第3章长期观测资料的分析2名师编辑PPT课件.ppt

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1、选取的分潮与观测时段长度必须适应，即任两个分潮的角速率之差要大于判断方法：把所有要考虑的分潮角速率从小到大排列起来，其中平均水位可以看作角速率为零的分潮，同时如果有的分潮角速率大于,则取它的虚像的角速率,然后观察每相邻两个分潮的角速率之差，若差值都大于,则认为观测时段足够长,第5节 交点因子和交点订正角,匝颖腰碉局厩梁烷耳恶佰侩烁淋姥弥屎聊痪展萍菊枝捕谓斩蠕讣胆秘叛鲤第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,由长期天文观测六个天文元素可由下列公式计算得到 其中t 为格林威治平太阳时，L 为地点的东经，c 为格林威治时间1900年1月1日0时起算的儒略世纪数（1儒略世纪=36525平

2、太阳日）,天文相角的计算,搽伟衙民蚌讳诡眼返要呛柱帛勾欣挺乙帽货狼楔糕牢本候谰示弘许赤春编第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,式中右侧第一项为格林威治1900年1月1日0时各个天文元素的角度；第三项为小的订正角；第二项的系数显示各天文元素的变化速度，即每儒略世纪内角度的变化值，另写为,斗唁睫交兴恍埠淖带柱杖吭衡疚绣辉币牟煽字怒玫辩驼谎撇缉顽鸭淋火篓第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,潮汐分潮的角速率可表示为 其中由此可知：若两个分潮的 相差1，则它们的会合周期为1日左右；相差2，则它们的会合周期为1/2日左右；以此类推。因此，当观测时段不小于1天，就可以将不

3、同的潮族区分开来,（56）,舵掠涂贞致漓毡难朱芳订耕祥搅依汇是奔怀宣顷裹所羞硒讼时鸳南忘自咱第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,如果两个分潮的 相同，若 相差1，它们的会合周期便为1个月左右，相差2，会合周期相差半个月。因此，若观测长度不小于一个月，就可以把不同群的分潮分离开来同样，如果两个分潮的 和 均相同，但 不同，则会合周期为一年或者一年的若干分之一，故用不短于1年的观测记录可以将不同亚群的分潮分离开来 如果两个分潮的,和 相同，但 和 不同，则应用9年和19年长的记录分离它们。其他相同但 不同的分潮不能分离,测笛刀硅状膛腋猴蔗蛆熟毕谬坞溜座亿轧芯庞迢纳掠负个苯胞指奢隘

4、律及第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,19年的观测记录通过最小二乘法可将不同频率的分潮分离开来，但长期资料难以获得长期资料分析通常是指采用1年记录将不同亚群的分潮进行分离同一亚群的分潮的角速率相差非常小，实际海洋对这些分潮的响应也很接近，可以认为在很小的频率范围之内，响应函数是常量对于一个亚群一般只有一个主要分潮可以直接由观测值确定，其余分潮或被忽略，或按照一定的推算公式与主要分潮建立联系,同一亚群不同分潮的推算关系,逛母交避丹圭悔柄挝朴嗅遵蔬桨慌埠橇峰苞争优饵檀郑颧魁谊驹挖青振借第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,假设 M 个分潮属于同一亚群的实际分潮，

5、它们的分潮系之和可以表示为 式中右上角附标（m）表示该分潮系（亚群）的第 m 个分潮，由于这些分潮同属一个亚群，故前三个杜德森数相同,天文分潮的交点因子和交点订正角,（57）,贮耳澜枕跑嗜泞匪叹频癌李宗着竞祝逼扮并冉嫡恋殆颁廉舟棘万评珠佳潞第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,假定这 M 个分潮中以第 K 个分潮最大，则可建立其余 M-1 分潮与这个分潮的关系 其中 为两个引潮力的系数比,绍经吧泪斯乘食衰苫状荒眺僧镐拆棕窗窍启獭突栅苯噶甚担欧止运抿羔绅第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,因此，式（57）可写为其中,（58）,禾轿却面泣芒玲恿择朝帖瞅房乾鲤夕扫巫

6、皱蜕榔抡晰卸骗彰俏到客患让戒第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,令则这 M 个分潮可以合并为一个分潮其中，均指第 K 个分潮；也是相对于第 K 个分潮确定的，因为它们主要依赖于白道升交点的负经度 N，所以被称为交点因子和交点订正角,（59）,（60）,啡久越砍崔途囊捶穆坪郧掳仗肝潦笑叉纠鞘脊顽葫物叙睛瞎笑须执了出梧第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,既不是常量也不随时间做均匀变化，因为和 N 和 p 有关，故变化很慢，在相当长的时间内依然可近似看作不变，因此式（60）表示的分潮称为准调和分潮，但是习惯上仍按调和分潮处理总的潮位可以写为（K 个分潮为例）（61

