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潮汐调和常数【潮汐调和常数】潮汐调和常数是测绘学科专业名词，属于海洋测绘，常用于计算深度基準 。依据潮汐调和分析方法计算得到某一地点分潮的平均振幅和迟角值 。是水文特徵值之一，反映地点或港口地理特点的若干分潮的迟角和振幅 。
基本介绍中文名：潮汐调和常数
外文名：tidal harmonic constants;harmonic constant of tide
套用学科：测绘科学
适用领域範围：海洋测绘
适用领域範围：海洋物理力学
实质：平均振幅和迟角值
定义从实测潮汐数据中分解出来的每一个分潮的平均振幅和迟角 。亦称分潮调和常数 。简称调和常数 。主要用于预报海洋潮汐、判断潮汐类型和计算深度基準面(见潮汐类型、深度基準面) 。将验(测)潮站的潮位变化按展开式的谐波项分解为许多分潮分项，并根据潮位变化观测数据计算各分潮的平均振幅和相角的方法称调和分析法 。原理与计算海洋潮汐现象可视为一系列假想天体周期不同的分潮叠加而成 。用月球平衡潮潮高公式和太阳平衡潮潮高公式可导出每一分潮的潮高表达式：h=Rcos[ωt+(Vo+U)]式中h为分潮潮高；R为分潮的理论振幅(即半潮差)；ω为分潮的角速率，已列入分潮表备查；t为测站所在经度的地方时，ωt即为测时的相角；Vo+U为分潮的天文初相角，按每年1月1日格林平太阳时0时计算出每个分潮的天文相角列表备查 。根据平衡潮理论，任一分潮的高潮应发生在假想天体上(下)中天时刻，即相角[ωt+(Vo+U)]=0时，由于海底摩擦、海水惯性等原因，近岸实际潮汐的高潮出现在月球上(下)中天之后一段时间(即高潮间隙) 。要求得某地某一时刻潮高，需加进一个改正角K，即假设每个分潮的相角有一个K值迟滞，也即是实际分潮出现高潮的时刻要比平衡潮高潮时刻落后K/ω小时 。K称为地方迟角或迟角 。上式应为：h=Rcos[ωt+(Vo+U)－K]式中，R为变数，若以多年平均值(平均振幅)代替，使R=fH 。f为分潮的振幅改正值，称节点因子或振幅因子；f是时间的函式，通常取一年中间时即格林7月2日12时(闰年取0时)，按每个分潮逐年计算列表备查 。[ωt+(Vo+U)－K]为分潮相角，均以测站所在经度的地方时表示(格林时、区时、地方时的换算见时间、区时制)，分潮潮高的最终表达式为：h=fHcos[ωt+(Vo+U)－K]式中，ω可查分潮表，f和(Vo+U)可查专列表，只要能求得每个分潮的H和K，则某地某一时刻t的分潮潮高h即可算得 。H和K即为调和常数 。通常选用4个全日分潮、4个半日分潮和3个浅水分潮(见分潮附表)观测，将每个分潮绘出一条余弦曲线，h=Rcos(ωt－Q)，R和Q为实际振幅和迟角，叠加后的曲线即能反映出複杂的实际潮汐过程，所求平均振幅和迟角满足精度要求 。将此式对应分潮潮高最终表达式可得：fH=R (Vo+U)－K=－Q故调和常数H=R/f K=(Vo+U)+Q计算潮汐调和常数，可採用最小二乘法等多种方法，计算过程複杂，如取63个分潮，需解算127个代数方程组；套用电子计算机可迅速解决 。潮汐调和常数随地而异，但对某一固定测站却是不变的，故称常数 。某些作战海区的潮汐调和常数通常是保密的 。分析潮汐调和分析是潮汐分析的一种方法 。潮汐分析有多种方法：有调和分析、潮高线性组合滤波、最小二乘法及回响分析等，其中以潮汐调和分析最为常见 。也叫谐波分析，是富利叶分析的一种具体套用 。傅氏分析是指把任意周期函式展开成傅立叶级数，而把任意非周期函式表示为富氏积分的一整套数学方法 。资料前期处理这部分工作包括观测数据的平滑、间断观测数据的处理以及不合理观测数据的捨弃 。