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.

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1 NRCEST 國立交通大學土木工程學系 中華民國 102 年 3 月 21 日

2 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 3 Question: Larger tidal range at central Taiwan strait and eastern Taiwan (HL) than those at KH and KL. Variations of tidal range

4 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 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 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 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

8 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

9 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] 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)

10 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

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

12 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。

13 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 14 3. Argumentation – partially standing waves

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

16 16 3. Inference – partially standing waves

17 17 3. Inference – partially standing waves

18 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 。

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

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

21 21 4. Inference – Kelvin waves

22 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 23 Rotary tidal current Taipei (TP) Taichung (TC) 2009+2010

24 24 Rotary tidal current Anpimg (AP) KaoHsiung (KH) 2009+2010

25 25 Rotary tidal current HwaLien (HL) SuAo (SA) 2009+2010

26 26 Rotary tidal current KeeLung (KL) 2009+2010

27 27 Rotary tidal current

28 28 Rotary tidal current - M2

29 29 Rotary tidal current - M2

30 30 Rotary tidal current – K1

31 31 Rotary tidal current – K1

32 32 Rotary tidal current