Recent observation reveals a stunning fact that the coastal tides are experiencing a rapid change in the last century at several places in the world. High-accuracy tide level data is needed to achieve a wide and refined understanding of the phenomenon. In-situ measurements - the traditional and main data source to support tidal harmonic analysis - are often sparse and limited to fixed locations, which are insufficient to provide information about the spatiotemporal variability of tidal processes beyond the tidal gauges. Satellite altimetry may fundamentally change the situation. This technology measures water level with much wider spatial coverage and higher resolution, but it has not been used in tidal analysis due to two major limitations in the harmonic analysis: a) a minimum length of sampled observed data is required to recognize a sufficient number of tidal constituents according to the Rayleigh criterion and b) data sampling/acquisition frequency must be at least two times the major tidal frequencies to avoid the aliasing issue dictated by the Nyquist theorem. To address these issues, a novel Regularized Least-Square approach is proposed to break the limitations. In this method, the prior information of the regional tidal amplitudes is used to support a least square algorithm to obtain the amplitudes and phases of the tidal constituents for data series with different lengths and time intervals. A numerical experiment showed that the proposed method can determine the tidal amplitudes with a low level of error and the sampling interval can be relaxed to the application level equal to altimetry satellite revisit intervals. The proposed algorithm was also tested using the data of the altimetry mission, Jason-3, and the performance was excellent. The potential use of this method could help identify the changing tides with climate change and anthropogenic activities in the coastal area.


翻译:最近观测显示,令人惊异的事实是,在上个世纪,世界若干地方的沿海潮汐正在经历着迅速变化;需要高准确的潮汐水平数据,才能广泛和精确地了解这一现象;现场测量(支持潮汐和谐分析的传统和主要数据来源)往往稀少,仅限于固定地点,不足以提供关于潮汐表以外的潮汐过程的表面变化的信息;卫星测高时数可能从根本上改变情况;这一技术测量水平面,空间覆盖面大得多,分辨率高,但潮汐分析中并未使用这些数据,因为调心分析有两大局限性:a) 抽样观测数据需要最小长度,以便根据雷利标准识别足够数量的潮汐成分;b) 数据取样/获取频率必须至少两倍于主要潮汐频率,以避免Nyquist 标定的别名问题;为了解决这些问题,建议采用新的固定的最深度方法来打破限制。在这种方法中,区域潮平整调层测深层分析的先前信息是:根据雷利标准标准和测算的测深度测算的潮流数据,使用最低时间段的测算方法可以支持这一测算。

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