用GrADS制作ncep再分析资料气象要素图
grads处理多个ctl文件和nc文件
grads处理多个ctl文件和nc文件2011-10-10 21:03:59| 分类：grads学习| 标签：|举报|字号大中小订阅下载LOFTER我的照片书 |用grads处理多个相同格式的数据时若单个单个处理非常麻烦，当文件非常多的时候是单个处理是不实际的。
下面介绍一种方法;第一步，在这种情况下可以重新写一个ctl描述文件，其文件变量都和已知的ctl相同，若原来的n 文件只是时间不同，那么新描述文件的时间维数是所有原文件的时间的和。
同样，若其他维数不同时也用同样的方法处理。
第二步，在第一行之后添加一行：options template 表示多个时间序列原始数据文件想用一个描述文件统一地描述。
这些原数据的原文件名由dset定义的形势命名文件名。
第三步，修改dset 的文件名。
原路径不变，把文件名用％表示。
其中：％y2 代表两位数年％y4 代表四位数年％m1 代表一位或者两位数的月％m2 代表两位数月（用0补齐1位数）％mc 3个字符月份的缩写％d1 1或2位天％d2 两位天％h1 1或者2位时％h2 2位时例如：原文件其中之一的文件名为gdas2006050812f00，且所有文件只有天和时的变化那么新描述文件的文件名为：gdas200605%d2%h2f00另外如果源文件里有index项的话，需要修改其idx的文件名，假设改成fnl.idx。
并用在dos下用gribmap函数生成一个新的idx文件。
gribmap -e -i fnl.ctl（加绝对路径）open fnl.ctl就可以打开所有文件。
*************************************************************************************************************** *******************若想要提取从1951-2006年56年nc文件中的某些数据，一个一个处理非常麻烦，这里介绍种较为简易的方法。
气象绘图软件GrADS使用要点
lat 10( 或为其他固定值 ) t 1 12( 或为其他变化区间 )
d aave( V ar, lon= 0, lo n= 10, lat = 10, lat = 20) 另外 , 在 G rA DS 中 定义变量 ( define 命令 ) 时 , 该 变量的维数 就是 当定 义该 变量 时 Gr AD S 的当 前维 数。所以 , 定 义 了的 变 量 ( define 命 令 ) 都 是 有 维数 的。如果超出 了该 变量 的维 数 对该 变量 进 行操 作 , 将得出意外的结果 ( 或缺测值 ) 。 4 坐标转换 在 G rA DS 中多 处 涉及 到坐 标 的转 换问 题。在
d ave( V ar, lon= 100, lo n= 120) 又如 , 我们在 实际 中经 常遇 到 要将 一个 小 区域 的面积平均的时间 变化曲 线画出。一 般容易 错误地 将 X、 Y 方向的维数设为 : set lon 0 10( 或为其他变化区间 ) set lat 10 20( 或为其他变化区间 ) 正确的办法应将 X 、 Y 方向的 维数设 为固定 , 只 有 T 方向的维数是变化的 , 如下 :
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气象部门使用的绘 图分析 软件。它不 仅能够 实现图 形的绘制 , 还能对资料进行分析和计算。 由于 G rA DS 的后续版本不 断推出 , 且有 许多气 象工作者参 与编 程和 开发 , 所 以在 实际 工作 当 中我 们应当大力应用推广 它。 参考文献
[ 1] 郭品文 , 刘宣飞 G rAD S 气象绘图系统用户使用手册 国家自然科学基金委员会地球科学部南 京气象学 院大气资 料服务中心 [ 2] Brian Dogy , M ike Fi ori no, G rAD S user s manual, Cen t er f or 0cean -Land -A t mosphere St udies, Inst it ue for Gl obal En vironment an d S ociet y
4种常用气象作图软件在绘制站点雨量图中的应用
4种常用气象作图软件在绘制站点雨量图中的应用使用ArcGIS、Surfer、GrADS、NCL 4种气象常用的作图软件进行了站点雨量图绘制，介绍了其较为详细的操作步骤、部分源程序及所得的图像，并对每种软件在绘制站点雨量图时的优劣进行了比较。
结果表明，4种软件在绘图中各有优势，使用者可根据喜好自行选择。
推荐使用NCL和Surfer软件来绘制站点雨量图，这2种软件在站点数据的插值和圖像的绘制中相对更为便捷，绘制的图形也极为美观。
NCL[1]、GrADS[2]、Surfer[3]、ArcGIS[4]都是常用的作图软件，均在气象领域有着广泛的应用。
NCL（NCAR Command Language）是美国国家大气中研究中心（NCAR）专为科学数据处理及可视化而设计的绘图软件，尤其在气象数据分析处理方面优势明显，且绘制图形细腻美观。
GrADS（Grid Analysis and Display System）是美国马里兰大学气象系开发的一款气象数据分析绘图软件，具有操作简单、功能强大、显示快速等特点。
Surfer是美国Golden Software公司开发的一款绘制2D、3D图形的软件，具有强大的插值和绘图能力，在地学和气象学领域应用广泛。
ArcGIS是美国ERSI公司开发的一套完整的GIS平台产品，具有强大的地图制作、空间数据管理、空间分析、空间信息整合、发布与共享功能，也可用于气象领域的图形绘制。
目前，关于上述几种软件在气象上绘图应用的文献报道较多[5-8]，但大多报道都比较简单，部分文献没有给出源程序，而同时使用几种软件进行绘图的文献则相对较少。
笔者使用上述4种作图软件，分别对江苏省常州市的站点雨量进行了绘图，给出了较为详细的操作步骤和部分源程序及所得的图像，并比较了各种软件在绘制站点图时的优劣，以期为相关人士绘制站点雨量图提供参考。
1数据资料使用的试验数据为江苏省常州市80个自动站（3个国家站、77个区域站）2017年3月13日的24 h雨量（文件名为rain.txt），数据包括序号、经度、纬度、站名和雨量（如表1所示），来源为常州市气象局。
NCEP FNL全球分析资料的解码及其图形显示
美国NCEP FNL全球分析资料在Windows XP系统上的解码及其图形显示软件简介邓伟1马振升2田宏伟1陈海波1张永涛3申占营1（1河南省气象科学研究所，郑州 450003；2 河南省培训中心，郑州 450003； 3 河南省监测网络处，郑州 450003）摘要：介绍了美国环境预报中心（NCEP）FNL资料的相关内容内容，该资料由于分辨率较高且融合了大量的观测资料及卫星反演资料而被广泛用于数值模式及天气、气候的诊断分析研究中。
本文的重点在于对该类资料解码程序及绘图时所需控制文件、索引文件生成方法的介绍。
通过对批处理命令的介绍，可以为大量FNL资料的解码及绘图处理提供一定的参考作用。
关键词：NCEP FNL资料；Dos环境；grib1码；wgrib解码；GrADS绘图引言继美国国家环境预报中心（NCEP）/美国国家大气研究中心（NCAR）提供的全球再分析资料之后，NCEP又为广大科研工作者提供了FNL 全球分析资料(Final Operational Global Analysis，以下简称为“FNL资料”)。
