anhkiethoalan
New Member
Download miễn phí Sơ đồ chi tiết phân tích điều hòa thủy triều
Phân tích điều hòa thủy triều dựa trên những phươngpháp truyền thống docác nhà
hải dương học kinh điển thếgiới đềxuất có tính đến đặc điểm vềchu kỳcủa các dao động thủy
triều và tập quán quan trắc mực nước liên tục từng giờmột trong ngàytại các cảng biển (xem
[1]).Các phần mềm phân tích thủy triều hiện đại trên thếgiới, kểcảnhững phầm mềmchính
thức dùng tại các trung tâm mực nước đại dương quốc tế(xem tổng quan trong [2])hiện
nay đều dựa trên phươngphápbìnhphương nhỏnhất, cho phép phân tích ra bộhằng số điều hòa
đến nhiều chục phân triều tùythuộc vào độdàichuỗi mực nước quan trắc liên tục từng giờ
trong thời kỳmột hay hai năm.Bài báo [3] có thểxemlà một trong nhữngthông báo sớm nhất
vềáp dụng phương pháp bình phương nhỏnhất vào phântích điềuhòa thủy triều ởViệt Nam.
Tuynhiên, sơ đồtính toánnằmtrong cơsởcủa tất cảcác chương trình phân tích nói trên không
có gì đổi mới vềnguyêntắc so với các phươngpháp phântích truyền thống.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ờ một trong ngày tại các cảng biển (xem[1]). Các phần mềm phân tích thủy triều hiện
đại trên thế giới, kể cả những phầm mềm chính
thức dùng tại các trung tâm mực nước đại
dương quốc tế (xem tổng quan trong [2]) hiện
nay đều dựa trên phương pháp bình phương nhỏ
nhất, cho phép phân tích ra bộ hằng số điều hòa
đến nhiều chục phân triều tùy thuộc vào độ dài
chuỗi mực nước quan trắc liên tục từng giờ
trong thời kỳ một hay hai năm. Bài báo [3] có
thể xem là một trong những thông báo sớm nhất
về áp dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất
vào phân tích điều hòa thủy triều ở Việt Nam.
Tuy nhiên, sơ đồ tính toán nằm trong cơ sở của
tất cả các chương trình phân tích nói trên không
có gì đổi mới về nguyên tắc so với các phương
pháp phân tích truyền thống.
Độ cao mực nước thủy triều z tại thời điểm
bất kỳ t là tổng của các dao động triều thành
phần (gọi là các phân triều hay các sóng triều):
∑
=
−+++= r
i
iiiiit guVtqHfAz
1
00 ])([cos , (1)
Trong đó: độ cao mực nước trung
bình, hệ số suy biến biên độ của phân triều
, hằng số điều hòa biên độ của phân triều
, tốc độ góc không đổi của phân triều ,
những phần pha thiên văn của phân
triều biểu diễn các góc giờ của những tinh tú
giả định tại thời điểm
−0A
−if
i −iH
i −iq i
−+ iuV )( 0
i
t , hằng số điều hòa
về pha của phân triều ,
−ig
i −r số lượng các phân
triều. và if iuV )( 0 + phụ thuộc thời gian t . Khi
có độ cao mực nước quan trắc , nhiệm vụ
của phân tích thủy triều là xác định bộ gồm
n tz
r
cặp hằng số điều hòa không đổi H và g cho
từng phân triều của trạm nghiên cứu.
Để thuận tiện áp dụng phương pháp bình
phương nhỏ nhất, người ta thường biến đổi
phương trình (1) thành
∑
=
++=
r
i
iiiit tqBtqAAz
1
0 )sincos( , (2)
Trong đó
[ ]iiiii uVgHfA )(cos 0 +−= , [ ]iiiii uVgHfB )(sin 0 +−= . (3)
Biết mực nước tại giờ, người ta có
phương trình đại số dạng (2) đối với các ẩn số
và để giải bằng phương pháp bình
phương nhỏ nhất. Từ mỗi cặp ẩn và tìm
được sẽ tính ra
n n
iA iB
iA iB
i
ii
i f
BA
H
22 += , i
i
i
i uVA
Bg )(arctg 0 ++= . (4)
Chuỗi quan trắc càng dài, số phương trình
dạng (2) càng nhiều, thì và số cặp hằng số
điều hòa
0A
H và g nhận được càng nhiều, càng
chính xác. Với một năm quan trắc có thể xác
định được khoảng 60-68 cặp hằng số điều hòa
H và g của điểm quan trắc.
Nhược điểm cơ bản của các phương trình
dạng (2) là những đại lượng thiên văn biến
thiên với thời gian và của mỗi dao
động thành phần đã bị xem là không đổi
trong thời gian quan trắc và bị đưa vào trong
các ẩn số của các phương trình, do đó từng
phương trình ở dạng (2) trở thành không chính
xác, bởi vì trong thực tế mỗi dao động phân
triều ở công thức (1) là một dao động điều biến
biên độ, biến đổi với thời gian và phần phụ
pha
f )( 0 uV +
i
f
)( 0 uV + cũng biến đổi với thời gian một
cách đáng kể. Khi tính và theo các công
thức (4) người ta phải dùng giá trị trung bình
của tại thời điểm giữa thời kỳ quan trắc và
iH ig
if
P.V. Huấn, H.T. Thành / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 66‐75 68
giá trị của tại thời điểm đầu thời kỳ
quan trắc. Điều này lại gây nên những mâu
thuẫn kỹ thuật như: chuỗi quan trắc càng dài thì
sai số càng tăng, chuỗi không liên tục (ví dụ 2
năm quan trắc không kế tiếp, mà cách xa nhau)
thì không thể có thời điểm giữa quan trắc...
iuV )( 0 +
Các chương trình phân tích điều hòa thủy
triều bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất
hiện nay xuất phát từ công thức (2) và mang
những nhược điểm cơ bản như vậy.
