六八七年牛頓(Newton)發表了萬有引力定律，人們才完全瞭解潮汐之成因。也因為月球對潮汐之影響較大，在此先考慮月球對潮汐之影響。

  4. (一)潮汐的性質 由於地球與太陽及地球與月球之間均有引力，同時，由於地球與月球(或太陽)均繞一個公共中心(BARYCENTER)運轉，如下圖所示，因此亦有一離心力，此離心力將與萬有引力相平衡，以致兩天體不致相碰，亦不至分離。 地球-月球之共同重心

  5. 地球-月球-太陽之共同重心(未按比例)

  6. 引力(虛線)與離心力(實線) (未按比例)

  7. (二)月球及太陽對地球潮汐的影響 1．月球與太陽之共同作用 當太陽、月球與地球成一直線時，即新月(New Moon)及滿月(Full Moon)時因其兩作用力相生，致使其高潮較平均高潮為高，低潮比平均低潮為低之情形，此時稱為大潮(Spring Tide)。

  8. 2．月球與太陽成90°時之共同作用 當太陽、月球與地球成90°垂直時，即上弦月(First Quarter Moon)及下弦月(Third Quarter Moon)時，太陽與月球對潮汐之影響，因其兩作用力相互抵消的結果，致使其高潮較平均高潮為低，低潮比平均低潮為高之情形，此時稱為小潮(Neap Tide)。

  9. 3．何謂潮汐日(Tidal Day) 以同一子午線為例，月球連續經過該子午線的時間間隔，平均約為廿四小時五十分鐘，此時間即稱為一個潮汐日。此外，潮汐日亦稱為太陰日。

  10. (三)潮汐的種類 半日潮(Semidiurnal Tide):每一潮汐日中有二次高潮及二次低潮，而在兩次連續之高潮或低潮中，其潮高變化亦少。 日潮(Diurnal Tide):每一潮汐日中僅有一次高潮及一次低潮。 混合潮(Mixed Tide):通常為半日潮，但有時亦可能變成日潮。

  11. 三、潮汐資料的基準面 1．潮高(Height of Tide)與水深(Depth of Water)之不同 水深是指水面至海底之垂直距離，而潮高指水面至一海圖基準面(Datum)的距離。 ∴實際水深=圖示水深+潮高 潮高3呎 船舶吃水 海圖基準面 圖示水深21呎 龍骨下水深2呎

  12. 2．潮汐基準面(Datum)之種類 高潮(High Water or High Tide):在一次漲潮時 潮汐所能達之最高水平面稱之。 低潮(Low Water or Low Tide):在一次落潮時 潮汐所能達之最低水平面稱之。 憩潮(Stand Tide):當高潮或低潮時有一短暫時間水平面無變化，此一期間稱之。 潮差(Range of Tide):或稱潮距，在同一地點連續高低潮間高度之差。 大潮潮差(Spring Range):大潮時在同一地點連續高低潮間高度之差。

  13. 小潮潮差(Neap Range):小潮時在同一地點連續高低潮間高度之差。 平均海平面(Mean Sea Level; M.S.L.):一驗潮站經過長時間對潮汐的觀測，而計算出之平均水面。 平均高潮(Mean High Water; M.H.W.):經長時間之記錄，某地之所有高潮高度之平均值。 平均低潮(Mean Low Water; M.L.W.):經長時間之記錄，某地之所有低潮高度之平均值。

  14. 高高潮(Higher High Water; H.H.W.):在一潮汐日內出現兩次高潮中之較高者。 低低潮(Lower Low Water; L.L.W.):在一潮汐日內出現兩次低潮中之較低者。 平均較高高潮(Mean Higher High Water; M.H.H.W.):經長時間之記錄，某地之所有高高潮高度之平均值。 平均較低低潮(Mean Lower Low Water; M.L.L.W.):經長時間之記錄，某地之所有低低潮高度之平均值。

  15. 平均大潮高潮(Mean High Water Spring; M.H.W.S.):經長時間之記錄，某地之所有大潮高潮之平均值。 平均大潮低潮(Mean Low Water Spring; M.H.W.S.):經長時間之記錄，某地之所有大潮低潮之平均值。 平均大潮高高潮(Mean Higher High Water Spring; M.H.H.W.S.):經長時間之記錄，某地之所有大潮高高潮之平均值。 平均大潮低低潮(Mean Lower Low Water Spring; M.L.L.W.S.):經長時間之記錄，某地之所有大潮低低潮之平均值。

