潮汐与航海的关系非常重要，将直接影响船舶航行计划的实施和航海安全。船舶通过浅 水区，必须预先依据潮汐资料计算出当地潮高，并正确调整货载和吃水差。航行中，为了保证 船舶安全地行驶在计划航线上，需随时掌握当地潮汐与潮流资料，观测船位，调整航向。在港 内，需要视潮汐情况及时调整缆绳。
(1)潮汐
潮汐是海水在周期性外力作用下产生的周期性的升降运动。海面上升的过程称为涨潮; 当海面上升到最高时称为高潮;海面下降的过程称为落潮；当海面下降到最低时称为低潮;相 邻的高、低潮潮高之差称为潮差;从低潮时到高潮时的时间间隔称为涨潮时间;从高潮时到低 潮时的时间间隔称为落潮时间。
①潮汐的基本成因
产生潮汐的原动力是天体的引潮力，即天体的引力和地球一天体相对运动所产生的惯性 离心力的向量和，其中，主要是月球的引潮力，其次是太阳的引潮力，约为月球的引潮力的 46%，其他天体的引潮力很小，一般忽略不计。
a.月引潮力
在月球和地球构成的平衡引力系统中，月球和地球绕着它们的公共质心运动，地球表面上 任一水质点均受到月引潮力的作用。
如图3-8-5所示，地球表面上各点所受月 球引力的大小和方向均不相同，其大小取决 于该点至月球中心的距离，方向均指向月球 中心。
地球表面上各点受到的惯性离心力，大 小相等，背离月球，互相平行。
月球引力和地球绕公共质心进行平动运 动所产生的惯性离心力的矢量和，称为月引 潮力。假设地球表面被等深的大洋所覆盖，则在月引潮力的作用下，形成的长轴与月地连线重 合的椭圆体，称为月潮椭圆体。潮汐椭圆体的长轴在月地中心的连线上,其上所受引潮力指向 球心的各点所组成的水圈称为照耀圈。
b.潮汐的形成
地球表面上的海水在月引潮力的作用下,形成 了月潮椭圆体，又由于地球的自转，地球表面上某 个固定地点的海面就会发生周期性的涨落运动，从 而形成了潮汐。
图3-8-6是假定月球赤纬为零时的月潮椭圆 体,P为地极,A2,A3 ,A4分别表示地球表面上任 意一点A在地球自转中的4个位置。
A1点，月球在该点上中天，该地海面水位升到最高,产生该地当日第一次高潮；当地球自 转至A2 （第一次过照耀圈）点时,海面水位下降到最低，产生该地当日第一次低潮；当地球自转 到A3点时，即月下中天，海面水位再次升到最高，即发生该地当日第二次高潮；当地球自转到 A4点（第二次过照耀圈）时，海面水位再次下降到最低，则发生该地当日第二次低潮。月球连 续两次上（下）中天的时间间隔称为一个太阴日，约为24h50"。相邻两个高潮（低潮）的时间间 隔（约为12-25"）称为潮汐周期，以半个太阴日为周期的潮汐,称为半日潮。
②潮汐不等
a.潮汐的周日不等
在同一个太阴日中所发生的两次高潮或两次低潮的潮高以及相邻的高低潮的时间间隔不 相等的现象,称为潮汐周日不等。如图3-8-7所示，月球赤纬不等于零，且纬度不 为零的地方存在潮汐的周日不等现象。月球的赤纬 越高,这种现象越显著,某点的纬度越高,这种现象也 越严重。
b.潮汐的半月不等
虽然太阳的引潮力是月球的引潮力的46%,但 是同样会产生太阳潮汐椭圆体。由于太阳两次上 （下）中天的时间间隔为一个视太阳日，约为24 h,太 阳潮的半日潮周期约为12 h。同样，当太阳的赤纬不等于零时，也会发生潮汐周日不等现象。太阳潮的存在增加了潮汐现象的复杂性，由于月球、太阳和地球在空间周期性地改变着它 们的相对位置，从而产生了潮汐半月不等现象。当月球处在新月（朔）或满月（望）时，如图3-8-8所示，太阳、月球潮汐椭圆体的长轴在同 一个子午圈平面内，即太阳潮汐椭圆体与月球潮汐椭圆体的长轴方向一致，互相叠加，出现高潮最高、低潮最低的现象，称为大潮（spring tide）。