[資訊] 我與臺灣海洋潮汐表的日子

標題大誤!!!

我一向認為,生活在臺灣最棒的一點是,只要花上一點點的時間,我們就可以欣賞美麗到令人讚嘆的大海。這個特權對於許多大陸內地的人們而言,可是一種極為奢侈的享受。否則當中華一番裡頭的小當家第一次看到大海時,也就不會產生如此感動的畫面了(喂)。

下面是一張完全不準的臺灣海洋潮汐表,是的,完全不準。不過倒也在網路上流傳許久,所以就讓它繼續在網海中沈浮吧(明明就是自己畫完才發現)。

一點都不準的潮汐表

如果讀者想瞭解更詳細的各地潮汐資料,其實我們政府最有用的專業機關「中央氣象局」(其他機關只會出國考察,打架,不然就是踢皮球。),提供大量有關潮汐資訊的文件,大家可以進入「中央氣象局 – 潮汐預報」網站或是「中央氣象局 – 整年潮汐表」直接查閱。

正經事講完了,現在就來談談我為何突然要調查臺灣的潮汐資訊好了。

說到海洋的潮起潮落,平常大家可能還不會特別去注意,反正都想說走到海邊就可以看見海了。

但是,你有去過新竹的十七公里海岸嗎?

如果你選在退潮的時間到了十七公里海岸,站在岸邊的你,可是會連海水在哪都看不到。然而,如果這時候你傻傻的一步一步沿著沙灘朝大海走去,搞不好當你走到一半時就會突然發現:「怎麼踩到海水了!?」

「兄弟,快逃啊,漲潮了。」只不過這時候的你,可能已經離岸邊百來公尺了。

另外,對於攝影師而言,當你想在海邊或是淡水河拍出美美的照片,那就更得事先查看各地漲退潮的時間,不然模特兒的背景,如果是退潮後遺留的一片垃圾,那可不太妙。

最後,我再以夕陽攝影舉一個例子來考大家:「假設在同一個地點對著海川拍攝的照片,漲退潮是否會影響到畫面的構成?如果有,那又會是什麼樣的影響?」如果大家有空可以想想看喔。

下面是從中央氣象局擷取下來的關於潮汐海象的十五個小知識問答,我就借花獻佛刊載於下: Q1:潮汐現象怎樣發生?

A1: 潮汐的發生,基本上是由於地球與其他天體的萬有引力所造成,主要的影響來自月球,其次為太陽。萬有引力大小乃是與天體的質量成正比,與兩者距離二次方成反比。太陽的質量是月球的27,154,000倍,日地距離是月地距離的390倍,所以月球對地球的萬有引力大約是太陽的2.2倍。至於其餘行星及恆星對地球的萬有引力則小很多。引起潮汐發生的引潮力詳述如下:在地球的質心(即地心)處,某天體對地球的萬有引力(向著天體方向),與該天體相對於地球之圓周運動的離心力(背著天體方向),大小相等,方向相反,其合力為零;但在地球表面背向該天體的另一邊,離心力則大於萬有引力,於是產生一背離該天體而也是提升海水的引潮力。整個地球表面各處引潮力作用的結果,使地球海水面形成一個對稱的潮汐橢圓。

Q2:何謂漲潮、退潮、滿(高)潮、乾(低)潮?

A2: 海水面上升的現象稱為漲潮(flood);海水面下降稱為退潮或落潮(ebb)。從漲潮轉為退潮時,海水位達到相對最高稱為滿潮或高潮(high water);從退潮轉為漲潮時,海水位達到相對最低稱為乾潮或低潮(low water)。

Q3:乾潮大約會持續多久?

A3: 乾潮是指從退潮轉為漲潮時,海水位達相對最低時稱之。就實際海水面變化來看,在退潮轉為漲潮或漲潮轉為退潮時,海水面會有一段時間只有小幅的上下震盪,而無明顯升降的情形,稱之為「停潮」(stand of tide),其持續的時間一般而言與潮差有關。潮差小時停潮時間較久;潮差大時停潮時間較短。由台灣沿海潮位觀測資料得知,除東北、西南及南端在乾潮時停潮時間最長可達數小時(次數並不多)外,其餘大都在數十分鐘之內。

Q4:何謂長潮?

A4: 在半日潮明顯的地區,由滿潮到乾潮或乾潮到滿潮,其時間間隔平均為6小時左右。而在台灣東北、西南及南端沿海這些混合潮地區,當全日潮現象較明顯的時侯,一天之中可視為只有一次漲退潮,該次滿潮到乾潮或乾潮到滿潮的時間將遠超過6小時,此即為俗稱之「長潮」。例如高雄在88年9月17-20日這段期間,海水位由乾潮到滿潮歷時約17-18小時。

Q5:每天是否應各有兩次漲退潮?

A5: 潮汐可分為一天兩次漲退潮明顯的半日潮,與一天只出現一次漲退潮的全日潮,及介於兩者之間的混合潮。台灣西部及東部沿海的半日潮較顯著,東北部沿海的基隆是全日潮和半日潮影響各占一半的混合潮。而西南沿海高雄則是以全日潮為主的混合潮。在接近全日潮的情況下,亦即當日兩次漲退潮其中的一次非常不明顯,潮差只有數公分,故我們在潮汐預報上將其忽略,視為一次漲退潮的全日潮情況。

Q6:潮汐表中的*符號代表什麼意思?