  16. 平均小潮高潮(Mean High Water Neap; M.H.W.N.):經長時間之記錄，某地之所有小潮高潮之平均值。 平均小潮低潮(Mean Low Water Neap; M.L.W.N.):經長時間之記錄，某地之所有小潮低潮之平均值。 平均潮面(Mean Tide Level; M.T.L.):恰好在M.H.W.與M.L.W.之中間水面。 印度大潮低潮面(Indian Spring Low Water; I.S.L.W.):用以測量印度水域之基準面。

  17. 正常最低低潮(Lowest Normal Low Water; L.N.L.W.):為每月之最低低潮的平均。 最低低潮(Lowest Low Water; L.L.W.):為所有觀測之水位中最低者。

  18. 平均大潮高高潮 平均大潮高潮 平均高高潮 平均高潮 平均小潮高潮 平均潮面或半潮面 平均小潮低潮 平均低潮 平均低低潮 平均大潮低潮 平均大潮低低潮 印度大潮低潮 正常最低低潮 最低低潮

  19. 四、海圖基準面 1．我國海圖基準面: 水深部份: 我國海圖是以大約最低低潮面(Approximate Lowest Low Water)為主，但由於我國部份海域之測量資料來源不同，故所採之基準亦不一致，因此，部份海圖有採M.L.W.S為基準者。 高度部份: 以平均海平面算起。

  20. 2．美國海圖水深基準面: 水深部份: 太平洋海岸、夏威夷及菲律群島以平均低低潮(M.L.L.W)為水深基準面。 太西洋沿岸、墨西哥是以平均低潮(M..L.W.)為水深基準面。 高度部份: 以平均高潮面(M.H.W.)算起。 3．英國海圖水深基準面: 水深部份: 以平均大潮低潮面(M.L.W.S.)為水深基準面。 高度部份: 以平均大潮高潮面(M.H.W.S.)為高度基準面。

  21. 4．日本海圖水深基準面: 水深部份: 以大約最低低潮(A.L.L.W.)為水深基準面。 高度部份: 以平均高潮面(M.H.W.)為高度基準面。

  22. 五、潮汐表(Tide Tables) 各國之海洋測量機構或海圖發行機構均出版有各該國水域主要港口之潮汐表，每年出版一次。 1．第一表又稱每日頁:表最上端刊出基準港名稱及年份，每一基準港由每年1月1日刋至12月31日，共四頁。 2．第二表:是在該冊中與基準港有關的鄰近之次要港口表。 3．第三表:為求任何時間潮高的修正表。

  23. (EX1)某船於一九八七年六月五日抵達Kao-hsing港(高雄)某點，該點圖示水深為35呎，該船吃水為28呎，試用1987年的潮汐表求:(EX1)某船於一九八七年六月五日抵達Kao-hsing港(高雄)某點，該點圖示水深為35呎，該船吃水為28呎，試用1987年的潮汐表求: 0513 4.9 1.5 H.W. L.W. 0818 4.6 1.4 H.W. 5.9 1.8 1418 2.6 0.8 L.W. 2222 H.W. L.W. H.W. L.W. (1)該港及其基準港之當天完整潮汐表。 (2)若該船欲於1000時或1600時進港時，試求當時之潮高。 (3)進港時水深及該船進港時龍骨下水深有多少? Sol: (一)查得基準港HONG KONG 6/5之各潮高及其時間 h.m. Ft. m. 查潮汐表第二表得次要港(Kao-hsing)與其之時間差與潮高差因數: (1)HW (-) 1h16m LW (-) 1h07m (2)HW * 0.38LW *0.39 計算得Kao-hsing港之各潮高及時間: h.m. Ft. 0357 1.9 0711 1.8 2.2 1302 1.0 2115

  24. (二)求1000時潮高 (1)取出1000前後潮高時間相減 0711~1302 5h51m 0711~1000 (2)取出接近1000之潮高時間相減 2h49m 0.4ft (3)取出0711與1302之潮高相減得潮距 1.8~2.2得 (4)取出與1000接近的0711之潮高 1.8ft (+) 0.2ft (5)由第三表中求得之修正量 2.0ft (6)得1000時之潮高

