Sóng điều hoà
Lực tạo triều có thể biểu thị như một chuỗi các thành phần điều hòa. Chu kỳ và biên độ tương đối của bảy thành phần thiên văn chính, chiếm khoảng 83 % toàn bộ lực tạo triều:
Nguồn gốc Ký hiệu Chu kỳ
(giờ) Sức mạnh tương đối (%) Mặt trăng chính, bán nhật M2 12,42 100 Mặt trời chính, bán nhật S2 12,00 46,6 Mặt trăng Ê-líp, bán nhật N2 12,66 19,2 Mặt trăng - mặt trời, bán nhật K2 11,97 12,7
Mặt trăng - mặt trời, toàn nhật K1 23,93 58,4
Mặt trăng chính, toàn nhật O1 25,82 41,5
Mặt trời chính, toàn nhật P1 24,07 19,4
Trong nước sâu hiện tượng thủy triều có thể mô tả đầy đủ bằng một chuỗi những thành phần thiên văn. Trong nước nông gần bờ và trong cửa sông, sóng thủy triều bị biến dạng bởi hiệu ứng nước nông, phản xạ và tắt dần do ma sát đáy. Những biến dạng này có thể mô tả bằng chuỗi Fourier, cho ta những sóng điều hòa thủy triều phụ có bậc cao hơn, gọi là thủy triều riêng hoặc thủy triều nước nông. Những thành phần điều hòa cao hơn này chỉ có thể xác định bằng phân tích thủy triều những bản ghi mực nước tại từng vị trí.
Phân loại
Những sóng triều bị ảnh hưởng đáng kể bởi độ sâu và hình dạng của thuỷ vực trong đó chúng lan truyền, trong khi sự quay trái đất cũng có hiệu ứng bổ sung bằng lực Corlolis. Sự khuếch đại có thể xuất hiện khi chu kỳ dao động tự nhiên của thuỷ vực xấp xỉ chu kỳ của một trong những thành phần thiên văn thống trị. Trong một vài nơi, những thành phần toàn nhật được khuyếch đại nhiều đến nỗi chúng trở nên ưu thế. Tại đa số các vị trí những thành phần bán nhật trội hơn. Thủy triều được phân loại theo tầm quan trọng tương đối của bốn thành phần chính (M2, S2, K1 và O1), biểu thị bởi chỉ số dạng thủy triều: 2 2 1 1 S M O K H H H K F . (8.7.6)
Những giá trị (h = biên độ thủy triều, độ lớn thủy triều = 2H) cho trong Bảng Thủy triều Hàng hải của Anh. Bốn loại sau đây được phân biệt:
1. Bán nhật triều đều, F 0,25
Hai nước lớn và hai nước ròng có độ cao xấp xỉ trong ngày. - Nước lớn trung bình triều cường MHWS = Z0 + (hM2 + HS2)
- Nước ròng trung bình triều cường MLWS = Z0 - (hM2 + HS2) - Nước lớn trung bình triều yếu MHWN = Z0 + (hM2 - HS2) - Nước ròng trung bình triều yếu MLWN = Z0 - (hM2 - HS2)
- Nước lớn cao nhất triều cường HHWS= Z0 + (hM2 + HS2) + (hK1 + HO1) - Nước ròng thấp nhất triều cường LLWS= Z0 - (hM2 + HS2) - (hK1 + HO1) - Độ lớn trung bình triều cường = MHWS - MLWS = 2 (hM2 + HS2) - Độ lớn trung bình triều yếu = MHWN - MLWN = 2 (hM2 - HS2) - Độ lớn trung bình triều bình thường = 2 HM2
- Triều sai ngày lớn nhất = HHWS - MHWS = (hK1 + HO1) - Chu kỳ triều cường- triều yếu = 14,8 ngày
2. Bán nhật triều không đều, 0,25 < F < 1,5
Hai nước lớn và hai nước ròng trong ngày, khác nhau chiều cao và thời gian. - Độ lớn trung bình triều cường = MHWS - MLWS = 2(hM2 + HS2)
3. Nhật triều không đều, 1,5 < F < 3
Thỉnh thoảng, một nước lớn và một nước ròng trong ngày, đôi khi hai nước lớn trong ngày cho thấy cho những sự khác nhau rất mạnh về chiều cao và thời gian.
- Độ lớn trung bình triều cường = MHWS - MLWS = 2(hK1 + HO1) 4. Nhật triều đều, F 3
Một nước lớn và một nước ròng trong ngày, trừ thời gian triều yếu thủy triều có thể có hai nước ròng và hai nước lớn.
- Nước lớn trung bình triều cường MHWS = Z0 + (hK1 + HO1) - Nước ròng trung bình triều cường MLWS = Z0 - (hK1 + HO1) - Nước lớn trung bình triều yếu MHWN = Z0 + (hK1 - HO1) - Nước ròng trung bình triều yếu MLWN = Z0 - (hK1 - HO1)
- Nước lớn cao nhất triều cường HHWS= Z0 + (hM2 + HS2) + (hK1 + HO1) - Nước ròng thấp nhất triều cường LLWS= Z0 - (hM2 + HS2) - (hK1 + HO1) - Độ lớn trung bình triều cường = MHWS - MLWS = 2 (hK1 + HO1) - Độ lớn trung bình triều yếu = MHWN - MLWN = 2 (hK1 - HO1) - Độ lớn trung bình triều bình thường = 2 HK1
- Triều sai ngày lớn nhất = HHWS - MHWS = (hM2 + HS2) - Chu kỳ triều cường- triều yếu = 13,7 ngày.
Những biểu thức đã cho ở trên cung cấp sự đánh giá mực nước và độ lớn triều điển hình tính đến bốn sóng chính. Có thể nhận được những dự đoán chính xác hơn khi có thông tin của những sóng quan trọng khác bằng việc áp dụng những quan hệ cân bằng nhất định.
triều không đều và nhật triều đều cho trong hình 8.28.
Hình 28. Các ví dụ về triều bán nhật, không đều và toàn nhật (McDowell và O'Connor, 1977)