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基于希尔伯特-黄变换的潮汐分析方法研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2020年第7期53卷 725-735页

作者：张亮张佳丽张学峰张安民天津大学海洋科学与技术学院天津300072

经验模态分解(EMD)是希尔伯特-黄变换(HHT)的核心组成部分.在对传统HHT方法研究与分析的基础上,发展了改进的集合经验模态分解的方法(MEEMD)对海洋潮汐进行分析.MEEMD方法根据水位数据序列的特点,通过添加成对白噪声和计算排列熵的方式... 详细信息

经验模态分解(EMD)是希尔伯特-黄变换(HHT)的核心组成部分.在对传统HHT方法研究与分析的基础上,发展了改进的集合经验模态分解的方法(MEEMD)对海洋潮汐进行分析.MEEMD方法根据水位数据序列的特点,通过添加成对白噪声和计算排列熵的方式来剔除分解过程中出现的虚假本征模态函数(IMF),从而抑制了模态混叠现象.数值模拟和实测水位数据实验表明,MEEMD方法可以在有效抑制模态混叠现象的基础上,对含有噪声的原始水位序列实现自适应滤波.MEEMD方法分解得到的高频IMF1和IMF2分量占原始水位数据总能量的90%以上,IMF1和IMF2分量的平均周期和平均振幅分别与调和分析得到的半日分潮与全日分潮结果基本一致.通过分析认为,IMF1和IMF2之和是主要半日分潮、全日分潮以及浅海分潮的叠加.传统的潮汐调和分析方法有赖于长期的水位记录,且需要水位数据的一些先验知识,涉及到的天文知识与数学计算也较为复杂.准调和分析可以处理短期的水位数据,但仍然涉及天文知识与复杂数学计算,对数据的完整性也要求较高.当收集到的水位数据因为存在噪声或者信息缺失,不足以进行传统的调和或准调和分析时,可以使用HHT方法进行有效的补充分析,以获得主要半日分潮、全日分潮和余水位的幅值信息,因此,该方法可以作为一种很好的潮汐分析的补充方法.

关键词：改进的集合经验模态分解希尔伯特-黄变换滤波分潮

杭州湾-长江口海域岸线变化对杭州湾潮汐特征的影响

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浙江大学学报（工学版） 2018年第8期52卷 1605-1615页

作者：李莉操进浪贺治国姚炎明浙江大学海洋学院浙江舟山316012 国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室浙江杭州310058

基于非结构化网格有限体积海洋模型(FVCOM),建立杭州湾海域高分辨率三维水动力数值模型,模拟结果与观测数据吻合较好.采用1974年、2005年和2016年代表年份的岸线数据建立模型,研究杭州湾海域长时间、大区域的岸线变化对其水动力特征的影... 详细信息

基于非结构化网格有限体积海洋模型(FVCOM),建立杭州湾海域高分辨率三维水动力数值模型,模拟结果与观测数据吻合较好.采用1974年、2005年和2016年代表年份的岸线数据建立模型,研究杭州湾海域长时间、大区域的岸线变化对其水动力特征的影响.结果显示,1974—2016年,杭州湾M2分潮振幅增大的幅度从金山到尖山逐渐增加,M4分潮振幅在尖山附近增加最大;潮能通量在金山到澉浦之间减小最大;尖山断面和杭州湾口涨潮占优趋势增加,乍浦断面和金山断面之间涨潮占优趋势减弱.岸线缩窄通过影响浅化效应和底部耗散项,影响杭州湾分潮振幅、相位及潮汐不对称等潮汐特征.

