Tides and Tidal Current around Taiwan- Discussion

NRCEST

Tides and Tidal Current around Taiwan- Discussion

Chang Hsien Kuo

國立交通大學土木工程學系中華民國 102 年 3 月 21 日

2

Large tidal range at central western Taiwan

Variations of tidal range

Fro:Current countermeasure of beach erosion control and its application in Taiwan-Ocean & Coastal Management, 53, Issue 9, September 2010, Pages 552–561

http://www.sciencedirect.com/science/journal/09645691

http://www.sciencedirect.com/science/journal/09645691/53/9

3

Question:Larger tidal range at central Taiwan strait and eastern

Taiwan (HL) than those at KH and KL.


4

台灣海峽向北延伸，就是為寬廣的東海大陸棚。100公尺的等深線從台灣北端經彭佳嶼北面，一直往東北延伸至韓國濟州島南面。 200公尺的等深線從台灣東北角經彭佳嶼南面，向東北延伸至日本九州之南。在此深度內即為平坦的大陸棚， 200公尺以下陡峭的海床即為大陸斜坡。台灣東北角的大陸斜坡僅下降至 2,000多公尺的沖繩海槽，海槽最深為 2,270公尺。台灣東部外海離海岸 30公里左右就降到 4,000公尺。沖繩海槽是一個島弧後的海盆，目前在擴張之中，所以海槽兩側的斜坡多半呈現正斷層的構造。

Bathymetric chart around Taiwan

http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1405121918012

http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1405121918012

5

台灣海峽的深度絕大部分淺於 100公尺，尤其是台灣海峽北部，也就是澎湖群島以北，它的水深多半淺於 80公尺。澎湖群島與台灣之間為一北尖南寬的海槽，名為「澎湖水道」。澎湖水道為一細砂質海床，它的水深介於 100～ 200公尺之間。台中至安平一帶外海，距岸 15公里以內，水深都不及 40公尺，沿岸淺灘以及堰洲島散布很廣，適宜作海埔新生地。澎湖群島的西南方亦為一淺灘，名為「台灣灘」，深度亦淺於 40公尺。澎湖群島以南則為一標準的被動型大陸邊緣的海底地形，水深從一百多公尺到高雄西方外海的 200公尺水深的棚界，再往南則為坡度介於 3°與 16°之間的大陸斜坡，稱為「高屏斜坡」，到巴士海峽則為水深深於三千多公尺的大陸隆堆。花東海脊為台灣東部海岸山脈的南延；台東海槽為一弧間海盆，深度達 2,500公尺宜蘭外海的龜山島，一般認為是琉球群島 (亦即琉球島弧 )的西端，從蘇澳外海往南是一寬廣的海盆，名為「南澳海槽」。水深介於 2,000～ 3,000公尺之間的南澳海槽，是一個島弧之前的海盆。南澳海槽之南，即為水深在 4,000～ 6,000公尺之間的「琉球海溝」。


6

1. Inference – Interaction of two waves

Barotropic (propagating) tidal waves1. Shoaling effect (shallow water): Ks=(h1/h2)^(1/4)=(2000/80)^(1/4) =(25)^0.25=2.25 Wave height at the Taiwan strait is

about 2.25*0.8=2m2. Standing Wave: 2*2=4m

Questions: 1. Where are anti-nodes of standing

waves? 2. Why are larger tidal ranges at

northern Taiwan than those at southern Taiwan

7

2. Inference – wave trapping over a ridge

海峽潮波協振盪之研究 (Study of Co-oscillating Tides in the Taiwan Strait) 莊文傑，國立台灣大學造船及海洋工程學研究所博士論文， 2000

臺灣西南及東北部海域滿潮時差皆大

臺灣中西部海域滿潮時差甚小

滿潮時差對臺灣海峽中段之對稱分布

臺灣海峽東岸 -- 臺灣沿岸之潮汐

實測及迴報 (1996,3)

-- 基隆 (KL)– 竹圍 (CW)– 新竹 (HC)– 台中 (TC)– 澎湖 (PH)– 東石 (TG)– 高雄 (KH)– 成功 (CK))

上海

海門溫洲

長江

汕頭

料羅灣烏坵馬祖東引三都澳沙埕

臺灣環島沿岸– 1995年平均潮差 [年最大潮差 ] – (劉文俊 ,1999)基隆 (KL) : 0.543 m [1.61 m]淡水 (TS) : 2.200 m [3.73 m]竹圍 (CW) : 2.539 m [4.11 m]新竹 (HC) : 3.495 m [5.15 m]台中 (TC) : 3.676 m [5.64 m]箔子寮 (PZ): 2.146 m [3.55 m]東石 (DG) : 1.459 m [2.53 m]高雄 (KH) : 0.492 m [1.38 m]富崗 (FK) : 0.962 m [2.06 m]成功 (CK) : 1.102 m [2.27 m]

海峽兩岸之潮差

Admiralty TIDE TABLES;

預報 (March, 1996)– 上海 (7257-Zhenhai)– 海門港 (7236-Haimen

Gang)– 沙埕港 (7224-Shacheng

Gang)– 三都澳 (7219-Sando Ao)– 馬祖 (7216-Mazu Dao)– 烏坵 (7205-Wuqiu Yu)– 料羅灣 (7165-Liaoluo Wan)– 汕頭港 (7155-Shantou

Gang)

102003 年 10 月 30 日星期四

台灣鄰近海域的水深地形

台灣海峽海域，位在一典型之陸架剖面地形上。欲準確掌握台灣海峽海域內的潮波振盪特性，首先應充分含括東亞

大陸棚架水深地形之總體效應 (Lin et al., 2000) 。在考量陸架水深地形之影響下， Juang et al. (2001) 及 Jan et al.