当月球在上弦或下弦时，如图3-8-9所示,太阳与月球潮汐椭圆体的长、短铀在同一个子 午圈平面内，即太阳潮汐椭圆体与月球潮汐椭圆体的长轴方向相互垂直，因此引潮力互相抵 消，出现了高潮最低，低潮最高的现象，称为小潮位（neap tide） 。可见，从朔（新月）、望（满月）到两弦，从两弦到朔、望，潮差在不断地变化着。显然,潮差是以半个朔望月（约14. 5 0）为周期而变化的，称为潮汐的半月不等。
c.潮汐的视差不等
由于地球和月球、太阳的距离变化而产生 的潮汐不等，称为潮汐视差不等，分别为月潮视 差不等和日潮视差不等。
影响潮汐的因素是很多的。地球表面上的 海水在进行涨落运动时，会受到地形的限制，海 水本身又具有黏滞性和惯性，还受其他天体的 影响等，因此，在潮汐的每天变化中，高潮不一 定正好发生在月中天时刻，往往会延迟一段时 间，这段时间称为高潮间隙。从月中天时刻至 低潮的时间间隔称为低潮间隙。在潮汐的每月 变化中，大潮也不发生在初一、十五，我国沿海 大多发生在初三、十八左右，延迟的这段时间称 为潮龄。
③潮汐类型
a.正规半日潮
在一个太阴日内发生两次高潮和低潮，两次高潮和两次低潮的高度都相差不大，涨落潮时 也很接近,如青岛、巴拿马等。
b.不正规半日潮混合潮
它基本上具有半日潮的特性，但在一个太阴日内相邻的高潮或低潮的潮位相差很大，涨潮 时和落潮时也不等，如浙江镇海港和亚丁港等。
c.不正规日潮混合潮
其在半个月中，日潮的天数不超过7天，其余天数为不正规半日潮，如鄂霍次克海的马都 加和南海遑罗湾等。
d.正规日潮
在半个月中有连续1/2以上天数是日潮，而在其余天数则为半日潮，如我国南海的北部 湾、红岛、德顺港等。
④潮汐预报
潮汐现象非常复杂,但它与天体引潮力有着十分密切的关系。
科学家们将各地复杂的潮位曲线分解为许多正规的曲线，即将十分复杂的不规则的潮汐 振荡分解为许多正规的潮汐振荡，并把每一项都视为由一个假想的天体引起的,形成正规的潮 汐，即分潮,从而把任一地点的潮汐归结为很多分潮叠加的总和。这样,根据一定时期的潮汐 实测资料，计算出主要分潮的振幅和迟角，便可编制年度《潮汐表》预报潮汐。
⑤潮汐在航海上的应用
a.最小安全潮高问题
在进出港航道、狭水道、岛礁区和某些沿岸水域,存在着一些浅水区。船舶航行到这些区 域之前，首先要确定本船是否能够安全驶过。这由两个问题所决定（如图3-8-10所示）：一是 船舶通过浅水区所要求的最小安全水深,即船舶的最大吃水和安全通过浅水留有的富余水深 之和;二是当时浅滩上的实际水深。为了船舶安全驶过浅水区，当时的实际水深必须大于或等 于最小安全水深，即
b.最大安全潮高问题
如图3-8-10所示,高架桥底部至平均大潮高潮面的距离为净空高度，它和大潮升之和为 潮高基准面以上的可利用高度，而潮高基准面以上相对于船舶航行所要求的安全高度为当时 潮高、水面以上船舶的最大高度以及为了保证船舶安全通过所要求的安全余量三者之和。由 于可利用空间对于某个上空障碍物是固定的量,为了船舶的安全通过,潮高就不能大于某值, 这就是所谓的最大安全潮高
最大安全潮高=大潮升+净空高度-水面至船舶大桅顶端的高度-安全余量
(2)潮流
海水周期性垂直运动的同时产生的海水周期性的水平方向的流动称潮流。
①往复流
往复流是受地形的影响而产生的张、落潮流向相反或基本相反的潮流。大多发生在海峡、 江河、港湾和沿岸一带。