  25. 求1600時潮高 (1)取出1600前後潮高時間相減 1302~2115 8h13m 1302~1600 (2)取出接近1600之潮高時間得 2h58m 2.2~1.0得 1.2ft (3)取出1302與2115之潮高得潮距 2.2ft (4)取出與1600接近的1302之潮高 (-) 0.3ft (5)由第三表中求得之修正量 1.9ft (6)得1600時之潮高

  26. (三)求1000及1600時之水深及龍骨下水深 1600 1000 (1)潮高 2.0呎 1.9呎 35.0呎 (2)該點圖示水深(+) 35.0呎 (3)實際水深 37.0呎 36.9呎 (4)該船吃水 (-)28.0呎 (-)28.0呎 8.9呎 (5)龍骨下水深 9.0呎

  27. (EX2)某船於一九八七年二月七日0900抵達基隆港，該船吃水24呎，通過基隆港外某點之圖示水深為42呎，試用1987年潮汐表求:(EX2)某船於一九八七年二月七日0900抵達基隆港，該船吃水24呎，通過基隆港外某點之圖示水深為42呎，試用1987年潮汐表求: (1)該港當日之完整潮汐表。 (2)0900時潮高之水深。 (3)0900時通該點時龍骨下深。 0731 2.5 0.8 H.W. L.W. 1235 1.8 0.5 H.W. 2.0 0.6 1532 Sol: (一)查得基隆港2 / 7之各潮高及其時間 h.m. Ft. m.

  28. (二)求0900時潮高 (1)取出0900前後潮高時間相減 0731~1235 5h04m 0731~0900 (2)取出接近0900之潮高時間相減 1h29m 0.7ft (3)取出0731與1235之潮高得潮距 2.5~1.8得 (4)取出與0900接近的0731之潮高 2.5ft (-) 0.1ft (5)由第三表中求得之修正量 (6)得1000時之潮高 2.4ft

  29. (三)求0900時之水深及龍骨下水深 0900 (1)潮高 2.4呎 42.0呎 (2)該點圖示水深(+) (3)實際水深 44.4呎 (4)該船吃水 (-)24.0呎 (5)龍骨下水深 20.4呎

  30. 求基準站任一時間之潮高 (EX1)試以美版潮汐表求：2008年5月16日，Keelung(基隆港)，Taiwan 1000之潮高。 Sol: 由於Keelung (基隆港)為基準港，我們可於潮汐表之每日頁中找到基隆港之全日潮汐資料。

  31. 落潮期(Duration of Fall)：0737~1340 = 06h03m (06h00m) 距最近高潮時間(Time from the Nearest HW)： 0737~1000 = 02 h23 m(02h24m) 潮距(Range of Tide)：0.7~(-1.0) = 1.7 (ft) 查Table 3得修正值為0.6(ft) 取出較接近時間(1340)之潮高與修正值相減得： 0.7 - 0.6 = 0.1(ft) Ans: 2008年5月16日基隆港1000時之潮高為0.1呎。

  32. (EX2)試以美版潮汐表求：2008年5月20日，Naha(那霸港)，Japan 1600之潮高。 Sol: 由於Naha(那霸港)為基準港，我們可於潮汐表之每日頁中找到那霸港之全日潮汐資料。

  33. 漲潮期(Duration of Rise)：1324~2001 = 06h37m (06h40m) 距最近低潮時間(Time from the Nearest LW)： 1324~1600 = 02 h36 m(02h40m) 潮距(Range of Tide)：0.5~5.8 = 5.3 (ft) 查Table 3得修正值為1.9(ft) 取出較接近時間(1324)之潮高與修正值相加得： 0.5 + 1.9 = 2.4(ft) Ans: 2008年5月20日那霸港1600時之潮高為2.4呎。

  34. 求次要站任一時間之潮高 (EX1)試以美版潮汐表求：2008年5月20日，Kao-hsiung(高雄港)，Taiwan 1000之潮高。 Sol: 由於高雄港之基準港為香港(Hong Kong)，因此，首先由每日頁(p.121)中查到香港於5月20日之當日潮汐資料。