(2002) 近斯內皆透過簡化的陸架地形，並以理論分析証明台灣海峽海域半日型主要分潮潮波的振盪型態係為部分重複駐波，但

成功台中

基隆

高雄

淡水

蘭嶼

蘇澳

恒春

紅海灣

汕頭港

馬祖島

溫洲港

佘山長江

鎮海

三都澳

台灣環島及鄰近海域的水深地形

SN

蘭嶼海

脊恒春海脊

台東海槽

蘇澳海脊

沖繩海槽

龍洞蘇

澳基隆

淡水

台中

澎湖安

平高雄恒

春成功

成功

太平洋

巴士海峽

台灣環島海域的陸架地形剖面

理論解析 -- 單一入射波 (Mei, 1983)

)'( )()(

1

11 axiaxiyi eRee )( 22

2

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aiai eSSeSS 22 2

3212

2

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Partially Standing Wave 22

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22 axiaxiyi eSS

eSS

e

理論解析 -- 雙入射波交會 (Mei, 1983)Raea S

ti

sS 1

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2

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143 tkxitkxi eaea

2ghk

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12

123

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kaakaa

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sN

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12

124

kaakaa

kaakaa

sN

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33

11221

ka

kakaakakaaa sN

)sin(cos)2(sin2

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44

11222

ka

kakaakakaaa sN

2/2 nLa 2

2ghL

只要陸架總長度滿足陸架上波動波長一半之整數倍，則陸架上之波動將有理論性之共振 (Resonance) 現象產生。

理論解析台灣海峽之代表分潮，代表週期小時

設海峽內陸架之水深米；陸架全長近似 650 公里角頻率 :

波速 :

週波數 : 波長 : 代表分潮之波長的一半 km ，

2M 4206.12T

80h

1410405.1)/2( ST

smghC /28)( 22

16

22 10018.5)/( mCK

kmkL 252,1)/2( 22

6262/2 L

14

3. Argumentation – partially standing waves

15

3. Inference – partially standing waves

無潮點 (Amphidromic point):counterclockwise

16


17


18

4. Inference – Kelvin waves

Theory:Long wave considering Coriolis force LeBlond, P. H. and <ysak, L. A. (1978) Waves in the ocean, Elsevir Scientific, p.211-214

座標原點在台北對岸之大陸海岸，正 x軸向南，正 y軸向台灣，兩岸寬度設為W。

yt

xt

gfuv

gfvu

19

4. Inference n – Kelvin waves

0

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Chang HK (2012)

20


0

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r=1

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21


1 2 3 4 5

M2(r=0)

xW(km)

y N(km)

0.6 0.6

0.8 0.8

1 10 100 200 300 4000

50

100

150

200

1 2 3

4 5

6

M2(r=0.5)

xW(km)

y N(km) 0.3

0.6

0.6

0.9

0 100 200 300 4000

50

100

150

200

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

891011

12

M2(r=0.8)

xW(km)

y N(km) 0.3

0.3

0.6

0.6

0.9

100 200 300 4000

50

100

150

200

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

9

10

10

11

11

12

12

M2(r=1)

xW(km)

y N(km)

0.3

0.3

0.6

0.60.9

100 200 300 4000

50

100

150

200

22


1. 以 M2 分潮為台灣海峽潮汐之主要分潮，而台灣海峽中潮汐若無”無潮點”，是否可推論，r 值不高 ( 可能低於 0.5) 。

2. ( 若以淺水波之反射理論見 Mei (The applied dynamics of ocean surface waves, p. 119) r=[1-(h1/h2)^0.5]/ [1+(h1/h2)^0.5] 計算因為海峽南端淺灘之波浪反射，假設淡水灘水深為 80m ，淺灘深為 40m 之條件來計算 r 只有 0.17 ，因此若台中潮差遠大於台北潮差之 2 倍來看，只假設海峽潮汐特性因為海峽南端淺灘之波浪反射，似乎很難完全解釋。

23

Rotary tidal current

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50M2

+

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50S2

+

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50N2

+

ue(cm/s)

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50K1

-

ue(cm/s)

un(cm/s)

Taipei (TP)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50Sa

+

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50Ssa

+

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50M2

-

ue(cm/s)un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50K1

-

ue(cm/s)

un(cm/s)

Taichung (TC)

2009+2010

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Anpimg (AP) KaoHsiung (KH)

2009+2010

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50M2

-

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50S2

-

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50Sa

+

ue(cm/s)

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50K1

-

ue(cm/s)

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50K1

-

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50M2

-

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50O1

-

ue(cm/s)un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50S2

-

ue(cm/s)

un(cm/s)

25


HwaLien (HL) SuAo (SA)

2009+2010

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50M2

+

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50S1

+

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50Sa

-

ue(cm/s)

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50K1

+

ue(cm/s)

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50M2

-

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50Sa

+

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50S2

-

ue(cm/s)un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50K1

-

ue(cm/s)

un(cm/s)

26


KeeLung (KL)

2009+2010

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50M2

-

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50S2

-

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50N2

-

ue(cm/s)

un(cm/s)

-50 -25 0 25 50-50

-25

0

25

50Sa

-

ue(cm/s)un(cm/s)

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Rotary tidal current - M2

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Rotary tidal current - M2

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Rotary tidal current – K1

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Rotary tidal current – K1

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Documents

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