在海图上，涨潮流用落潮流用上直一表示。箭头的方向为流向，箭矢上的数 字是指流速。如果只给出一个数字，则为大潮日的最大流速;如果给出两个数字，则分别为小 潮日和大潮日的最大流速。
②回转流
在航用海图上，回转流的资料用以下两种方式给出：
a.回转流图
如图3-8-11所示，其中心地名为主港港名;0表 示主港高潮时的潮流；1,2,3…，表示主港高潮前第 1 h,2h,3 h…的潮流情况；I ,n,in…，则表示主港 高潮后第1 h,2 h,3 h…的潮流情况。
数字所对应的箭矢为该时的潮流情况，箭矢的方 向为流向，箭矢顶部的数字表示流速，较大的数字是 大潮流速，较小的数字是小潮流速。
b.潮流表
为保持航用海图清晰，一些海图常在标题栏或不 影响船舶航行的位置以潮流表形式代替回转流图，而 在海图回转流处仅印符号④、®表示地点。
2.海流
海流又称为洋流，是海洋中大规模的海水以相对
稳定的速度所作的定向流动。海流是矢量，流向是指流的去向，流速的单位是节（kn）。
海流按成因可分为风海流、地转流、补偿流、潮流等;按温度属性可分为暖流、寒流或冷流、 中性流;根据流向与海岸的相对关系，可分为沿岸流、向岸流和离岸流。
一般来说，在大洋中，主要考虑风海流和地转流;在近海，尤其是岛屿、海湾和海峡地区，则 潮流比较显著。
（1）风海流
风海流,又称风生流，是在海面风的作用下形成的海水流动，是海洋中最常见、也是最主要 的海流，其强度通常比其他海流强得多。
通常情况下提到的风海流指漂流,它是由大范围的盛行风长期吹刮所引起的，流向、流速 长年比较稳定，因此又称为定海流或定常流。
在大洋中，由于地球自转的影响，表层流向在北半球偏于风的去向之右45。，在南半球偏 于风的去向之左45。,并且表层流速最大，与海面风速成正比。随着海水深度的增加，北半球 风海流的流向逐渐向右偏转，南半球逐渐向左偏转，流速逐渐减小;到摩擦深度时，流向与表层 流向相反,流速仅为表层流速的4. 3%左右。观测和理论计算表明，大洋中的摩擦深度为200 -300 m,因此风海流属于表层流。
（2）世界大洋主要表层海流系统
①太平洋的海流系统
北太平洋的暖水环流圈:北赤道流（中性）、黑潮（强暖流）、北太平洋海流（中性流）、加利 福尼亚海流（寒流）。
北太平洋的冷水环流圈：北太平洋海流（中性）、阿拉斯加海流（暖流）、阿留申海流（暖 流）、亲潮（寒流）。
南太平洋的暖水环流圈:南赤道流（中性）、东澳海流（暖流）、西风漂流（寒流）、秘鲁海流 （世界大洋中行程最长的一股寒流）。
②大西洋的海流系统
北大西洋的暖水环流圈:北赤道流（安的列斯海流、圭亚那海流，中性）、墨西哥湾流（最强
暖流）、北大西洋海流（暖流）、加那利海流（寒流）。
北大西洋的冷水环流圈:北大西洋海流（暖流）、挪威海流（暖流）、爱尔明格海流（暖流）、 东格陵兰海流（寒流）、西格陵兰海流（暖流）、拉布拉多海流（寒流，将大量的冰山和浮冰沿北 美东岸向南带往纽芬兰岛附近）O
南大西洋的暖水环流圈：南赤道流（中性）、巴西海流（暖流）、福克兰海流（寒流，夹带冰 山）、西风漂流（寒流）、本格拉海流（寒流）。
③印度洋的海流系统
北印度洋的海流主要受季风影响,称为季风流。冬季，吹东北季风,表层流向向西或西南 方向，称为东北季风流，与向东流去的赤道逆流构成了逆时针方向的环流系统（左旋流）。夏 季,盛行西南季风，流向向东或东北方向,称为西南季风流,与南赤道流构成顺时针方向的环流 系统（右旋流）。