当前发布的FNL资料由于比再分析资料具有更高的时间、空间分辨率而逐渐得到学者的更多关注。
由于当前的FNL资料充分同化了尽可能全面的观测资料，NCEP认为：与其他资料相比较，FNL资料作为长期业务模式存档分析资料“可能是最好的选择”。
国内对NCEP再分析资料要素的分析、比较及可信度检验工作开展的较多[1-4]，而对FNL 资料的可信度研究相对较少。
周青等[5]利用2005年的FNL资料与中国753个台站观测的地表温度和地面1.5m高气温从时次变化和空间变化等方面进行了对比分析，研究表明：除青藏高原、内蒙古东部、四川盆地外,大部分地区的FNL资料较观测值偏低，在东北、西北尤其是青藏高原和云贵高原、西南部地区FNL资料的误差相对较大；FNL资料的气温值在我国东南地区与观测值比较接近，大部分地区FNL的分析值低于观测值，而且，夏季和观测值接近的程度要比冬季好。
用GrADS制作ncep再分析资料气象要素图
文章编号:1007-6190(2004)04-0035-02用G rADS制作ncep再分析资料气象要素图杨兆礼(中国气象局广州热带海洋气象研究所,广州 510080)中图分类号:P409 文献标识码:B G rads气象图形系统是目前国内外气象界通用的标准图形环境之一。
用它来画气象要素图很方便。
本文简单介绍了如何使用G rads气象图形系统来对NCEP/NC AR再分析资料进行简单的绘图处理。
1 NCEP/NC AR再分析资料简介NCEP/NC AR再分析资料是美国国家环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NC AR)采用美国全球气候资料同化分析系统进行四维同化分析后获得的全球同化资料。
其全部历史资料来源于美国国家气候资料中心(NC DC)。
使用ncdum p命令,可以看到高空NCEP/NC AR 再分析资料的属性如表1所示。
每天共有4个时次,有73个纬度和144个经度,等压面共有8～17层(hPa),分别是:1000,925,850,700,600,500,400, 300,250,200,150,100,70,50,30,20,10hPa。
表1 NCEP高空等压面再分析资料说明(以1991年为例)文件名要素名称单位层次Air.1991.nc气温K°17Hgt1991.nc位势高度m17rhum1991.nc相对湿度%8shum1991.nc比湿kg/kg8omega1991.nc垂直速度pascal/s12uwnd1991.nc风—U分量m/s17vwnd1991.nc风—V分量m/s17 地面NCEP/NC AR再分析资料共有94个纬度和192个经度。
包括了气温、云强迫净长波通量、对流降水率、晴空长波射入通量、射入长波辐射通量、射入日辐射通量、地表热通量、冰盖判示、可能蒸发率、降水率、气压、水径流、风—U分量(10m 处)、风—V分量(10m处)等共42种要素。
2 选择绘图要素NCEP/NC AR再分析资料的文件名中,第1个单词便是我们绘图时要用到的变量名。
气象绘图软件GrADS高级使用技巧
收稿日期:2002-11-1作者简介:高文良,男,31岁,主要从事短期气候预测等研究工作。
气象绘图软件GrADS 高级使用技巧高文良1 刘晓燕2 曾小东3(11成都高原气象研究所 成都 610072; 21阿坝州金川县气象局 62410031阿坝州马尔康县气象局 624000)摘 要:本文通过介绍气象绘图软件GrADS 使用中的一些高级技巧,分析了GrADS Script 语言中的难理解之处,并介绍了在GrADS 中做合成分析和t 检验的程序,可以对学习和使用GrADS 的科研人员起参考、帮助作用,达到事半功倍的效果,促进GrADS 软件的应用更广泛、深入,提高科研人员的工作效率。
关键词:GrADS ;技巧;程序中图分类号:TP391文献标识码:C文章编号:1003-7187(2002)04-0057-031 引言气象绘图软件GrADS (Grid Analysis and Dis 2play System )是免费共享软件,可随时从互联网上下载(http :///grads/),后续版本正陆续推出[1]。
GrADS 有丰富的内部函数,可以对数据进行计算和分析处理。
它支持处理格点资料和站点资料,并且支持对GriB 码文件、特殊格式文件(如一字节整型、二字节整型、大中型机器二进制数据等)的直接读取,气象科研领域应用非常广泛[2]。
在其最新1.8SL 9版本中,GrADS 又将应用领域推进到了海洋学科,功能也得到了进一步地增强和扩展。
但在使用GrADS 的过程中,特别是使用GrADS Script 语言编程当中,有一些问题需要特别注意。
因为GrADS Script 语言是一种类似于VB Script (或MA TL AB Script )的高级语言,稍不注意就容易出现错误,且查错十分困难,这点与其他语言有较大的差别。
2 站点数据处理GrADS 中站点数据处理基于格点数据的基础之上,需先将站点数据通过Cressman 客观分析方法内插至格点上,然后再依照格点资料的处理方式对站点资料数据进行分析和处理。
影响河西走廊沙尘暴的因素及一次典型沙尘暴过程的分析
影响河西走廊沙尘暴的因素及一次典型沙尘暴过程的分析河西走廊地区是我国强、特强沙尘暴的多发、频发区，沙尘暴对生产生活，气候环境都带来很大的影响。
本文一方面综合分析影响河西走廊沙尘暴过程的动力因素，下垫面因素，与温度降水的关系，另一方面利用NCEP/NCAR再分析资料，地面系统，3小时一次的地面观测资料，气溶胶光学厚度图等分析了2010年4月24日的一次特强沙尘暴的天气过程。
结果表明：地面冷锋和热低压的加强，加大了冷锋前后的气压梯度，冷锋前后的ΔP 3达到+10hpa，为对流的发展提供了强烈的热力不稳定条件；中西伯利亚至新疆地区形成一狭长深厚的低压槽，自中西部利亚延伸到新疆东南部，穿过青海北部甘肃中部一带，风速较大，形成了一支风速大于20m/s的强西风带；亚欧中高纬地区进行了一次从纬向环流向经向环流变化的过程。
气溶胶光学厚度的高低值变化与沙尘暴过境前中后时期有一个很好对应，过境前低，过境时骤增，过境后高转低，比较直观反映出了本次沙尘暴的过程。
关键词：河西走廊；强沙尘暴；天气系统；气溶胶光学厚度第一章引言河西走廊，东起乌鞘岭，西至古玉门关，南北介于南山（祁连山和阿尔金山）和北山（马鬃山、合黎山和龙首山）间，东西长约1,000公里，南北宽百余公里，为西北—东南走向的狭长平地，形如走廊，称甘肃走廊。
因位于黄河以西，又称河西走廊。
走廊东部，民勤县东西北三面被腾格里和巴丹吉林两大沙漠包围，走廊西部，库木塔格沙漠正以每年4米的速度向其逼近，周围沙源丰富,植被覆盖稀少，气候干旱少雨,冬春换季时冷空气活动频繁,更是我国沙尘暴天气的高发区及重灾区之一。
沙尘暴也称沙暴或尘暴，是指强风扬起地面的尘沙, 使空气浑浊，水平能见度小于1 km的风沙现象。
它作为一种影响范围广、危害程度强的自然灾害,直接或间接影响着环境问题，造成一系列气候效应[1][2]，威胁着人类的生存和发展[3]。
但是陈锦,李东庆等[4]通过大量的数据研究表明近40年河西走廊沙尘暴天气频率呈递减趋势，但强、特强沙尘暴仍时有发生。
GrADS_画图入门PPT课件
命令：query file n
当指定颜色少于等值线条数时，最后一种颜色适用于超出的所有等值线。
等值线标注设置
set clab %.1f 等值线标记方式
set clab on（等值线标数值）/off（不标记）/forded（强制标记）/%gK（在 标记后加上字符K）/%g%%（加上字符%）/%.2f(保留2位小数)/ %03.1f（整数 部分保留3为，若不足3位，前部用0补齐）