A6: 在半日潮明顯地區,兩次滿潮(或乾潮)相距約12時25分,一天中約有兩次滿潮、兩次乾潮,有時較晚的那次乾(滿)潮,會在隔天凌晨發生,致使當天只有二次滿(乾)潮、一次乾(滿)潮。另在全日潮明顯地區,有時一天只有一次滿潮、一次乾潮。由於潮汐預報表表格設計為一天兩次滿潮、兩次乾潮,故我們將此空缺處以*符號表示。

Q7:何謂大潮、小潮,潮汐表是否可以註明?

A7: 任一滿(高)潮和相鄰乾(低)潮之潮高(水位)差值稱為潮差,潮差有週期性,會由小變大,再由大變小,週期約為14.8日。潮差相對最大時稱為大潮,相對最小時稱為小潮。在半日潮地區(每日兩次漲退潮),大潮發生在朔望以後一至三日;小潮則發生在上下弦以後一至三日。在全日潮(每日一次漲退潮)或混合潮地區則又隨季節而變。依據國內沿海潮汐長期平均特性,本局潮汐觀測資料年報採用農曆每月29~4日及14~19日為大潮期間來計算大潮平均高潮位(HWOST)。本局提供之潮汐預報表,包含潮時及潮高,使用者可參考上述原則多加利用。

Q8:為何月亮滿月時,月球與太陽分開位於地球兩邊,亦會有大潮產生?

A8: 在計算地球的引潮力大小時,可視地球繞著產生引潮力的天體(主要是月球,其次為太陽)做圓周運動。在地球的質心處,與該天體間的萬有引力和圓周運動的離心力大小相等,方向相反。但地球上其他地方的萬有引力與離心力其合力並不為零,兩力的向量和則為引潮力。在地球近該天體的一端,兩者距離較近,萬有引力大於離心力,產生一向著該天體的淨力;而地球背向該天體的另一端則離心力大於萬有引力,產生一背離該天體的淨力。而整個引潮力作用的結果,使地球表面形成一個對稱的潮汐橢圓。故不論朔或望,月球與太陽在地球同側或兩側,地球上的引潮力都是兩天體作用的加成。

Q9:大潮產生是否有季節之分?

A9: 決定引潮力大小有幾個因素:1.月球、太陽的相對位置。在朔、望時,月球、太陽與地球連線為一直線,引潮力大,產生大潮;上下弦時與地球連線呈90度,引潮力小,產生小潮。2.月球、太陽與地球間距離的遠近。距離遠則引潮力小,距離近則引潮力大。3.月球、太陽的赤緯。由於太陽赤緯為一季節性變化,而月球繞地球之軌道(白道)與地球繞太陽之軌道(黃道)間交角約5度,交點以18.61年的週期變動,故與季節間也有相關性。所以大潮的大小是變動的,當所有產生最大引潮力的條件都同時發生時,大潮應該會特別大。

Q10:何謂月潮間隙(lunar interval)?

A10: 月球通過當地天球子午圈的時間與發生高潮的時間間隔稱高潮間隙(high water interval);月球通過當地天球子午圈的時間與發生低潮的時間間隔稱低潮間隙(low water interval),兩者合稱月潮間隙。

Q11:何謂月球高凌空?

A11: 「凌」(transit)指天體通過天球子午圈,又稱「中天」,每個天體每天有兩次凌(中天),當經過包括天頂的那半個子午圈時,天體達到最高位置,稱「上凌」(上中天),可能便是「高凌空」;另一次經過包括天底的那半個子午圈時,天體達到最低位置,稱「下凌」(下中天)。

Q12:潮汐預報的數據是如何出來的?

A12: 本局潮汐預報在台灣沿海設有潮位站的地點,利用過去兩年的水位資料,使用調和分析法將其分解成70個不同振幅和週期的分潮,每一個分潮為一簡單的時間調和函數,得出不同週期的分潮係數資料分別去計算這些分潮後,再將這些分潮重新組合預報未來的變化。然後佐以流體力學方程式構成的數值模式所推算潮汐的變化情形,以及過去預報誤差之校驗經驗修正而成。若預報地點未設潮位站,則採用數值模式推算值與相臨潮位站調和分析預報值的相關性,來調整預報。本局發布之潮時預報誤差大都在20分鐘以內。

Q13:潮汐以何為基準?

A13: 本局潮位觀測站尚未統一修正為同一基準,目前各潮位站情形並不相同。例如澎湖潮位資料說明中above RL 490cm、above KP 318.32cm,意即澎湖潮位資料490公分等同於基隆平均海平面上318.32公分。若是above RL、above KP兩數字相同,就是該潮位站已經調整為以基隆平均海平面為基準,例如竹圍、新竹、東石、箔子寮等站。若是above RL、above KP空白,表示該潮位站尚未做水準點測量,潮位資料僅代表當地相對潮高,沒有絕對潮高換算基準。這些潮位站基準資訊會與潮汐資料一起提供。又本局正逐年編列預算,從事水準點測量,以提昇潮位資料的可用性。

Q14:如何利用潮汐來發電?

A14: 漲潮退潮的潮差就如同水力發電的水位落差,利用位能轉為動能來推動渦輪發電。利用潮汐發電需尋找潮差較大之地理位置, 例如台灣就以西岸中部沿海潮差較大,利用潮汐發電需於沿海興建水壩等工程,需考慮是否合乎經濟效益,也就是說划不划算。

Q15:潮汐對養殖漁業有什麼影響?

A15: 在潮間帶潮水自然起落,其水流可排除含有有機物質的污水,也同時帶來富含天然餌料的新鮮海水,對於沿海水產動植物養殖非常重要。

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