  35. 查Table 2(p.398)，高雄港之潮汐修正資料如下： Time Difference HW -1h16m LW -1h07m Height Difference HW *0.38 LW *0.39

  36. Time Difference HW -1h16m LW -1h07m Height Difference HW *0.38 LW *0.39 得高雄港於5月20日之當日潮汐資料： 落潮期(Duration of Fall)：0709~1501 = 07h52m (08h00m) 距最近高潮時間(Time from the Nearest HW)： 0709~1000 = 02 h51 m(02h56m) 潮距(Range of Tide)：2.7~0.6 = 2.1 (ft) 查Table 3得修正值為0.6(ft) 取出較接近時間(0709)之潮高與修正值相減得： 2.7 - 0.6 = 2.1(ft) Ans: 2008年5月20日高雄港1000時之潮高為2.1呎。

  37. (EX2)試以美版潮汐表求：2008年5月20日，Su-ao Kang(蘇澳港)，Taiwan 1600之潮高。 Sol: 由於蘇澳港之基準港為那霸港(Naha)，因此，首先由每日頁(p.45)中查到那霸港於5月20日之當日潮汐資料。

  38. 查Table 2(p.398)，蘇澳港之潮汐修正資料如下： Time Difference HW -1h13m LW -1h13m Height Difference HW (*0.78+0.2) LW (*0.78+0.2)

  39. Time Difference HW -1h13m LW -1h13m Height Difference HW (*0.78+0.2) LW (*0.78+0.2) 得蘇澳港於5月20日之當日潮汐資料： 漲潮期(Duration of Rise)：1211~1848 = 06h37m (06h40m) 距最近高潮時間(Time from the Nearest HW)： 1600~1848 = 02 h48 m(02h53m) 潮距(Range of Tide)：0.6~4.7 = 4.1 (ft) 查Table 3得修正值為1.6(ft) 取出較接近時間(1848)之潮高與修正值相減得： 4.7 - 1.6 = 3.1(ft) Ans: 2008年5月20日蘇澳港1600時之潮高為3.1呎。

  40. 使用工程計算機求取潮汐資料 使用此種方法，其手續係由低潮往上修正，而不是使用如第三表所使用的依最近之高潮或低潮做向下或向上之修正。任何時間之預測潮高(HtD)等於預測低潮潮高(HtLW)加(+)修正量(C)。 HtD = HtLW+C 修正量(C)等於潮距與時間為依據之係數F之乘積。 C = F(HtHW – HtLW) 式中之係數F，如下所示: F = THW:高潮之時間 TLW:低潮之時間 TD:欲求潮高之時間，(以大數減小數即可)。 將上兩式合併即可求取任何時間之潮高公式。

  41. 此公式可直接預測基準站之潮高，亦可於求取基準站之潮高後加於次要站(Table 2)之時間差與高度差之修正而求取次要站之潮高。 試使用計算機公式法，驗證例題一及例題二之答案。

  42. 求基準站任一時間之潮高 (EX1)試以美版潮汐表求：2008年5月16日，Keelung(基隆港)，Taiwan 1000之潮高。 Sol: 由於Keelung (基隆港)為基準港，我們可於潮汐表之每日頁中找到基隆港之全日潮汐資料。

  43. (二)求1000時潮高

  44. Ans: 2008年5月16日基隆港1000時之潮高為0.1呎。

  45. 求次要站任一時間之潮高 (EX1)試以美版潮汐表求：2008年5月20日，Kao-hsiung(高雄港)，Taiwan 1000之潮高。 Sol: 由於高雄港之基準港為香港(Hong Kong)，因此，首先由每日頁(p.121)中查到香港於5月20日之當日潮汐資料。

  46. 查Table 2(p.398)，高雄港之潮汐修正資料如下： Time Difference HW -1h16m LW -1h07m Height Difference HW *0.38 LW *0.39

  47. Time Difference HW -1h16m LW -1h07m Height Difference HW *0.38 LW *0.39 得高雄港於5月20日之當日潮汐資料：

  48. 求1000時潮高

  49. Ans: 2008年5月20日高雄港1000時之潮高為2.0呎。

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