对于一些包含高频振动的观测记录像海流观测，若直接以较大的间距取样，高频部分会影响分析的结果,若取的夕很小，又会导致计算时间太长，这时候就需要对数据进行平滑,平滑后取样的间隔就可以比较大 。平滑可以手工进行也可以通过计算机进行 。对于由于特殊原因导致观测记录不完整,数据包含间隔记录时，可以採用以下办法进行处理：一、补插缺测值 。若缺测记录不超过一天可以考虑用这个方法处理，可以通过手工把潮位连成光滑曲线，读出缺测时刻的水位值或者通过计算机插值 。二、用自报值补足缺测值 。若缺测超过一天，用补插法有时会有较大的误差 。若缺测时间与总的观测时间相比仅是一个很小部分时可以使用 。先给缺测处人为赋值，令它们等于平均海平面或用前后巧或天的观测值来代替它们，然后用数据进行预报,报出缺测处潮位，代替原来赋予的值，再进行二次分析，一直进行下去，直至调和常数不再变为止 。观测数据中包含着由各种原因引起的误差，如果有个别记录，包含的误差异常大，则应予捨弃 。可以手工处理也可以通过计算机给出判断準则进行处理 。分潮选择和观测时间长度选择实际水位可以看作是许多调和分潮迭加的结果 。不过在实际分析中只能选取其中有限个较主要的分潮，使得利用这些分潮能够得到一个良好的计算结果，这就存在一个选取分潮的问题 。分潮的选取与观测时段的长度、两个观测记录之间的时间间隔都有关係，如果与这两者搭配不好的话，就可能得到不準确的结果，甚至可能计算不出结果来 。对于间隔为的样本，有两个角速率不同的振动，当两者角速率满足一定条件时它们就会发生混淆现象 。实际潮汐分析中，通常採用间隔为小时的样本，此时只有角速率等于或高于二小时即 。小时或周期等于或小于小时的振动才能与较低频率的振动相混淆 。而实际海洋中的潮汐，除了江河中以外，一般来说这样高频的振动是很微弱的，故混淆现象不需要考虑 。即使需要考虑这些高频振动，则一般来说,它们的虚像也不大会与低频振动相重叠 。但当样本时间间隔取得比较大时,对于混淆问题要给予适当注意 。在所有的分潮都不会出现混淆现象的情况下，计算结果的準确度还会与观测的时段长度有密切关係，如果选择的分潮和观测时段合适的话，就能获得儘可能準确的分析结果 。在分潮的角速率预先知道的情况下，一般要求观测时段的长度要大于任意两个分潮的会合周期在这期间内，这两个分潮的位相差变化了360°）观测时段长度选取的分潮与观测时段长度必须相适应，使得任两个分潮的角速率之差要小于2π/N△t，N△t为观测时段长度 。如果差值都大于2π/N△t，则认为观测时段长度足够长 。目前通常以一年左右的资料做分析选取355天或369天，这样就己经能够消除各个主要分潮的相互影响，几乎能够把所有的短周期分潮分离开来，所以按此长度进行分析，能取得受干扰影响较小，而对正常潮汐变化的代表性较好的调和常数 。分析计算长期观测得知，潮汐是由一系列谐和振动组成的，每一谐和振动，称为一个分潮，分潮的周期同引潮力各分场的周期一一对应 。每一分潮可用公式h=Rcos(qt+V0+u—K)来表示，式中h为分潮的潮高，R为分潮的振幅，它是变化的，若以多年平均值H代替，则为R=fH，f是分潮振幅的一个改正因子(叫节点因数)，它是时间的函式，通常取一年中间时求算 。q是分潮的角速率(根据分潮可以确定) 。V0+v为观测期间开始日世界时零时假想天体的位相角 。K为由于海底摩擦、惯性力等引起的高潮时落后于月中天时刻的位相角 。所以，分潮表达式可进一步写成h=fHcos(qt+Vo+u—K)式中f，q，Vo+u均为已知，若求出每一分潮的H及K，则分潮便可求 。H和K称分潮的潮汐调和常数 。若调和常数已知，分潮的潮高便可求得，把各分潮相加，便可推算未来的潮汐 。根据实测记录，用调和分析的方法可求得调和常数值 。计算调和常数的工作相当繁赘，但现在利用电子计算机在几分钟内就可完成 。