GrADS 画图入门
Grid Analysis and Display System
国家气象中心 2008年12月7日
Outline
• 1、grads功能概述(不讲) • 2、Grads数据准备：
（1）ncep资料的直接读取 （2）mm5out_to_Grads,wrfoutput_to_grads （3）二进制格点数据dat的生成和数据描述文件ctl作用 （4）站点数据的准备以及站点图形的绘制
strp 0 0 strike probability strn 0 0 strike number
查询命令
命令：query ctlinfo
ga-> q ctlinfo dset strike024_041714.dat title TC0801-StrkPro14 undef 9999 xdef 101 linear 100 0.5 ydef 81 linear 0 0.5 zdef 2 levels 1000 500 tdef 1 linear 00Z19JUL2005 60mn vars 2 strp 0 0 strike probability strn 0 0 strike number
利用Grads软件绘制山西区域气象要素图
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!科技情报开发与经济ＳＣＩ－ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ２００７年第１７卷第７期ＴｈｅＫｅｙＰｏｉｎｔｓｏｆＱｕａｌｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌｏｆＢｉｇＨｅｘａｇｏｎａｌＨｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈＢｏｌｔＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＺＨＡＮＧＷｅｉＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｂｏｌｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｓ，ｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｋｅｙｑｕａｌｉｔｙｐｏｉｎｔｓｏｆｂｉｇｈｅｘａｇｏｎａｌｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｂｏｌｔａｎｄｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｂｏｌｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｂｉｇｈｅｘａｇｏｎａｌｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｂｏｌｔ；ｂｏｌｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙＧｒａｄｓ（ＧｒｉｄＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｉｓｐｌａｙＳｙｓｔｅｍ）１．８ＳＬ１１提供了一个全３２位的交互操作的气象格点数据和站点数据的分析和显示环境。
该系统具有气象数据分析功能强、地图投影坐标丰富、高级编程语言使用容易、图形显示快速等特点，已成为国内外气象数据显示的标准平台之一。
虽然有很多文献介绍Ｇｒａｄｓ软件的使用，例如：文献［３］和文献［４］介绍了Ｇｒａｄｓ软件的一些常用的绘图技巧和台站资料的绘图方法，但是Ｇｒａｄｓ在山西省的应用还有待进一步提高。
利用Ｇｒａｄｓ１．８ＳＬ１１软件绘制山西底图，并将气象要素进行客观分析后叠加在山西底图上，这是本文所要解决的主要问题。
基于GRADS的NCEP／FNL再分析资料自动化处理程序设计与实现
第４１卷㊀第４期气象与环境科学Ｖｏｌ.４１Ｎｏ.４２０１８年１１月ＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＮｏｖ.２０１８收稿日期:２０１６－１１－２２ꎻ修订日期:２０１８－０１－２６基金项目:湖南省气象局短平快课题(ＸＱＫＪ１６Ｂ０８３)资助作者简介:单丹(１９９０)ꎬ女ꎬ湖南保靖人ꎬ工程师ꎬ学士ꎬ从事短期天气预报研究.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｓｈａｎｊｏｒｄａｎ＠ｖｉｐ.ｑｑ.ｃｏｍ单丹ꎬ朱国光ꎬ胡航菲.基于ＧｒＡＤＳ的ＮＣＥＰ/ＦＮＬ再分析资料自动化处理程序设计与实现[Ｊ].气象与环境科学ꎬ２０１８ꎬ４１(４):１３３－１３９.ＳｈａｎＤａｎꎬＺｈｕＧｕｏｇｕａｎｇꎬＨｕＨａｎｇｆｅｉ.ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃＤｒａｗｉｎｇＣｈａｒｔＰｒｏｇｒａｍｆｏｒＮＣＥＰ/ＦＮＬＲｅａｎａｌｙｓｉｓＤａｔａＢａｓｅｄｏｎＧｒＡＤＳ[Ｊ].ＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０１８ꎬ４１(４):１３３－１３９.ｄｏｉ:１０.１６７６５/ｊ.ｃｎｋｉ.１６７３－７１４８.２０１８.０４.０１９基于ＧｒＡＤＳ的ＮＣＥＰ/ＦＮＬ再分析资料自动化处理程序设计与实现单㊀丹１ꎬ朱国光１ꎬ胡航菲２(１.湘西土家族苗族自治州气象局ꎬ湖南吉首４１６０００ꎻ２.安阳市气象局ꎬ河南安阳４５５０００)㊀㊀摘㊀要:随着气象业务现代化发展ꎬ精细化天气分析需求越来越大ꎬ主要体现在更高的时空分辨率和更为丰富的资料内容上ꎮ利用ＮＣＥＰ/ＦＮＬ１ʎˑ１ʎ间隔６ｈ再分析资料ꎬ通过ＧｒＡＤＳ绘图ꎬ运用批处理和ＶＢ语言编写自动化处理程序ꎬ可迅速还原历史天气形势ꎬ生成如全风速脉动㊁湿位涡等非常规诊断物理量ꎬ对ＭＩＣＡＰＳ起到有效补充ꎮ同时集成欧洲中心细网格及Ｔ６３９模式预报部分产品ꎬ其中ＥＣ模式２ｍ温度及逐６ｈ降水预报以一维折线叠加柱状图呈现ꎬ使用起来更为直观方便ꎻＴ６３９模式时序图则以剖面显示预报时段的相对湿度场㊁风场㊁温度场及垂直速度场ꎬ为业务人员制作预报及对外服务提供依据ꎮ程序操作简单ꎬ易于维护ꎬ解决了资料时间和数据自动识别的难点ꎬ具有资料批量下载㊁总控文件规范生成的优点和依照需求实现多要素㊁多层次资料叠加显示的功能ꎮ出图迅速且丰富ꎬ能帮助预报人员从多个角度了解强降水天气过程的成因及特点ꎬ提升了撰写技术总结效率ꎮ产品均以图片形式分类储存ꎬ方便共享给基层测报人员使用ꎬ为县(市)气象台站进行技术总结交流提供技术支撑ꎮ关键词:ＮＣＥＰ/ＦＮＬ资料ꎻ批量出图ꎻＧｒＡＤＳꎻ产品显示中图分类号:Ｐ４０９㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７３－７１４８(２０１８)０４－０１３３－０７引㊀言ＮＣＥＰ/ＮＣＡＲ再分析数据是由美国气象环境预报中心(ＮＣＥＰ)和美国国家大气研究中心(ＮＣＡＲ)联合采用当今最先进的全球资料同化系统和完善的数据库技术ꎬ对各种来源(地面㊁船舶㊁无线电探空㊁测风气球㊁飞机和卫星等)的观测资料进行质量控制和同化处理ꎬ获得的一套完整的再分析资料集ꎮ它具有包含的要素多㊁范围广㊁延伸时段长的特点ꎬ是目前进行天气过程个例分析研究中较为广泛应用的数据资料