值得注意的是，夏季在索马里沿岸有一支流向东北的索马里海流，流速较大，一般都在 4 kn以上，最大可达7 kn;赤道逆流消失，整个北印度洋直到5吧,表层海流均为东流。南印度洋的暖水环流圈：南赤道流（中性）、马达加斯加海流（暖流）、莫桑比克海流（暖 流）、厄加勒斯海流（暖流）、西风漂流（寒流）、西澳海流（寒流）o
④红海和亚丁湾的海流系统
红海和亚丁湾的海流属季风流。东北季风期间，亚丁湾是西向海流，通过曼得海峡进入红 海。西南季风期间，红海海流经曼得海峡流入亚丁湾，亚丁湾为东向海流。
⑤地中海和黑海的海流系统
地中海的海流总体上为逆时针方向环流，非洲沿海是东流，欧亚沿海为西流。黑海的海流 总体上也是逆时针方向流动。
（3）我国近海的海流系统
①渤海、黄海和东海的海流系统
渤海、黄海和东海统称东中国海。东中国海的海流系统由外海流和沿岸流两支流系组成。 外海流系由黑潮主干及其分支（台湾暖流、对马暖流和黄海暖流）组成，黑潮高温、高盐， 冬弱夏强。我国沿岸的江河入海，把沿岸海水冲淡，这些被冲淡的海水沿岸边流动构成沿岸流系。沿 岸流由北向南流动，冬季具有明显的寒流性质，冬强夏弱。我国沿海自北向南主要有辽南沿岸 流、辽东沿岸流、渤海沿岸流、苏北沿岸流和闽浙沿岸流等。
②南海的海流系统
南海表层海流具有季风漂流的特性，冬季东北季风期间，盛行西南向的漂流，具有明显的 左旋环流特点,夏季西南季风期间，主要为东北流，为右旋环流，冬季和夏季，南海西部的海流 均比东部的强，强流区在越南近海。
3.海浪
海浪是风作用于海面产生的一种海水运动，对航海有影响的海浪通常有以下几种：
（1）风浪
风浪是风的直接作用所引起的水面波动，其特征是周期短、波峰尖、波长短、波峰线短，波 面不规则，易破碎。
风浪的成长与风力、风区和风时有关系，风级越大，对应的波高就越高，风区越大,浪在风区内移行得越远，风浪就越发展。近似一致的风速和风向连续作用于风区的时间，称为风时。 一般而言,风对水面持续作用的时间越长,海水所获得的动能越大,风浪也就越大。
（2）涌浪
涌浪是风浪离开风区传至远处,或者风区里风停息后所遗留下来的波浪。它具有较规则 的外形，排列比较整齐，波峰线较长，波面较平滑，略近似正弦波。涌浪随着传播距离的增加, 波高逐渐降低，同时，周期和波长也逐渐加大。
（3）近岸浪
波浪传至浅水或近岸区域后，受地形的影响而发生变形效应的波浪称为近岸浪。由于水 深变浅和地形的影响，波高增大，波长变短，波浪变形,造成波倒卷或破碎。
世界各大洋上终年或整个季节多狂风恶劣的海域主要有北太平洋中高纬度（冬季）、北大 西洋中高纬度（冬季）、北印度洋（夏季）和南半球的咆哮西风带（全年），其中包括处于重要航 道上的比斯开湾和好望角等处，它们都是由各自特定的地理条件和其他自然因素所决定的。
我国近海的浪主要受季风制约，冬季，长江口以北海域盛行偏北季风，渤海和黄海多为西 北浪和北向浪，东海和南海盛行东北季风，以东北浪居多，台湾海峡东北浪占优势，夏季，盛行 偏南季风，渤海、黄海和东海以东南浪为主，南海以南向浪为主，但风浪较小。
4.海冰
海冰是高纬度海区航行的巨大威胁。历史上曾经发生过许多冰海沉船的海难事件。1912 年英国“泰坦尼克”号就因冰山撞裂船体而沉没,使船上千余人丧生。
岸冰与海岸、岛屿或海底冻结在一起，多分布于沿岸或岛屿附近，其宽度可从海岸向外延 伸数米至数百千米。
流冰自由漂浮于海面，随风、浪和海流而漂移。冰山属陆源冰，通常水上露出部分的体积 只占总体积的l/10o影响浮冰和冰山漂移的主要因素是风和海流。在无风海域，浮冰和冰山 随海流漂移,漂移速度和方向与海流矢量一致。在无流海域,浮冰和冰山随风漂移，在北半球， 漂移方向偏于风去向之右28。；南半球，偏于风去向之左28。，漂移速度是风速的1/50。