Trong sơ đồ phân tích của chương trình do
chúng tui xây dựng phương trình độ cao mực
nước triều (1) đã được biến đổi theo một kiểu
khác, do Peresipkin [4] đề xuất, cho phép tính
tới sự biến đổi của các đại lượng thiên văn
và với thời gian. Nếu nhóm riêng biệt
các đại lượng biến thiên với thời gian và không
biến thiên với thời gian bằng các ký hiệu:
f
)( 0 uV +
,sin,cos
],)(sin[],)(cos[ 00
iiiiii
iiiiiiii
gHYgHX
uVtqfbuVtqfa
==
++=++=
(5)
Pương trình độ cao mực nước (1) trở thành:
∑
=
++=
r
i
itiitit YbXaAz
1
0 ])()[( . (6)
Thấy rằng những đại lượng không phụ
thuộc thời gian bây giờ nằm trong các ẩn số X
và . Còn những đại lượng phụ thuộc thời gian
nằm trong các hệ số và của mỗi phương
trình, do đó chúng được tính đến đầy đủ khi lập
ra hệ phương trình ứng với độ cao mực
nước quan trắc tại những thời điểm khác nhau.
Vì vậy gọi là sơ đồ chi tiết. Giải những phương
trình này bằng phương pháp bình phương nhỏ
nhất, tìm được các ẩn số , từ đó tính
các cặp hằng số điều hòa:
Y
ia ib
n n
ii YXA ,,0
i
i
iiii X
YgYXH arctg,22 =+= . (7)
Phương pháp bình phương nhỏ nhất cho
phép xác định các ẩn số của những phương
trình (6) sao cho
∑ ∑
= =
→⎭⎬
⎫
⎩⎨
⎧ +−−n
t
tt
r
i
itiitit YbXaAz
1
min])()[(
2
1
0 .
Điều kiện cực tiểu này sẽ cho một hệ gồm
12 +r phương trình đại số tuyến tính (hệ phương
trình chính tắc), trong đó −r số các phân triều
được phân tích (từ phân triều đến phân triều
cuối cùng được quy ước ký hiệu là W ):
2M
n ][
2M
a ][
2M
b ][
2S
a ... ][ Wb 0A ][z
][ Ma ][ WM ba MX ][ zaM2 ][ 22 MM aa ][ 22 MM ba ][ 22 SM aa ... 2 2 2
][
2M
b ][
2 WM
bb
2M
Y ][
2
zbM ][ 22 MM ba ][ 22 MM bb ][ 22 SM ab ... . =
... ... ... ... ... ... ... ...
][ Wb ][ 2 WM ba ][ 2 WM bb ][ 2 WS ba ... ][ WW bb WY ][ zbW
Ở đây ký hiệu dùng để chỉ phép lấy tổng
theo thời gian từ đến .
[ ]
1t nt
Rõ ràng sơ đồ chi tiết khắc phục được
những nhược điểm của các phương pháp phân
tích truyền thống. Thực tế các đại lượng và
, do đó các hệ số và , trong sơ đồ
này có thể tính chi tiết, tỉ mỉ ứng với từng thời
điểm quan trắc độ cao mực nước
f
)( 0 uV + a b
z . Độ cao
mực nước có thể lấy tại thời điểm bất kỳ. Ta
có thể ghép các độ cao mực nước quan trắc lẻ tẻ
ở các năm tháng khác nhau thành một chuỗi để
phân tích, do đó làm tăng số phương trình dạng
(6), tăng độ chính xác phân tích. Ưu điểm này
đặc biệt quan trọng đối với quan trắc dòng
chảy; dòng chảy thường khó quan trắc dài ngày,
nhưng được ghi với bước thời gian khác nhau,
thường bé hơn một giờ, một điểm trên biển có
thể có vài lần quan trắc dòng chảy vào các năm
khác nhau, nếu ghép tất cả các số đo lại với
nhau ta được nhiều phương trình dạng (6), tức
tận dụng được thông tin.
tz
P.V. Huấn, H.T. Thành / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 66‐75 69
Khi tính các hằng số điều hòa đối với những
chuỗi quá ngắn, không đủ để tách những phân
triều chính, thì một số phân triều có thể được
xác định gần đúng dựa trên cơ sở các mối quan
hệ lý thuyết giữa các phân triều có tần số (hay
chu kỳ) gần bằng nhau.
Trong mỗi cặp các phân triều với tần số dao
động gần nhau ( 22 SK − , , 11 KP − 11 OQ − ,
) mà để tách được chúng đáng lẽ cần
ph