ꎮ此外ꎬＦＮＬ资料最早可查询到１９９９年７月ꎬ可以作为长期存档分析数据ꎬ能为当地气象灾害㊁环境气象等人员编写业务技术总结提供较好的分析材料[１－４]ꎮ近年来ꎬ随着ＮＣＬ的兴起ꎬＧｒＡＤＳ的发展趋缓ꎬ但其本身在气象行业已经有着非常广泛的应用基础ꎮ软件可免费从互联网下载ꎬ适用于多种平台ꎬ入门简单且绘图命令丰富ꎬ可共享脚本ꎮ国内各主流气象网站㊁博客和论坛上均有大量模板供免费学习使用ꎮ出于便捷性和易学性考虑ꎬ采用ＧｒＡＤＳ作为绘图主程序[５]ꎮ目前台站业务人员使用的是中国气象局开发设计的ＭＩＣＡＰＳ系统ꎬ该系统功能齐全ꎬ能满足日常天气分析的需求ꎬ但个性化定制实现较为复杂ꎮ鉴于基层台站工作人员计算机技术能力有限ꎬ业务人员有着对多要素资料集中显示的现实需求ꎬ本文利用ＧｒＡＤＳ对ＮＣＥＰ/ＦＮＬ１ʎˑ１ʎ再分析资料进行解码ꎬＦｏｒｔｒａｎ语言汇编批量处理主程序ꎬＶＢ编码辅助设计交互界面ꎬ绘图不仅包括基本的多层天气形势场和常规物理量场ꎬ还以常用判据指标为依据ꎬ计算多气象与环境科学第４１卷种实用预报变量ꎬ增加剖面时序图ꎬ出图美观㊁内容详尽ꎬ以期程序能在日常业务和科研方面起到一定作用ꎮ１㊀资料及方法程序的第一部分是历史天气过程自动绘图模块ꎬ使用的资料为ＮＣＥＰ/ＦＮＬ再分析资料ꎬ其具有时次多㊁密度大㊁连续性强㊁分辨率高等特点ꎬ在中小尺度天气分析中具备较大优势ꎬ能够有效弥补常规观测资料在灾害性天气分析方面的不足ꎮＦＮＬ数据时空间分辨率为１ʎˑ１ʎ㊁时间间隔为６ｈ(世界时００㊁０６㊁１２㊁１８时)ꎬ资料覆盖全球ꎬ从２００７年１２月６日起数据由原来的Ｇｒｉｂ１码转为Ｇｒｉｂ２码沿用至今ꎬＦＮＬ数据Ｇｒｉｂ２码包含的部分物理量及其单位见表１ꎮ另一模块是常用数值预报产品个性化成图ꎬ针对预报员的需求设计ꎬ能实现多种要素资料集中显示的天气指导剖面时序图ꎬ便于气象人员更快更全面地把握天气形势ꎮ目前业务上Ｔ６３９模式资料采用Ｇｒｉｂ１码压缩数据ꎬ欧洲中心数值预报模式采用ｂｉｎ简单压缩ꎬ可解压为Ｇｒｉｂ码数据或直接读取转换后的ＭＩＣＡＰＳ格式资料ꎮ表１㊀ＦＮＬ数据Ｇｒｉｂ２码包含的部分物理量及其单位缩写参数名称单位ＣＡＰＥ∗对流有效位能Ｊ/ｋｇＣＩＮ∗对流抑制能Ｊ/ｋｇＣＷＡＴｃｌｍ气柱云水ｋｇ/ｍ２ＨＧＴ∗位势高度ｇｐｍＨＬＣＹ３０００＿０ｍ风暴相对螺旋度(０~３０００ｍ)ｍ２/ｓ２ＰＯＴｓｉｇ９９５位温(σ＝０.９９５)ＫＰＲＥＳ∗气压ＰａＰＷＡＴｃｌｍ气柱可降水量ｋｇ/ｍ２ＲＨ∗相对湿度％ＳＰＦＨ∗比湿ｋｇ/ｋｇＴＭＰ∗温度ＫＵＧＲＤ∗ｕ分量ｍ/ｓＶＧＲＤ∗ｖ分量ｍ/ｓＶＶＥＬ∗气压垂直速度Ｐａ/ｓＶＷＳＨ∗垂直风切变１/ｓ㊀注:∗表示为了节省篇幅仅给出其关键字ꎬ该类参数含有多个层次的值２㊀历史天气过程图模块的设计及实现２.１㊀设计思路程序是以Ｗｉｎｄｏｗ７操作系统ꎬＧｒＡＤＳ２.０.１软件及Ｆｏｒｔｒａｎ６.５编译器为程序设计平台ꎬ具体流程见图１ꎮＧｒＡＤＳ是将任一物理量看作关于时空的四维变量ꎬ固定其中两个维度ꎬ从而得到物理量的二维分布ꎮ因此除了基本Ｇｒｉｂ数据外ꎬ还需要涉及Ｇｒｉｂ２编码资料的解码(ｇ２ｃｔｌ.ｅｘｅ)和映射为ｉｄｘ索引文件(ｇｒｉｂｍａｐ.ｅｘｅ)ꎮ此外ꎬ涉及较复杂的物理量时ꎬ可通过在ｇｓ脚本中编写公式计算ꎬ剖面图和多要素物理量叠加等也可以通过ｇｓ绘图模板实现ꎮ图１㊀历史天气图批量绘制流程２.２㊀ＦＮＬ资料批量下载ＦＮＬ资料所在的官网地址为ｈｔｔｐ://ｒｄａ.ｕｃａｒ.ｅｄｕ/ꎬ通过ＶＢ将所需数据时间段写入官方提供的ｐｅｒｌ命令模板中ꎬ即可实现一键式下载ꎮ２.３㊀生成控制文件和索引文件Ｇｒｉｂ数据格式是ＷＭＯ规定的一种通用的气象数据格式ꎬ可以在各类机器上不受限制地交换ꎮ每一组ＧｒＡＤＳ数据应至少包括两个数据文件ꎬ即ＡＳＣＩＩ码的数据描述文件和二进制的数据文件ꎮＧｒＡＤＳ并不直接使用 数据文件 ꎬ而是通过 描述文件 间接使用 数据文件 ꎬ即ｃｔｌ文件和ｉｄｘ文件[６]ꎮ本文利用ｇ２ｃｔｌ.ｅｘｅ生成描述性文件(∗.ｃｔｌ)ꎬ其用法如下:Ｄｏｓ>ｇ２ｃｔｌ.ｅｘｅ数据文件名>控制文件名.ｃｔｌꎻ再通过软件自带的ｇｒｉｂｍａｐ.ｅｘｅ映射索引文件(∗.ｉｄｘ):Ｄｏｓ>ｇｒｉｂｍａｐ－ｖ－ｉ控制文件名.ｃｔｌ生成ｉｄｘ文件ꎮ下面介绍如何编写总括控制文件ꎮ为实现多文件批量出图ꎬ需要对描述性文件(∗.ｃｔｌ)部分关键行进行修改ꎬ即以一个总括的控制文件来描述所有的数据ꎮ步骤如下:首先ꎬ将ｄｓｅｔ的数据集文件名写成可替换格式ꎮ４３１㊀第４期单㊀丹等:基于ＧｒＡＤＳ的ＮＣＥＰ/ＦＮＬ再分析资料自动化处理程序设计与实现格式如下:Ｅ:＼ＦＮ＼ｈｉｓｔｏｒｙ＼ｄａｔａ＼ｆｎｌ＿％ｙ４％ｍ２％ｄ２＿％ｈ２＿００.ｇｒｉｂ２ꎬ其中％ｙ２㊀代表两位数年％ｙ４㊀代表四位数年％ｍ１㊀代表一位或者两位数的月份数字％ｍ２㊀代表两位数月份数字(用０补齐１位数)％ｍｃ㊀３个字符月份的缩写％ｄ１㊀１或２位日期(天)％ｄ２㊀两位日期(天)％ｈ１㊀１或者２位时刻％ｈ２㊀２位时刻其次ꎬ在第一行后添加一行 ｏｐｔｉｏｎｓｔｅｍｐｌａｔｅ 定义时间范围和增量ꎮ第三ꎬｔｄｅｆｎｕｍｂｅｒＬｉｎｅａｒｓｔａｒｔｉｎｃｒｅｍｅｎｔ关键行中的ｎｕｍｂｅｒ和ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ信息ꎬ通过批处理编码实现自动获取并赋值ꎮ下面为部分关键代码:ｄｉｒ/ｂＥ:＼ＦＮ＼ｈｉｓｔｏｒｙ＼ｄａｔ＼>>ｄｉｒ.ｔｍｐｆｏｒ/ｆ"ｄｅｌｉｍｓ＝ｔｏｋｅｎｓ＝∗ｅｏｌ＝"％％ａｉｎ(ｄｉｒ.ｔｍｐ)ｄｏ(ｓｅｔ/ａａ＝ａ＋１)＃读取资料数目ｄｅｌ/ｆ/ｑｄｉｒ.ｔｍｐ>ｎｕｌｓｅｔｎｂ＝!ａ!＃为提高程序运行速度及方便添加绘图模板ꎬ资料数目均以ｎｂ代替ｅｃｈｏ!ａ!>>ｎｂ.ｔｍｐｄｅｌ/ｆ/ｑｄｉｒ.ｔｍｐ>ｎｕｌｄｉｒ/ｂＥ:＼ＦＮ＼ｈｉｓｔｏｒｙ＼ｇｓｏｒｉｇｉｎａｌ＼>>ｄｉｒ.ｔｍｐｆｏｒ/ｆ"ｄｅｌｉｍｓ＝ｔｏｋｅｎｓ＝∗ｅｏｌ＝"％％ａｉｎ(ｄｉｒ.ｔｍｐ)ｄｏ(ｓｅｔｂ＝％％ａｆｏｒ/ｆ"ｄｅｌｉｍｓ＝ｔｏｋｅｎｓ＝∗ｕｓｅｂａｃｋｑｅｏｌ＝"％％ｂｉｎ("Ｅ:＼ＦＮ＼ｈｉｓｔｏｒｙ＼ｇｓｏｒｉｇｉｎａｌ＼!ｂ!")ｄｏ(ｅｃｈｏ％％ｂ｜ｆｉｎｄ"ｎｂ">ｎｌ.ｔｍｐｅｃｈｏｓｈａｎｄａｎ>>ｎｌ.ｔｍｐｓｅｔｆ＝ｚａｃｋｆａｉｒｆｏｒ/ｆ"ｄｅｌｉｍｓ＝＝ｔｏｋｅｎｓ＝１ｅｏｌ＝"％％ｄｉｎ(ｎｌ.ｔｍｐ)ｄｏ(ｓｅｔｅ＝％％ｄｉｆ!ｅ!＝＝ｎｂｓｅｔｆ＝ｎｂ)ｉｆ!ｆ!ｎｅｑｎｂ(ｓｅｔ/ａｃｔｒ＋＝１)ｅｌｓｅ(ｓｅｔ/ａｃｔｒ２＋＝１ｆｏｒ/ｌ％％ｃｉｎ(!ｃｔｒ２!ꎬ２１４７４８３４６７ꎬ!ｃｔｒ２!)ｄｏ(ｓｅｔｌｉｎｅ％％ｃ＝!ｃｔｒ!)ｓｅｔ/ａｃｔｒ＋＝１))ｆｏｒ/ｆ"ｄｅｌｉｍｓ＝ｔｏｋｅｎｓ＝∗ｕｓｅｂａｃｋｑｅｏｌ＝"％％ａｉｎ("Ｅ:＼ＦＮ/ｈｉｓｔｏｒｙ＼ｇｓｏｒｉｇｉｎａｌ＼!ｂ!")ｄｏ(ｓｅｔ/ａｃｔｒ３＋＝１ｓｅｔｓｔｒ＝％％ａｆｏｒ/ｌ％％ｂｉｎ(１ꎬ１ꎬ!ｃｔｒ２!)ｄｏ(ｉｆ!ｃｔｒ３!＝＝!ｌｉｎｅ％％ｂ!(ｓｅｔ/ｐｎｂ＝<ｎｂ.ｔｍｐｅｃｈｏｎｂ＝!ｎｂ!>>!ｂ!)ｅｌｓｅ(ｅｃｈｏ!ｓｔｒ!>>!ｂ!)最后ꎬ直接对总括的控制文件进行ｇｒｉｂｍａｐ映射ꎮ２.４㊀绘图模板的实现ＧｒＡＤＳ系统允许将交互环境下输入的命令罗列在一个文本文件中ꎬ或者使用描述语言(ｓｃｒｉｐｔｌａｎｇｕａｇｅ)编写具有复杂功能的ｇｓ命令集(∗.ｇｓ)ꎬ然后批处理执行ꎮ通过编写描述语言ｇｓ命令集可以设计菜单式用户界面程序ꎬ高效地自动完成全部ＧｒＡＤＳ操作ꎮ描述语言提供了变量㊁流控制㊁输入输出等高级语言功能ꎮ且其本身完全由纯ＡＳＣＩＩ码文本形式书写ꎬ通过程序设计可实现诸如鼠标操作㊁设计函数㊁表达式赋值计算等功能ꎮ３㊀常用数值预报产品图模块的设计及实现３.