关键词：杭州湾-长江口海域岸线变化潮能分潮潮汐不对称

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舟山海域潮汐特征及调和分析精度研究

海洋技术学报 2022年第3期41卷 83-89页

作者：石景元张功瑾东海航海保障中心上海200090 南京水利科学研究院江苏南京210029

浙江舟山海域岛屿多、地形复杂,潮波受影响因素多。本文基于舟山海域多年实测潮汐资料,采用最小二乘法进行潮汐调和分析发现,舟山海域M2分潮在潮位中占主导地位,近岸振幅大、离岸振幅小,自舟山海域西南侧东门岛至东北方向中块岛,振幅逐... 详细信息

浙江舟山海域岛屿多、地形复杂,潮波受影响因素多。本文基于舟山海域多年实测潮汐资料,采用最小二乘法进行潮汐调和分析发现,舟山海域M2分潮在潮位中占主导地位,近岸振幅大、离岸振幅小,自舟山海域西南侧东门岛至东北方向中块岛,振幅逐渐减小;舟山海域调和分析精度离岸距离越远精度越高,自西南海域至东北海域调和分析精度逐渐增大;各月度余水位分布规律不明显,各月度呈交错状态,但整体来说,舟山海域的余水位相对较小。

关键词：舟山海域分潮调和分析余水位

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海南岛清澜-八门湾潟湖潮汐水动力的模拟研究

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计算力学学报 2019年第2期36卷 199-207页

作者：李超王发云王德波赵盼彭鸿雁 Huang Hong-nian 王艺臻海南师范大学物理与电子工程学院海口571158 海南省海洋与渔业科学院海口570125 Department of Mathematics and Statistics University of New Mexico

基于DELFT3D模型研究了清澜-八门湾潟湖的水位分布和潮汐波内部结构,以及由于人类开垦引起的海岸线变化(以1962年、1985年和2008年为例)对潟湖水动力特性的影响。结果表明,清澜-八门湾潟湖潮汐是由多种分潮耦合而成的复杂驻波,其中K_1,O... 详细信息

基于DELFT3D模型研究了清澜-八门湾潟湖的水位分布和潮汐波内部结构,以及由于人类开垦引起的海岸线变化(以1962年、1985年和2008年为例)对潟湖水动力特性的影响。结果表明,清澜-八门湾潟湖潮汐是由多种分潮耦合而成的复杂驻波,其中K_1,O_1,M_2,S_2和M_4分潮的影响最大。由湾外向湾内传输,由于湾内红树林和浅滩引起的底部损耗增加,M_2,S_2,K_1和O_1分潮幅值减弱;M_4分潮幅值增强,表现出明显的浅水增幅效应;M_2和S_2分潮相位在文教河和文昌江领域表现出明显的干湿效应。不同年代海岸线的研究表明,1985年和2008年间,人类复垦导致潟湖及其潮汐汊道附近的红树林和滩涂区域严重破坏,海岸线缩减,引发了水位降低、纳潮量减少和潟湖潮汐汊道底摩擦弱化,从而削弱了干湿、潮呛和浅水效应。后果提示持续的人类复垦活动将会引发清澜-八门湾潮汐水动力环境的进一步恶化,可能导致未来发生更大的自然灾害。

关键词：清澜-八门湾潟湖潮汐水动力学分潮

潮汐预报研究迈出新步伐——上海研制成调和浅水分潮预报软件

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海洋预报 1991年第4期 77-77页

作者：吕宜男上海计算技术研究所

上海市自然科学基金项目──提高潮汐预报精度方法与应用软件研究,是对潮汐学中实用预报技术的更高层次的探索已由上海计算技术研究所全面完成,并于1991年4月1日在泸通过技术鉴定。在浅海河口地区,由于曲折的岸线、海底摩擦作用,以... 详细信息

上海市自然科学基金项目──提高潮汐预报精度方法与应用软件研究,是对潮汐学中实用预报技术的更高层次的探索已由上海计算技术研究所全面完成,并于1991年4月1日在泸通过技术鉴定。在浅海河口地区,由于曲折的岸线、海底摩擦作用,以及与浅海分潮有关的不同分潮之间相助作用的影响,使以往潮汐分析和预告模式在实际应用中存在一定误差,尤其对于高低潮位和潮时预告,往往与实际测量数据偏差较大。此项研究工作较好地解决了这一问题,提高了潮汐预告的精度。其取得的重要成果有:

关键词：分潮低潮位潮时潮汐预报上海

基于验潮资料的CSR4．0模型和NAO．99b模型在中国海域的精度分析

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地球物理学进展 2013年第5期28卷 2787-2795页

作者：孙佳龙郭金运郭淑艳刘新淮海工学院测绘工程学院连云港222001 海岛(礁)测绘技术国家测绘局重点实验室青岛266510 山东科技大学测绘科学与工程学院青岛266510

卫星测高资料可以提供全球海洋的海面地形、海面波浪及海面粗糙度的信息,探测洋流的边界和趋势,分析极区冰层厚度及变化,因此,深入研究卫星测高技术对于人类更好地认识地球和海洋都具有重要意义.而在近海,由于卫星测高数据受到多种因素... 详细信息

卫星测高资料可以提供全球海洋的海面地形、海面波浪及海面粗糙度的信息,探测洋流的边界和趋势,分析极区冰层厚度及变化,因此,深入研究卫星测高技术对于人类更好地认识地球和海洋都具有重要意义.而在近海,由于卫星测高数据受到多种因素的影响,数据质量较差.其中,海洋潮汐模型在近海海域的精度是影响卫星测高数据质量的一个主要因素.本文通过利用卫星测高数据常用的两种潮汐模型(CSR4.0和NAO.99b)和验潮站资料得到的海面高误差以及四个主要分潮的振幅、迟角误差,对两种潮汐模型在中国海域的精度进行了详细地分析.用CSR4.0潮汐模型和NAO.99b潮汐模型的海面高与中国近海11个验潮站的水位数据进行了比较,在中国大陆近海,CSR4.0模型的平均精度比NAO.99b模型好,其RMS分别为0.6493m和0.8967m.两种模型在中国台湾两个验潮站的精度都比较高,其RMS的平均值分别为0.3673m和0.3043m.与验潮站数据比较得到的振幅误差、迟角误差、潮高均方根误差以及相对误差中,NAO.99b模型的振幅误差均比CSR4.0潮汐模型的振幅误差小,其中O1分潮的振幅误差最小,仅为1.78cm,最大为M2分潮误差,为3.58cm.在潮高误差中,NAO.99b模型的潮高误差也均比CSR4.0潮汐模型要小.其中,最小潮高误差为O1分潮的潮高误差,仅为1.66cm,最大为M2分潮潮高误差,为4.35cm.对于相对误差,NAO.99b模型的相对误差也均比CSR4.0潮汐模型要小.两种潮汐模型相对误差最大的是S2分潮,其相对误差分别为0.16和0.48.通过以上分析,本文建议当利用卫星测高数据进行海平面变化的研究时,在中国海域适宜采用CSR4.0模型进行海潮改正.当利用潮汐模型进行海洋潮汐分布特征的研究时,在中国海域适宜采用NAO.99b模型.

关键词： CSR4 0潮汐模型 NAO 99b潮汐模型验潮站潮高分潮

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长江河口潮位站潮汐特征分析

华东师范大学学报（自然科学版） 2012年第3期 111-119页

作者：杨正东朱建荣王彪林唐宇上海市崇明县水文站上海202150 华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200062

基于横沙、马家港、堡镇和永隆沙4个潮位站2009年实测的逐时水位资料,分析了长江河口潮位站潮汐的时空变化特征、分潮组成、潮汐类型和变形.长江河口潮位站的潮汐存在日不等现象,主要表现为高潮位不等,其中3月份、9月份期间的日不等现... 详细信息