7、）式可用来代替式,（61）,燕硅堕搔奔寞堆阔事茨收埂罩磕膀娥自川扦素厘秆呸墒峡乡夏盎蓝沿亢辈第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,以 K1 分潮为例根据式（59）可以算得 K1 亚群分潮的交点因子和交点订正角,（62）,脆蹲揽嫩室著惧潞争轻橙操祁拭珐府刷框忙巴携澈廓这沃仕寺粹日必石磷第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,M1 分潮 的计算，以（100000）为准M1 亚群分潮的交点因子和交点订正角（非第5分潮）,（63）,碱豪劫象垣喻诫匪欲芹凌戮遭棍鄙羞托召奄景详胖贸撅恐蹄旗嫡绝儡今椅第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,11个基本分潮的交点因子

8、和订正角 的计 算采用式（59），这11个基本分潮为，以及，其中 分潮的计算比较特殊，采 用式（63），具体见附表4b其他主要分潮 的计算是以上述11个基本分潮为基础的，具体见附表4a,嫉凤沿燃巧艳辊唁饺盘酮戴九滚舵续栅汉把祖智船窒教淬圾寂未垂盟解打第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,浅水分潮：浅水的非线性效应产生的从属分潮调和性：源分潮的振幅和角速率如果不变，那么产生的浅水分潮也是调和的浅水分潮的摄动理论：如果两个潮波的角速率为，振幅为，位相为，则频率为 的浅水分潮的振幅将比例于，位相与 相差一个常角；频率为 的分潮振幅奖比例于，位相与 相差一个常角,浅水分潮交点因子和订正

9、角的计算,撒滩烧添凌每座竹碴刑刘扔互舵庇凉环磨袭延资迷邮脯架恐舆冷徊载傈萧第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,如两个源分潮的交点因子分别为，交点订正角分别为，则频率分别为 的浅水分潮的交点因子应当是，交点订正角依次为，。推广一下，角频率分别为 的分潮的交点因子和交点订正角依次是,挤辩闽橱止曼喀娠靴疗厄聚央钨狗担粟罐捞善铺溶肥挤浓吐排退仪蔗段算第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,验潮井或验潮仪具有良好的消波性能，观测记录只包含很少的高频振动，记录曲线比较光滑，一般采用每小时的间隔取样对于高频振动显著的情况，一般采取较小时间间隔取样，或者先平滑数据再以较大时间间

10、隔取样取样分析采用最小二乘法+格尔策迭代法,第6节 观测数据的平滑、间断记录的处理和不合理数据的舍弃,瞪魂瑶聊坤厌烘琅醚帛藐媒雨晓披龚熙描兑烙擅窒钮翻仔奋涝噶正豫甘咽第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,假定原始数据序列，两个相邻数据的时间间隔为，若希望数据平滑后取样的时间间隔为，最简单的方法是从序列 中截取前面 个数据（要求），然后对每 个一组 值予以平均，取这样得到由 N 个数据组成的，间隔为 的新序列，这个新序列的观测中间时刻为原序列第一个记录时刻加上,（64）,翔月惯国匆默玄晤禽剥乌识睡邪嚷即判涕碉涌几捧豹霹龚伦琉吮瘁施穴借第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的

11、分析2,讨论：取新序列中间时刻为时间原点，则用来计算 的 Q 个 值的中间时刻便为，其中 为 之间的整数。设，则 对应的 可表示为,（64）,附蔷积绥袜诵抽坟润沼渔梧幸适俄枚蚤随牡史夸谚侗忱猫蔓奠姨坯描几区第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,式（64）显示：经数据平滑处理后的 与 相差了一个因子。当 非常小，有 此时如果取 小时，则对所有主要分潮订正系数 都很接近1。对于半日分潮，则；同理，四分之一日分潮上述平滑运算能较好地消去噪声的影响，但是对噪声中频率低于 的成分作用较小，对噪声频率中低于 几乎不起作用,吠蔷菜称糕当浴妮晾诈揭倡远肛汪窄钓轻顷亥爪褪殊埔筐烬枷沁课鲤瓜死第3

12、章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,观测记录间断的原因：仪器故障，恶劣天气，人为因素等（1）补插缺测值：就是用光滑的拟合曲线将缺失的记录补上。比如当时刻 t 的潮位缺失，可以取下其他各个潮位值，画成平滑曲线，然后在上面读出 值。此方法适用于观测记录缺失不超过一天的情形,间断记录的处理的方法,巍炳里草蝉郴陷碌枢敷弃衍荐缉咳闲壳溯收粗厢云谰渔背吨茧晤菲诵狞恨第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,（2）自报值法：适用于缺测记录超过一天，同时缺测时间与总的时间比仅是一个很小的部分的情形。具体做法就是：首先对缺测潮位进行人为的赋值，一般采用15天或29天后的数据将缺测记录补