１㊀设计思路目前预报业务上主要使用ＭＩＣＡＰＳ软件ꎬ现已升级到４.０版本ꎬ功能更加强大ꎮ但其成图模块固定ꎬ灵活性不能满足预报员的需求ꎮ所以借助Ｆｏｒ￣ｔｒａｎ读取并转换为Ｇｒｉｂ数据ꎬ通过编写ｇｓ模板ꎬ以期得到多要素㊁个性化㊁更直观的图ꎮ设计思路如图２所示ꎮ３.２㊀程序编写及注意事项以ＥＣ细网格２ｍ温度为例ꎬ它是ＭＩＣＡＰＳ第四类格式资料ꎬ由文件头和格点数据组成ꎮ通过Ｆｏｒ￣ｔｒａｎ读取数据所在的格点信息和站点的经纬度ꎬ直接计算并转换为相应的格点数组ꎬ将提取出的温度数值存储到新的Ｇｒｉｂ数据集ꎬ以方便ＧｒＡＤＳ绘图ꎮ根据图２所示流程ꎬ第一个关键点是修改日期:ＥＣ模式最新起报时间是昨日２０时ꎬ这需要在读取当前系统日期的基础上进行订正ꎮ此外ꎬ特别需要注意的是每月１日时ꎬ需将月份订正为前一个月ꎬ同时ꎬ１月１日当天ꎬ在月份订正的基础上还要增加年５３１气象与环境科学第４１卷份订正ꎮ这里借助Ｆｏｒｔｒａｎ的ｄａｔｅ＿ａｎｄ＿ｔｉｍｅ函数和ｓｅｌｅｃｔｃａｓｅ条件控制语句ꎬ依照文件名的规律提取并组合关键字符串ꎮ首先介绍一下Ｆｏｒｔｒａｎ中ｄａｔｅ＿ａｎｄ＿ｔｉｍｅ函数的用法:图２㊀模式预报资料读取及出图流程ｃａｌｌｄａｔｅ＿ａｎｄ＿ｔｉｍｅ(ｄａｔｅꎬｔｉｍｅꎬｚｏｎｅꎬｖａｌｕｅｓ)＃ｄａｔｅ㊀㊀输出以ＣＣＹＹＭＭＤＤ格式表示的日期ꎬ其中ＣＣＹＹ表示四位数的年份ꎬＭＭ表示两位数的月份ꎬＤＤ表示两位数的日期ꎮ＃ｔｉｍｅ输出以ｈｈｍｍｓｓ.ｓｓｓ格式表示的当前时间ꎬ其中ｈｈ表示小时ꎬｍｍ表示分钟ꎬｓｓ.ｓｓｓ表示秒和毫秒ꎮ＃ｚｏｎｅ输出与世界时(ＵＴＣ)的时差ꎬ以小时数和分钟数表示ꎬ采用ｈｈｍｍ格式ꎮ＃ｖａｌｕｅｓ输出８个元素组成的整数数组ꎮｖａｌｕｅｓ(１)㊀㊀以４位整数表示的年份ꎮｖａｌｕｅｓ(２)以从１到１２的整数表示的月份ꎮｖａｌｕｅｓ(３)以从１开始的整数表示的当月日期ꎮ结合ｓｅｌｅｃｔｃａｓｅ语句ꎬ实现日期订正ꎮ举例ꎬ假设当前计算机时间为２０１８年１月１日:ｃａｌｌｄａｔｅ＿ａｎｄ＿ｔｉｍｅ(Ｎｔｉｍｅ(１)ꎬＮｔｉｍｅ(２)ꎬＮｔｉｍｅ(３)ꎬｄａｔｅ＿ｔｉｍｅ)ｓｅｌｅｃｔｃａｓｅ(ｃａ)ｃａｓｅ("０１０１")ｄａｔｅ＿ｔｉｍｅ(１)＝ｄａｔｅ＿ｔｉｍｅ(１)－１ｄａｔｅ＿ｔｉｍｅ(２)＝ｄａｔｅ＿ｔｉｍｅ(２)＋１１ｄａｔｅ＿ｔｉｍｅ(３)＝３１ｍｏｎ＝ ＤＥＣ通过以上步骤ꎬ可以将年份订正为２０１７年ꎬ月份订正为１２ꎬ日期为３１日ꎮ第二个关键点是借助ＣＶＦ编译器中的ｓｙｓ￣ｔｅｍｑｑ函数ꎬ实现批处理命令ꎻ第三个关键点是ｆｏｒ￣ｔｒａｎ实现循环读取ｓｙｓｔｅｍｑｑ函数写入文件名的文本文件ꎬ从而达到文件的批量读取与处理ꎮ关键代码如下:ｒｅｓｕｌｔ＝ｓｙｓｔｅｍｑｑ("ｄｉｒ"//ｔｒｉｍ(ｃｆｉｌｅ１)//"∗.∗/ｂ>"//ｔｒｉｍ(ｃｆｉｌｅ２)//ａｄｊｕｓｔｌ('ｆｉｌｅｎａｍｅ.ｔｘｔ'))ｄｏｉ＝１ꎬｎｔｏｐｅｎ(１ꎬｆｉｌｅ＝ｔｒｉｍ(ｃｆｉｌｅ２)//ｆｉｌｅｎａｍｅｒ(ｋ))㊀㊀ｒｅａｄ(１ꎬ∗)㊀㊀ｒｅａｄ(１ꎬ∗)㊀㊀ｒｅａｄ(１ꎬ∗)ａｒ(ｋ)ꎬｂｒ(ｋ)ꎬｃｒ(ｋ)ꎬｄｒ(ｋ)ꎬｅｒ(ｋ)ꎬｆｒ(ｋ)ꎬｇｒ(ｋ)ꎬｈｒ(ｋ)其中ꎬｃｆｉｌｅ１＝数据所在路径ꎬｃｆｉｌｅ２＝写入数据资料文件名的文本文件所在位置ꎬｎｔ为数据个数ꎮ４㊀结果分析本程序通过ＶＢ编码设计界面ꎬ以简洁直观㊁实用为主ꎮ界面如图３(ａ)所示ꎬ左上区域可自主选择所需资料时间范围ꎬ左下为一键式下载资料按钮ꎮ资料的预处理与绘制集成在一处ꎮ程序默认后台运行所有ｇｓ绘图模板ꎬ生成的文件统一以实际使用数据时次结合所绘物理量缩写来命名ꎬ方便分类存档ꎬ左侧中间要素区域则可针对右边显示区域需要设置ꎮ本程序ｇｓ模板预设了多种物理量[７]ꎬ成图产品包括多层高度场叠加风场(２００ｈＰａ㊁５００ｈＰａ㊁７００ｈＰａ㊁８５０ｈＰａ和９２５ｈＰａ)㊁中低层形势场(７００ｈＰａ垂直速度叠加８５０ｈＰａ风场㊁水汽通量散度叠加温度平流)[８－１５]㊁多种物理量分布场(假相当位温㊁比６３１㊀第４期单㊀丹等:基于ＧｒＡＤＳ的ＮＣＥＰ/ＦＮＬ再分析资料自动化处理程序设计与实现湿㊁ＣＡＰＥ㊁两层温度差㊁Ｋ指数等)(图略)ꎬ此外还个性化绘制了历史实况场㊁Ｓｋｅｗｐｌｏｔ图[１６－１７]㊁全风速脉动[１８]㊁广义湿位涡[１９－２１]㊁涡度㊁散度单点空间剖面[２２－２６]及ＥＣ模式２ｍ温度及逐６ｈ降水预报场㊁Ｔ６３９模式时序图等复杂图形ꎮ本文展示了以下产品:图３(ｂ)综合了多种实况数据ꎬ包括５００ｈＰａ高度场叠加８５０ｈＰａ风场ꎬ以色斑图的形式标出累计降水实况ꎬ并且以粉色斜杆指明ｔｂｂɤ－３２ħ的区域ꎬ便于预报员全面快速把握实况信息ꎮ图３(ｃ)是借助ＧｒＡＤＳ函数集的ｐｌｏｔｓｋｅｗ函数ꎬ通过本站气象要素计算出Ｓｋｅｗｐｌｏｔ图中的相关物理量ꎬ对于没有探空站的地方也能起到辅助分析作用ꎮ图３(ｄ)在绘出常规８５０ｈＰａ全风速线的基础上ꎬ自动标记正涡度中心(以图中的 Ｄ 表示)ꎬ实现不同要素同时绘制ꎮ图３(ｅ)和图３(ｆ)则展示本程序的另一个功能:计算更为复杂的物理量ꎮ图３(ｅ)中通过计算实况８５０ｈＰａ湿位涡ꎬ并将６ｈ强降水㊁相当位温和风场同时绘制ꎬ便于分析湿位涡的分布对降水落区的指示意义ꎬ还能通过湿位涡正负值的交界带出现位置来说明对流层中低层大气可能出现了条件性对称不稳定ꎬ从而解释对流能否发展或维持的关键因素ꎮ而在图３(ｆ)中实现了不同要素分块展示:上部是分析区域的气柱可降水量的曲线ꎬ下部则绘制了涡度㊁散度场的空间剖面及垂直风场分布ꎮ最后两张是预报模式图的个性化绘制ꎬＥＣ模式２ｍ温度及逐６ｈ降水量预报见图３(ｇ)所示ꎬ直接使用的是ＭＩＣＡＰＳ资料ꎬ便于本地化存档ꎬ用作模式稳定性检验ꎻ此外还添加了Ｔ６３９预报模式的时间序列图ꎬ包含常规预报需要的物理量ꎬ如水汽条件中的相对湿度(图３ｈ中的色斑)㊁动力条件中的垂直速度(图３ｈ中的虚线)㊁逐层风场及温度曲线ꎮ７３１气象与环境科学第４１卷图３㊀程序部分展示图图(ｈ)为２０１６年１１月１０日２０时起报ꎻ剖面坐标:２９ʎＮ㊁１０９ʎＥꎻ温度单位:ħꎬ垂直速度单位:Ｐａ ｓ－１ꎬ风速单位:ｍ ｓ－１㊀㊀通过多角度㊁多要素㊁按需定制的方式有效输出天气形势图和物理要素场ꎬ不仅能够提高天气分析效率ꎬ更能将多个层数㊁多种气象要素集中反映出来ꎬ帮助预报员获取立体空间气象信息ꎬ协助从多角度了解气象灾害天气的形成过程ꎬ深入分析形成原因ꎬ高效提炼过程特征ꎬ对灾害性天气的预报和研究有一定的促进作用ꎮ５㊀结㊀语基于ＧｒＡＤＳ的ＮＣＥＰ/ＦＮＬ再分析资料自动化处理程序的设计ꎬ使用更高时空分辨率数据ꎬ一定程度上弥补了历史资料缺失问题ꎬ同时提高了预报人员撰写重要灾害性天气过程技术总结的效率ꎮ本程序的最大特点在于能够将不同层次资料ꎬ不同物理量按照需求同时在一张图上显示ꎬ此外还具有计算复杂物理量(譬如湿位涡㊁风速脉动㊁扰动比湿等)的功能ꎬ绘图模板可灵活添加ꎬ便于值班人员更快更全面地把握天气形势ꎮ程序操作简单易上手ꎬ易于维护ꎬ可依据本地业务人员需求设计绘图指令ꎬ集成模板ꎬ在使用中反馈较好ꎮ今后ꎬ该程序的功能还将不断更新完善ꎬ重点从当地天气指标提炼入手ꎬ深入研究灾害性天气形成过程ꎬ为气象服务提供技术支撑ꎮ参考文献[１]邓伟ꎬ陈海波ꎬ马振升ꎬ等.ＮＣＥＰ/ＦＮＬ全球分析资料的解码及其图形显示[Ｊ].气象与环境科学ꎬ２００９ꎬ３２(３):７８－８２. 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浅谈GRADS气象绘图软件的使用
#$%& !’ ($& !
