NRCEST 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 552–561Ocean & Coastal Management53, Issue 9

3 Question: Larger tidal range at central Taiwan strait and eastern Taiwan (HL) than those at KH and KL. Variations of tidal range

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 。 100 公尺韓國 濟州島 Bathymetric chart around Taiwan

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」。 Variations of tidal range

6 1. Inference – Interaction of two waves Barotropic (propagating) tidal waves 1.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=2m 2. 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

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) : m [1.61 m]  淡水 (TS) : m [3.73 m]  竹圍 (CW) : m [4.11 m]  新竹 (HC) : m [5.15 m]  台中 (TC) : m [5.64 m]  箔子寮 (PZ): m [3.55 m]  東石 (DG) : m [2.53 m]  高雄 (KH) : m [1.38 m]  富崗 (FK) : m [2.06 m]  成功 (CK) : m [2.27 m] 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)

2003 年 10 月 30 日星期四 10 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 太平洋太平洋 巴士海峽巴士海峽 台灣環島海域的陸架地形剖面

理論解析 -- 單一入射波 (Mei, 1983)  Partially Standing Wave

理論解析 -- 雙入射波交會 (Mei, 1983) 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 ，

14 3. Argumentation – partially standing waves

15 3. Inference – partially standing waves 無潮點 ( Amphidromic point): counterclockwise

16 3. Inference – partially standing waves

17 3. Inference – partially standing waves

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 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 。

19 4. Inference n – Kelvin waves Chang HK (2012)

20 4. Inference – Kelvin waves r=1 r=0

21 4. Inference – Kelvin waves

22 4. Inference – Kelvin waves 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 Taipei (TP) Taichung (TC)

24 Rotary tidal current Anpimg (AP) KaoHsiung (KH)

25 Rotary tidal current HwaLien (HL) SuAo (SA)

26 Rotary tidal current KeeLung (KL)

27 Rotary tidal current

28 Rotary tidal current - M2

29 Rotary tidal current - M2

30 Rotary tidal current – K1

31 Rotary tidal current – K1

32 Rotary tidal current