海洋潮汐与水位控制：余水位的定义和特征

3.2.2.1　余水位的定义

余水位，也称为异常水位或增减水，是气压、风等气象作用引起的短期非周期性水位变化。由式(3.3)，余水位R(t)按下式计算

式中，h(t)为从水位零点起算的观测水位；MSL为平均海面在水位零点上的高度，当观测时间长度足够长时，取所有观测水位的算术平均值；T(t)MSL为从平均海面起算的天文潮位，由主要分潮的调和常数按式(3.4)计算；Δ(t)为测量误差。

在式(3.5)中，测量误差Δ(t)难以确定，考虑到目前的验潮仪器与观测手段，并对水位数据实施必要的处理后，测量误差可认为呈偶然性，且量值相对于余水位可忽略不计。因此，余水位取为水位变化与天文潮位变化的差异部分，即

由上式计算的余水位R(t)包含了观测误差Δ(t)。因天文潮位T(t)MSL通常仅由主要分潮计算，未包含所有分潮，故式(3.6)计算的余水位R(t)还包含了未顾及的小分潮作用。综合而言，实际计算获得的余水位由三部分组成:

(1)气象作用引起的短期非周期性水位变化；

(2)预报天文潮位时未顾及的小分潮作用，或者称为天文潮位推算误差；(www.xing528.com)

(3)测量误差。

因此，由式(3.6)计算的余水位在严格意义上是粗略余水位(唐岩，2007)，优势在于求解简便，直接由实测水位减去预报的天文潮位即可得到。主体仍是气象因素引起的短时水位变化。

3.2.2.2　余水位的时空特征

在时间域上(在时间上的变化规律角度)，由于天气变化的随机性，余水位在相对较长的时间尺度内表现为很强的偶然性；然而，天气因素在数小时的较短时间尺度内，又存在一定的连续性。因此，余水位在时间域上的统计规律性决定于气象因素变化的连续性和海洋水体的惯性。

在空间域上(在空间上的分布规律角度)，由于一定范围内的天气相同或相似，以及海洋水体运动存在着惯性，因此，一定范围内的余水位变化存在较强的相似性，或者称余水位具有较强的空间相关性。通常越开阔、越深的海域，余水位的空间相关性越强。图3.8为相距约70km的连云港站与日照站的同步余水位变化曲线，时间长度为7天，单位为米。

图3.8　两站余水位的同步变化曲线

由图3.8可看出，余水位随时间的变化呈现短时随机性，两站的余水位变化基本一致，呈现较强的空间相关性。