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/ 资料文件的数量 0 #$%&%#’(&!!* 12%3( + 4 . 1%’%12%3( 5 6 17 8 9:;(2%3( 8 <;=> 1%’ 6 ? 6 17 8 9:;(2%3( 8 <<’> 1%’ 6 ? @ 6 17 8 9:;(2%3( 8 A4-*> 1%’ 6 ? 6 17 8 9:;(2%3( 8 A-**> 1%’ 6 ? @ 6 17 8 9:;(2%3( 8 A!**> 1%’ 6 ? 6 17 8 9:;(2%3( 8 B4-*> 1%’ 6 ? @ 6 17 8 9:;(2%3( 8 B-**> 1%’ 6 ? 6 17 8 9:;(2%3( 8 B!**> 1%’ 6 5 / 须描述资料文件的列举 0 1C ,* 2 D ,? 4 C=(2 + ,* E 2? 9:;( D 12%3( + 2 . . ,* #C2’:2A( / 依次打开各个资料文件 0 C=(2 + !*? 9:;( D 6 17 8 9:;(2%3( 8 %;;1%’> F&1 6 ? 9C&3 D 6 G:2%&H 6 ? @%##(<< D 6 1:&(#’ 6 ? &(#; D 2I! 2H!J . / 把所有须描述的资料文件数据同时放入 , 个文件 %;;1%’ 中， 以便只须 , 次转换后便可以随意调取 0 :2A3G(& D * 1C ,**K D ,? ,-) 1C !* 2 D ,? 4 &(%1 + ,* E 2， -* . %% + K . &(%1 + ,* E 2? J* . + + F&:1 + :? L . ? : D ,? 2I . ? L D ,? 2H . :2A3G(& D :2A3G(& E , M&:’( + !*? &(# D :2A3G(& . + + F&:1 + :? L . ? : D ,? 2I . ? L D ,? 2H . !* #C2’:2A( ,** #C2’:2A( / 本程序按经纬度顺序先读写第一时刻的 <;=、 再读写第 <<’、 A4-*、 A-**、 A!**、 B4-*、 B-**、 B!**， 二时刻的资料， 依次类推 > > > 0 J* 9C&3%’ + ,-9J> * . -* 9C&3%’ + %)* . (21 !> ! 数据描述文件的编写 数据描述文件 1%’> #’; 的编写格式为： 1<(’17 8 9:;(2%3( 8 %;;1%’> F&1 / 1<(’ 是给出所描述文件的文件名 0 ’:’;(M(%’$(&1%’% A21(9 N "> ""(OO I1(9J- ;:2(%&J* !> H1(9,- ;:2(%& N ,*> * !> Q1(9J ;(B(;<,*** 4-* -** !** ’1(9 ,-) ;:2(%& L%2,"4! ,3C B%&<J / 共 <;=、 ’、 A、 B J 个变量 0 <;= * * / <(%;(B( ;=&(<<A&( 0 ’ * * / ’(3=< 0 ・!"・ / 该数据描述文件的标题 0 / 缺省记录的标记 0 / I 方向共 J- 个格点， 起始纬度为 J*P， 步长为 !> -P 0 / H 方向共 ,- 个格点， 起始经度为 N ,*P， 步长为 !> -P 0 / Q 方向分为 J 层， 即 , ***、 4-*、 -**、 !** R=S 0 / 时间共 ,-) 个月， 起始时间为 ,"4! 年 , 月， 步长为 , 个月 0
应用GrADS绘图系统绘制小网格分析气候图
文章编号:100125191(2002)0320030203应用Gr AD S 绘图系统绘制小网格分析气候图况雪源,涂方旭(广西气候中心,广西南宁 530022)摘 要:以广西88站稳定通过10℃起止日积温为例,采用回归分析方法,建立地理因素影响气候要素的气候方程,并结合Gr AD S 提供的数据处理及图形绘制功能,对余差项进行格点插值,最终求得小网格分析气候资料,并绘制气候分布图。
关键词:Gr AD S 绘图系统;小网格;气候图中图分类号:T P 31714 文献标识码:BPlotti n g the S mall -gr i d Analysis Cl i m ateChart with GrAD S Plotti n g Syste mKUAN G Xuan 2yuan ,TU Fang 2xu(Guangx i C li m ate Cen ter ,N ann ing ,Guangx i ,530022)Abstract :A cli m atic equati on show ing the geo l ogic facto rs influencing the cli m atic ele m en ts is set up by regressi on analysis ,tak ing the accum ulative te mperature from the beginn ing day to the final day during w h ich the air te mperature m easured in the 88m eteo ro l ogical stati on s of Guangx i steadily pass the 10℃as an exa mp le .T he m argin s w ill be in serted in to the grids w ith the aid of data p rocessing and chart p l o tting functi on s of Gr AD S syste m and finally the s m all 2grid cli m atic analysis info r m ati on is obtained fo r p l o tting the cli m atic distributi on chart .Key words :Gr AD S p l o tting syste m ;s m all grid ;cli m atic chart收稿日期:2002203209作者简介:况雪源(19712),女,贵州赫章人,硕士,广西气候中心工程师,现从事短期气候预测工作。
GrADS实用绘图(基2)
矢量长度比例
set arrscl inch value
1杠=10 knots!