世界海洋冰况大致如下：
（1）北大西洋
北大西洋的浮冰和冰山，在格陵兰岛东南海域和纽芬兰东南海域最多，流冰界限可达 40°No北大西洋的冰山活动仅限于大洋西部。
北大西洋西部冰山最盛期是4 ~6月。浮冰自11月下旬开始至次年3月通过拉布拉多海 向南漂移,覆盖了纽芬兰岛以南海面的50%以上。
（2）北太平洋
太平洋西部,冰区南界在58°N附近，仅限于在阿拉斯加湾内活动。
日本海的浮冰主要来自鄂霍次克海，流冰于1月上旬自库页岛南下，中旬到达北海道沿 岸，以后势力增强,2月末至3月达最盛期,3月下旬开始衰退,4月末完全消失。
我国黄海和渤海冰情，一般自11月中、下旬至12月上、中旬，自北向南逐渐结冰，且冰情 不严重。
(3)南大洋
南极大陆是世界上最大的冰山源地，在55吧以南到处都能遇到，其北界可达45°S ~40°S 或更低的纬度，最盛期在8~9月。
四、天气观测与天气预报
1.天气观测
目前,全世界各国的地面气象观测站和探空站以及参加海洋气象观测的船舶，形成了一个 比较完整的全球大气和海洋监测网。各国在同一时刻使用同一种方法进行气象观测,并进行 交流。世界气象组织规定格林平时0000,0600,1200和1800为天气观测时间。
船舶水文气象观测和发报,简称船舶测报，是组织海上部分运输船舶和渔船对海洋水文气 象要素进行观测、记录并编发电报，以弥补目前海上测站稀疏、资料不足的状况。观测项目包 括云、海面能见度、天气现象、风、汽压、干球温度、湿球温度、表层海水温度和水样采集、海浪、 海发光等。每天按世界时0000,0600,1200,1800时进行四次观测，每次观测从正点前30 min 开始至正点结束,但气压观测应在接近正点时进行。
2.天气预报
天气预报分为天气形势预报和气象要素预报两部分。所谓天气形势预报,就是对天气系 统如高气压、低气压、高压脊、低压槽、锋面等未来的移动、强度变化以及它们的生成和消失预 报;而气象要素预报是指对气温、风、能见度、云、雨、雪、雾等以及其他天气现象的预报。平常 所说的天气预报,是指与人类生活有直接关系的气象要素的预报。然而,气象要素的变化是和 整个天气形势的变化分不开的，所以要想做好天气预报，首先就要对未来天气形势的变化作出 正确的分析判断，然后才有可能对天气作出正确的预报。因此,天气形势预报是天气预报的 基础。
(1)主观预报
一般，较大的气象台，每天要分析四次地面天气图和两次高空天气图。预报人员根据前后 连贯的几张天气图，识别出各种天气系统，追溯它们是怎样发生、发展和移动的，再利用外推 法、物理分析法、引导气流法、相似形势法、相关统计法等经验预报规则,并参照其他资料,如气 候背景资料、单站记录、雷达和卫星资料等进行综合分析，最后作出天气系统未来移动和发展 的预报。
这种预报方法的准确性与预报人员的经验有很大关系，因此，称为主观预报。
(2)数值天气预报
简称数值预报，又称为流体力学方法天气预报。它是利用大型高速电子计算机，在一定的 边界条件和初始条件下，求解描述大气运动规律的闭合微分方程组来预报未来天气形势和天 气变化的一种方法。
1922年,英国科学家理査逊提出数值预报。当时,理査逊估算：24 h预报需64 000人同时 工作1天。
目前，世界上有30多个国家建立了数值预报业务，包括中国北京气象中心。机器预报的 精度超过纯人工预报10% -20%；而机器预报经人工修正后又可比机器预报的精度提高约 10%。目前一些短期预报大多先由机器做出，再经人工修改后发出。