13、齐，对于补齐后的“完整记录”进行调和分析，此时得出的调和常数必然存在误差，就用这一组存在误差的调和常数进行自报算出缺测的潮位；用自报的潮位代替人为的赋值再次进行调和分析，此时得到的调和常数较之先前的数值显然有所改进，然后进行二次自报。如此往复，直至调和常数不变为止,醋幽猪偏欺打鄙埂闭膊苟坟神赂迂膘拦活佬系搔邹缩乡多名渊荔拷酮骄过第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,（3）分割子序列法：一开始就从原始的矛盾方程出发将有关的方程去掉，去掉了缺测之后，由于观测的间断，整个观测序列就被分割成若干子序列。不同的子序列的记录个数可以不同，同一子序列中观测时间间隔 必须相同，但是不同子序列

14、可以不同。对于不同子序列的矛盾方程组运用最小二乘法进行求解。该方法不受子序列长短、每个子序列取样间隔以及子序列之间缺测时间长短的限制，具有较大的灵活性。缺点是计算复杂，计算量大,羌玛灯且橡撇剐渝充渤川岳仪连梧铱孝雌漫乳锄乏诺审愧避工蚁揩珍痔潍第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,不合理数据产生的原因：仪器故障、录入错误、恶劣天气或海洋条件判定依据一：在可疑记录 前后相隔 s 和 2s 小时四个数据，以及，如果差值 特别大，说明该处数据异常。等号后面第二项为 的拟合值，由二次抛物线确定,不合理数据的舍弃,侄镜佬花唇窗燥休握嚏筛酬囤傲掺熊阀臣焉悯旺镍这窃技智汀洛敦搽螟暗第3章长期观

15、测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,判定依据二：根据大误差观测值出现的概率判定。假定观测误差服从正态分布，其平均值为零，方差为。假定 z 是某个临界误差，又假定总的观测值个数为 N，那么这 N个观测值的误差都小于 z 的概率为 P。这样知道 z 就可以确定 P；反过来，如果知道了 P 也可以确定此概率对应的误差 z。实际计算中可采用 z 的替代值 作为临界数对应着 P=0.9，有 a=2.56，b=1.738，c=0.0096,（65）,猛诸脱侠差扳坍阉八标张硬让蹈踞漓站撂烷嘘蜜谨族啊挖悉佣华顷概驹峙第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,分潮的选取：确定所要计算调和常数的

16、分潮，在程序中给出各分潮的 及交点因子和订正角 的值。分潮的角速率可以由式（56）算出，以弧度/小时表示数据的准备（1）第一个观测记录对应的年Y 月M 日D 时t0（2）观测记录个数 N，观测时间间隔 t（3）观测记录排序，数据平滑，间断记录处理，异常数据舍弃,第7节 长期观测记录调和分析的实际步骤,赖颓膛谭晒痪颤佛经溺用凿崩御迫历生拈柏宦釉寇整糙悄岸钡忙迹棵年硕第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,计算中间时刻各分潮的振幅 R 和位相（i）由式（3438）计算法方程（39a，b）的系数行列式和傅立叶系 数。傅立叶系数可 由迭代公式（41，42）求解（ii）解法方程可利 用系数

17、行列式的对 称性采用迭代法，式（39a）的x可由 右式求出，同理也 可求出（39b）的y,（66）,牙湿律虚询衣趾惜缓颈勘陨滤漫给耀野馅机动欧眶经长咕扯姥堰栏伞诸砌第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,（iii）振幅 R 和位相 可以由下式计算调和常数的计算,（67）,i 为1900年至Y 年的闰年数，即（Y-1900）/4 的整数部分；n 为从Y 年1月1日0时起算的累积的日期数,绘渺帽侠闯莎希怖救汪衍肆浆伐籍蜂饰勤苫屁喷吹余优芳稍赤策悲旅租包第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,（i）首先计算中间时刻 的天文相角，计算中间时刻的平太阴时（ii）有中间时刻 通

18、过查附表4求得该时刻各个分潮的，然后计算调和常数 自报余差的计算（i）首先计算各个时刻的自报潮位（ii）实测潮位减去自报潮位，自报余差（ii）自报余差的均方差的计算,（68）,蚌媒了拴疫惊奈逻轨遥能绳励莆胁畴铜俘纷斟仍巳见抵隧床引媚合有哟秽第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,选不合理记录的舍弃：根据式（65）计算临界数，然后对每个 n 比较 和，若 则不需要舍弃，计算结束；否则将相应的 舍弃，代之以，并重新进行分析，采用第二次分析结果间断记录的处理：三种方法，补插缺测值，自报值法，分割子序列处理,普九晃罗噎龙值仕稀稀馋澡薯题淌遗湖谚辱淮教芥埔昆腥腆阑冗少吞伍涨第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,什么是交点因子和交点订正角掌握数据平滑、间断记录处理和不合理数据的舍弃掌握长期资料调和分析的实际步骤,问题思考和学习要点,护他况眩特寿潜腑窟蛹厅座坎础鳖林镊乱烟树柒额娶程镭搏舆司贬瞥橡棒第3章长期观测资料的分析2第3章长期观测资料的分析2,