display u*2.5;v*2.5
23
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四. 图形显示(D)1
tserbarb 单站的风羽时间序列 tserwx 单站天气现象时间序列 wxsym 在站点上标记天气符号(set wxopt)
14
LASG动力论坛版
四. 图形显示(D)1
柱间距
set bargap percent
— 1-D单变量序列图
颜 色
set ccolor #color
基 线
set barbase top ~ ~ bottom ~ ~ value
7
LASG动力论坛版
四. 图形显示(D)1
内建图形及其定制
– 布局/ 一页多图
画布/ 虚页/ 绘图区大小
— 格点绘图
命令顺序 set display draw print
– 图形类型
等值线/ 填色/ 流线/ 风矢/ 站点/…
– 图形要素
标题/ 标值 坐标和坐标轴 线型/颜色/标记 字符/天气符号 地图底图 / 投影方式 / 分辨率
set xlabs b1|b2|b3|… set ylabs b1|b2|b3|…
16
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四. 图形显示(D)1
— 1-D双变量序列图
散点图 set gxout scatter d var1;var2 双线填色图 set gxout linefill d line1;line2 颜 色 set lfcols #c1 #c2
set ccolor rainbow ~ ~ revrain ~ ~ #color
《气象数据分析与可视化》课程教学的思考
《气象数据分析与可视化》课程教学的思考作者：康娜于兴娜杨素英来源：《教育教学论坛》2015年第16期摘要：气象数据分析与可视化是大气物理和大气环境相关专业本科生重要的课程，笔者提出“一个注重，一个精心，一个加强”的教学方法，即注重理论教学授课方式，精心设计实验教学内容，加强课程小组团队建设的综合提升模式，以达到好的教学效果。
关键词：GrADS；Origin；教学方法；教学效果中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）16-0216-02一、引言本校针对于大气物理、大气环境相关专业本科生开设了《气象数据分析与可视化》课程，开设任务是使学生能掌握气象上常用的几种绘图软件（GrADS、Origin），以适应未来学习和工作的需要。
GrADS是一款在气象界应用广泛的数据处理和显示的绘图软件，其专业性强，是专门为从事大气、海洋研究的科研和业务人员设计的。
它适用于多种常用的系统，通过其集成环境对气象数据进行读取、加工、图形显示和打印输出，所有数据在GrADS中视为经度、纬度、层次和时间的4维场，数据既可以是格点资料，也可以是站点资料，数据格式可以是二进制或GRIB码等。
GrADS系统具有操作简便、功能强大、显示快速、出图类型多样化、图形美观等特点，并且提供了一种解释型描述语言以帮助高级功能的开发。
通过学习GrADS软件，使学生掌握命令行输入的交互式显示图形的方式，掌握数据的处理、ctl文件和gs文件的编写及应用，掌握各种常用的绘图指令，使得绘图效果精致完美。
Origin软件是美国OriginLab公司推出的具有强大功能的数据分析和科技作图软件，其采用直观、图形化、面向对象的窗口菜单和工具栏进行操作，无需编写程序代码，简便易学，不仅能满足一般的作图要求，满足出版社对科技绘图格式的要求，而且能够处理复杂的数据分析、图形处理以及函数拟合等。
它的另外一个优点是可以直接使用和处理Microsoft Excel表中的数据。
用GrADS制作ncep再分析资料气象要素图
文件名 Air. 1991. nc Hgt1991. nc rhum1991. nc shum1991. nc omega1991. nc uwnd1991. nc vwnd1991. nc
图 1 1991 年 1 月 1 日 00 时 850hPa 气温图
( 20~ 35 N、 120~ 135 E)
图 3 1991 年 1 月 1 日 00 时 250 hPa 气温剖面图
( 20 ~ 35 N 、 120 ~ 135 E)
draw t itle air NCEP DATA at 1000 hPa in 19919- 6 printim p. gif white 其中, 第 1 行 sdfopen air. 91. nc 用于打开所用 的 ncep 要素文件 , 每 2~ 7 行是写上图的标题 air NCEP DATA at 1000 hPa in 1991- 9- 6 , 第 8 行是 生成名叫 p. gif 的图形文件。
36
杨兆礼 : 用 GrADS 制作Байду номын сангаасncep 再分析资 料气象要素图
2004. 4
3. 2
等压面选择
00 时为 5, 依次类推。例如 , 9 月 6 日 18 时为 1000,
类似地, 我们可以使用 set lev 250 来选择 250 则时次选择为 set t 1000 。 hPa 面上的要素图 , 如图 3 所示。 4 gs 文件的用法 gs 文件是 grads 的控制文件 , 用 grads 命令 run 执 行。 下面 举 个 简 单 例子 说 明 gs 文 件的 用 法 ( ncep. gs) : sdfopen air. 91. nc set lev 925 set t 1000 set lat - 60 80 set lon 50 320 d air
NCEP_NCAR40年再分析资料图形显示系统
技术交流NCEP/NCAR40年再分析资料图形显示系统严 军 刘健文(解放军理工大学气象学院,南京 211101) (空军第七研究所,北京 100085)提 要 针对美国国家环境预测中心(NCEP)及国家大气研究中心(NCAR)的40年(1958～1997)全球再分析资料,利用数据库开发软件Visual FoxPro结合气象图形显示和分析系统软件GrADS建立了一个图形显示处理系统,能够方便地绘制资料集中提供的各种气象要素在不同区域、不同时间和不同投影下的图形,还可导出所需要的数据供进一步研究。
关键词: NCEP/NCAR再分析资料 图形显示 数据库前 言美国国家环境预报中心(NCEP,其前身为美国国家气象中心NMC)和美国国家大气研究中心(NCAR)自1991年起联合执行一项名为全球大气40年资料再分析的计划。
该计划的目的是向从事气候研究、监测及模拟工作的科学界提供一套系统完整的40年(1957～1996)再分析资料集。
该计划的基本思想是利用一套分析/预报系统对1957年以来的资料进行同化,还要延续到以后,最近他们还执行了50年(1948～1998)的再分析计划。
NCEP/NCAR再分析计划有两个独特之处:覆盖的时段长和非常综合的观测资料集。
这项工作为世界气象业务和研究工作尤其是气候研究提供了高质量的研究资料。
目前我国气象工作者已利用该套资料作了大量研究工作,得出了一些有价值的结论。
但由于该套资料的格式是压缩二进制格式(netCDF)、格点化二进制格式(GRIB),与我们常用的二进制格式和ASCⅡ码文本格式不同,用一般的程序语言(FOR TRAN、MA TLAB等)不能直接操作,而只能使用专门的解码程序:W GRIB、NC程序,和图形显示软件GrADS来操作。
本文通过数据库设计语言Visual FoxPro,用流行的图形界面(GU I)形式在后台调用运行GrADS,在前台显示分析产品,开发了这样的图形显示系统,从而为该套资料的使用开辟了一个方便实用的途径。
气象图形软件应用-GrADS绘图软件的使用
气象图形软件应用——G r A D S绘图软件的使用成都信息工程学院大气科学系巩远发主要内容一、GrADS的一般介绍二、GrADS的数据结构详解三、GrADS数据数据处理和绘图详解四、GrADS绘图编程（脚本）语言第一讲 GrADS的一般介绍什么是GrADS相关的关于GrADS的网络资源启动和退出GrADS最基本的GrADS操作（命令）GrADS使用文件的分类GrADS的主要功能介绍1. 什么是GrADS？G r A D S——Grid data Analysis and Display System 格点数据分析和显示系统GrADS（Grid data Analysis and Display System）是一个全32 位的交互操作的气象格点数据和站点数据的分析和显示环境。
系统具有气象数据分析功能强、地图投影坐标丰富、高级编程语言使用容易、图形显示快速，并具有彩色动画功能等特点。
目前是国内外气象数据显示的标准平台之一。
2. 相关的关于GrADS的网络资源WWW Sites/grads/head.html/home.htmlGrADS论坛动力论坛专业绘图软件格点资料下载http://www.ecmwf.int//cdc/reanalysis/3. 启动和退出GrADSgrads 启动GrADSga-> GrADS的系统提示符help给出GrADS的主要命令quit 退出GrADS4. 最基本的GrADS操作Open :打开一个网格点或站点数据文件供GrADS使用(sdfopen: 打开netCDF数据)Query (或仅用q) :查看当前GrADS环境的各种参数Display (或仅用d) :显示(绘制)一幅GrADS “表达式”的图形Set : 设置绘图的操作方式(包括绘什么图，在那里绘图，怎样绘图……)Clear (或仅用c) : 清除当前显示的图形5. GrADS使用文件的分类数据文件: 二进制无格式记录的原始数据，可以是格点的，也可以是站点的。
GrADS绘图与编程(值得收藏)
由GrADS.exe文件调用 产生格点资料映射文件(*.idx)
看Grib码资料，转为TXT格式文件
显示*.gmf格式的图形文件 产生台站资料的映射文件(*.map)
Grib码资料的解读程序
将*.gmf格式的图形文件转换为*.wmf 格式
10
启动和退出GrADS
100 continue 200 continue 1000 format(2i7) 2000 format(37f6.2) 3000 format(37f8.1) 4000 format(37f7.2) end
三、数据描述文件
Data.ctl 文件内容：
Dset data.grd Undef –9.99e+33 Title Ncep/Ncar reanalysis project Xdef 37 linear 60 2.5 Ydef 17 linear 0 2.5 Zdef 2 levels 850 200 Tdef 48 linear jan1982 1mo Vars 4 U 2 99 u wind (m/s) V 2 99 v wind(m/s) H 1 99 H500 T 1 99 Tsfc data endvars
11 8.5
11
所需预备知识
DOS和Windows基础 FORTRAN编程 WORD基础
学习要求
强调上机编程实践
12
第二章 GrADS 数据格式
• 目标 (1)能将文本格式数据转为GrADS格式
(2)能写出数据描述文件(*.ctl)
重要概念
一、维数环境的概念