基于横沙、马家港、堡镇和永隆沙4个潮位站2009年实测的逐时水位资料,分析了长江河口潮位站潮汐的时空变化特征、分潮组成、潮汐类型和变形.长江河口潮位站的潮汐存在日不等现象,主要表现为高潮位不等,其中3月份、9月份期间的日不等现象小潮比大潮明显,而6月份、12月份期间则是大潮比小潮明显.统计给出了潮位站各月最大潮差和最小潮差,长江河口的潮差呈现双峰变化,月最大潮差在3月份、9月份出现极大值,6月份、12月份出现极小值;月最小潮差在6月份、12月份出现极大值,3月份、9月份出现极小值.受径流和摩擦等影响,在南支向上游潮差减小.因北支径流分流比小,且地形呈喇叭口状,使得永隆沙站潮差比其他3个潮位站大.长江河口潮汐主要由4个主要半日分潮(M_2、S_2、N_2、K_2)、4个主要全日分潮(K_1、Q_1、P_1、Q_1)和3个主要浅水分潮(M_4、MS_4、M_6)组成.半日分潮占绝对优势,受河口水浅的影响,浅水分潮显著.潮汐类型系数除了永隆沙站小于0.25,其余3站的均大于0.25,表明北支属于正规半日潮,而北港、南港和北槽则属于不正规半日潮.4个测站的潮汐变形系数均大于0.1,表明长江河口潮位站潮汐变形显著,其中以北支永隆沙潮汐变形最为严重,变形系数可达0.173.

关键词：长江河口潮位潮差分潮潮汐特征

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正规半日潮海域潮汐不对称性及量化

海洋工程 2019年第6期37卷 86-93页

作者：李谊纯李庆林振良北部湾大学钦州市港口航道与海岸工程重点实验室

潮汐变形是近岸潮汐的一个基本特征,潮汐不对称的判断及量化是一个重要的研究内容。传统的判别方法是通过M2分潮与其倍潮(M4、M6等)以及分潮K1、O1和M2等的相对振幅和相对相位实现。这些方法主要基于满足特定关系的分潮组的调和常数计算... 详细信息

潮汐变形是近岸潮汐的一个基本特征,潮汐不对称的判断及量化是一个重要的研究内容。传统的判别方法是通过M2分潮与其倍潮(M4、M6等)以及分潮K1、O1和M2等的相对振幅和相对相位实现。这些方法主要基于满足特定关系的分潮组的调和常数计算,不易应用于研究潮汐不对称在不同时间尺度的变化。针对正规半日潮海域,通过对潮汐不对称的分解,对潮汐不对称在一个涨落潮过程中的产生及量化进行了探讨。研究认为,近岸潮汐一个涨落过程的历时随潮汐过程变化,在一个涨落潮过程中,近岸的潮汐不对称不仅来自于M2分潮及其倍潮或K1、O1和M2等满足一定频率关系的分潮波组合,M2分潮与任何分潮叠加均可能导致涨落潮过程的不对称及其类型的潮间转换。潮汐不对称的大小与所选分潮与M2分潮的相位、振幅之间的关系密切。给出的潮汐不对称分解方法在正规半日潮海域具有一定的适用性,能够将不同分潮对潮汐不对称的贡献进行分离。但对于相对振幅大于1/2的分潮,此分解方法尚需进一步研究。

关键词：半日潮潮汐变形潮汐不对称分潮倍潮调和常数潮间转换

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连云港港区二维潮流计算

海洋工程 1992年第1期10卷 49-57页

作者：张镜潮李家星南京水利科学研究院河海大学

本文是在连云港整体物理模型试验的基础上,按照潮波能谱模式进行全港区二维潮流计算。本模式在空间上采用有限元法求解能谱控制方程中的水位,进而求得各分潮的水位和流速值。通过叠加求得任意时刻的水位、流速的瞬时值。该方法简捷、有... 详细信息

本文是在连云港整体物理模型试验的基础上,按照潮波能谱模式进行全港区二维潮流计算。本模式在空间上采用有限元法求解能谱控制方程中的水位,进而求得各分潮的水位和流速值。通过叠加求得任意时刻的水位、流速的瞬时值。该方法简捷、有效,适应性强。通过连云港西大堤工程的兴建与不建两种情况的计算,所得结果与物理模型试验结果进行了比较。证明该方法是成功的。

关键词：分潮潮波二维潮流物理模型试验有限元法求解潮汐预报西大堤天文潮前进波调和常数