(3)预报时限
一般来说，短期预报的时限为1 ~3天；中期预报的时限为3 ~10天;长期预报的时限为10天以上(月、季、年等)的预报。目前，逐日天气变化的可预报上限为2~3周，月以上的逐日预报是不可能的，因此，长期 预报实质是气候预报。
3.船舶气象信息的获取和应用
尽管气象台站通过对各种资料的收集和分析，用各种设备和方法去分析和认识天气，特别 是在海洋上气象台站较少,提供的资料不够完善和不够及时,气象预报的准确性就更差些，因 此,广大的海员在航行中,都将结合自己的经验和船上的气象仪器所测的观测数据,应用各气 象台站的各种预报资料和各种航海资料中所査阅的气候资料进行分析和预报，以弥补海洋上 气象预报的不足。
船舶在海上航行对天气的预测，主要是根据：
(1)船舶所航经地区的各种气象要素的实际观测数据；
(2)利用NAVTEX接收机或INMARSAT-C站接收航区临近台站发布的天气报告或恶劣 天气警报；
(3)利用船载气象传真机接收航区临近国家气象传真台发布的各种气象传真图，如地面 传真天气图、高空传真天气图、波浪传真图、热带流线图、热带气旋预(警)报图、传真卫星云 图、海流传真图、海冰传真图、海温传真图等；
(4)根据有关航海资料的记录和分析资料，如《世界大洋航路》、《航路指南》等所提供的 有关气象方面的资料。
4.船舶气象导航
船舶气象定线是根据大洋气候资料、准确的长期、中期、短期天气和海况预报,结合船舶性 能和装载特点，为船舶选择最佳航线,并在航行中利用不断更新的天气和海况预报修正航线， 指导航行，以达到在最短的时间内和损失最小的情况下完成航行的目的。
气象导航所推荐的航线称为气象航线，又称为最佳航线。它充分考虑了航线上未来的各 种天气过程,使船舶可以及时避开危险航行区域和充分利用有利的天气海况条件。航路设计 图和《世界大洋航路》等航海图书资料中所推荐的航线，是根据长期的天气和海况资料分析得 出的平均特征即气候资料,结合航海经验，总结分析出与各大洋的季节特征相适应的航线,称 为气候航线。航行在气候航线上的船舶遇到的实际天气和海况有时与平均状况有很大差别， 这时沿气候航线航行就达不到预期的效果，甚至会因意外的灾害性天气造成船、货损以及费时 等损失;有时候，按气候资料认为是不适宜航行的海域,在某些时候却会出现利于航行的好 天气。
气象航线对天气和海况预报时效有较高要求,但目前国际上天气海况的中、短期预报较准 确，长期预报的准确率还无法满足10天以上跨洋航线的要求。因此，现阶段气象航线还不能 完全取代气候航线,在很多情况下是将两者结合使用,并且岸导机构在选择气象航线时,常以 气候航线作为参考的基础航线,从而避免定线的盲目性,并能大大减少工作量或计算机的计 算量。
气象导航可分为岸上气象导航(简称岸导)、船舶自行气象导航(简称自导)和船岸结合 导航。
岸导是由岸上成立的专门船舶气象导航机构，为船舶提供优选航线和跟踪导航服务。自 导是船长根据所能得到的气象和海洋资料,结合本船性能和装载情况,经综合分析自行选择最 佳路线。船岸结合导航是岸导机构为船长提供初始推荐航线和中期天气、海况预报，最后由船 长选定航线;或是岸导机构为船长提供第一阶段航线（从进入公海开始至48 h的这段航线）， 并在航行中不断提供气象、海洋方面的预报资料，以后的航线设计由船长完成。
目前，岸导已具有比较成熟的导航技术和工作系统，是实施气象导航的最主要方式。自导 和船岸结合的导航未得到广泛的应用。