1、含义：GrADS视每一个变量(VAR)场为一个四维数据集， 即包括三维空间(x,y,z)和一维时间(t)。 2、作用：说明和指定随后的分析或图形操作时参加的原 始数据集的维数范围。 3、定义方法： Set lat|lon|lev|time val1 <val2> 地球坐标 Set x|y|z|t val1 <val2> 格点坐标 13
GrADS实用绘图--脚本编程
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八. 批处理和脚本语言(S)
— 脚本编程关键运算范例 范例2－相应的.ctl文件
15
范例2－格式转换
‘sdfopen uwnd.2000.nc’ ‘set gxout fwrite’ ‘set fwrite uwnd.500.feb1.bin’ ‘set lev 500’ ‘set time 1feb2000’ ‘set x 1 144’ * 缺省维数是 1~145 ! ‘set y 37 73’ * 取北半球 ‘d uwnd’ ‘disable fwrite’
LASG动力论坛版
1
GrADS实用绘图
第五讲 脚本编程/图形保存
＝Funny @ LASG动力论坛＝
— 2007年8月22日—
版权所有, 欢迎传播, 请保持文档完整性
LASG动力论坛版
2
内容提要
请注意标记♥♥♥的地方
第 五 讲
一． 引言 二． GrADS绘图软件包安装 三． 运行GrADS绘图软件包 四． 图形显示(D)1 — 格点绘图 五． 数据准备(Gr) 六． 图形显示(D)2 — 站点绘图 七． 数据分析(A) — 函数的使用 八． 批处理和脚本语言(S) 九． 图形保存和转换
下拉菜单
‘set dropmenu fc bc oc1 oc2 tfc tbc toc1 toc2 bfc bbc boc1 boc2 soc1 soc2 thick ’ ‘draw dropmenu #widget[0~64] xc yc width height text ’
对话框
‘set dialog #strcol #fcol #bkcol #linecol #thk { | numeric | n }’ ‘q dialog { | xc yc width height } { prompt_string | prompt_and_initial_string }’ say result
ncep资料介绍
ncep资料介绍ncep资料介绍2010-01-21 21:19美国国家环境预报中心（NCEP）和国家大气研究中心（NCAR）联合执行的全球大气40年资料再分析计划通过CDC（Climate Dianogistic Center）利用磁带的形式向外发行。
南京大气资料服务中心通过NCEP朱跃建获得了磁带形式的40年再分析逐日资料。
现在把资料的基本情况作一简单的介绍。
1 资料分类该资料集分：等压面资料、地面资料、通量资料1．1等压面资料资料格距：2.50 * 2.50的经纬网格网格点数：144* 73个格点资料范围：900N～900S，O0E～357.50E等压面层：共17层（hPa），1000，925，850，700，600，500，400，300，250，200，150，100，70，50，30，20，10 资料文件：文件名由变量名的缩写和年份组成，如：air.83，表示1983年各等压面温度。
资料内容:各资料的说明见表1资料存放方式：每一个要素一年为一个数据文件；在文件中，先存放第1天第1层（l000）的值、…、第17层（10）的值；第2天第1～17层的值、…、该年最后一天第1～17层的值。
1．2地面资料资料格距：2．50 * 2．50的经纬网格网格点数：144 * 73个格点资料范围：900N～900S,00 E～357.50E资料层：地面或近地层（0．995层）表1 等压面资料说明变量名缩写物理量单位air 温度 0.1Khgt 位势高度 mrhum 相对湿度 %shum 比湿 0.00001 kg/kgomega 垂直速度 0.001 Pa/suwnd 纬向风速 0.1m/svwnd 经向风速 0.1m/s资料文件：文件名由变量名的缩写、层和年份组成，如：air．Sig995.83，表示1983年地面温度。
资料内容：各资料的说明见表2资料存放方式：每一个要素一年为一个数据文件；在文件中，先存放第1天的值、第2天的值、…、该年最后一天的值。
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报表的预审 , 除了掌握一定的经验 , 还要在每 一次预审时都认真、 细心、 耐心 , 并多设想产生错误 记录的可能性 , 只要擅于借鉴以往的错误 , 避免错 误的再生, 日常值班保证记录的质量, 预审质量就 能保持高水平。
图 3 1991 年 1 月 1 日 00 时 250 hPa 气温剖面图
( 20 ~ 35 N 、 120 ~ 135 E)
draw t itle air NCEP DATA at 1000 hPa in 19919- 6 printim p. gif white 其中, 第 1 行 sdfopen air. 91. nc 用于打开所用 的 ncep 要素文件 , 每 2~ 7 行是写上图的标题 air NCEP DATA at 1000 hPa in 1991- 9- 6 , 第 8 行是 生成名叫 p. gif 的图形文件。
表1 NCEP 高空等压面再分析资料说明 ( 以 1991 年为例 ) 要素名称 气温 位势高度 相对湿度 比湿 垂直速度 风 U 分量 风 V 分量 单位 K m % kg/ kg pascal/ s m/ s m/ s 层次 17 17 8 8 12 17 17
3 3. 1
选择绘图范围
经纬度选择 我们可以使用 set lat 20 35 的格式来选择 20 ~ 35 N 的范围 ( 默认情况为 90 S~ 90 N) , 相应地, 经度范围为 set lon 120 135 。此时用 air. 91. nc 文 件为例生成的 850 hPa 和要素图如图 1 所示。
( 4) 对缺测等异常记录的备注, 要检查是否与 报表里异常记录的时间、 处理结果等一致。 ( 5) 有关受灾情况应记录在纪要栏的重要天气 现象栏。 3 报表的修改 报表预审完后, 还应对 D 文件重新查对一遍, 确认所有疑误记录已纠正再上报, 有时由于急于求 成或其它原因 , 查出了疑误却没修改就上传 , 造成 错情的情况也屡见不鲜。 4 结 语
NCEP/ NCAR 再分析资料的文件名中 , 第 1 个 单词便是我们绘图时要用到的ห้องสมุดไป่ตู้量名。例如其中 的 air. 91. nc, 91 代表了年份, 而 air 便是变量名 , 我 们可用命令 d air 来绘该变量的要素图。
图 2 1991 年 1 月 1 日 00 时的高空气温剖面图
( 10 N 、 60 W~ 60 E, 其它默认)
文件名 Air. 1991. nc Hgt1991. nc rhum1991. nc shum1991. nc omega1991. nc uwnd1991. nc vwnd1991. nc
图 1 1991 年 1 月 1 日 00 时 850hPa 气温图
( 20~ 35 N、 120~ 135 E)
此外, 还可以固定纬度不变 , 只选择经度范围, 此时生成的 是沿经度变化 的剖面图, 如图 2 所示 ( set lon 10) 。
地面 NCEP/ NCAR 再分析资料共有 94 个纬度 和 192 个经度。包括了气温、 云强迫净长波通量、 对流降水率、 晴空长波射入通量、 射入长波辐射通 量、 射入日辐射通量、 地表热通量、 冰盖判示、 可能 蒸发率、 降 水率、 气 压、 水径 流、 风 U 分量 ( 10m 处) 、 风 V 分量 ( 10m 处) 等共 42 种要素。 2 选择绘图要素
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杨兆礼 : 用 GrADS 制作 ncep 再分析资 料气象要素图
2004. 4
3. 2
等压面选择
00 时为 5, 依次类推。例如 , 9 月 6 日 18 时为 1000,
类似地, 我们可以使用 set lev 250 来选择 250 则时次选择为 set t 1000 。 hPa 面上的要素图 , 如图 3 所示。 4 gs 文件的用法 gs 文件是 grads 的控制文件 , 用 grads 命令 run 执 行。 下面 举 个 简 单 例子 说 明 gs 文 件的 用 法 ( ncep. gs) : sdfopen air. 91. nc set lev 925 set t 1000 set lat - 60 80 set lon 50 320 d air
2004. 4 文章编号 : 1007- 6190( 2004) 04- 0035- 02
广东气象
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用 GrADS 制作 ncep 再分析资料气象要素图
杨兆礼
( 中国气象局广州热带海洋气象研究所 , 广州 510080)
中图分类号 : P409
文献标识码 : B
Grads 气象图形系统是目前国内外气象界通用 的标准图形环境之一。用它来画气象要素图很方 便。本文简单 介绍了如何使用 Grads 气象图形系 统来对 NCEP/ NCAR 再分析资料进 行简单的绘图 处理。 1 NCEP/ NCAR 再分析资料简介 NCEP/ NCAR 再分析资料是美国国家环境预报 中心( NCEP) 和国家大气研究 中心 ( NCAR) 采用美 国全球气候资料同化分析系统进行四维同化分析 后获得的全球同化资料。其全部历史资料来源于 美国国家气候资料中心( NCDC) 。 使用 ncdump 命令 , 可以看到高空 NCEP/ NCAR 再分析资料的属性如表 1 所示。每天共有 4 个时 次, 有 73 个纬度和 144 个经度, 等压面共有 8~ 17 层( hPa) , 分别是: 1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 70, 50, 30, 20, 10hPa 。
3. 3
选择时次 NCEP/ NCAR 再分析资料每天有 4 个时次 , 而
时次选择的用法是用 set t 时次 , 其中, 1 月 1 日 00 时为 1, 06 时为 2, 12 时为 3, 18 时为 4, 1 月 2 日
( 上接 42 页) 2. 9 日照的预审 参照各定时云量、 能见度、 地面温度 , 检查日照 是否有漏计。一般云量少 , 能见度在 3. 0 km 以上 , 应有日照。 2. 10 封面、 封底的预审 封面封底有些数据每月都相同 , 这就造成部分 预审员的粗心大意 , 结果往往在最 简单的地方出 错。 ( 1) 概况、 备注栏内的字母与数字都应在全角 状态下输入( 特别注意标点符号的输入 ) 。 ( 2) 备注栏的日期应在半角状态下输两位数 , 不足十位补 0; 备注内容不能有非正常换行, 输入 的内容一定要连续; 若备注太长, 可以分段写 , 但每 段均要对应有日期。 ( 3) 如有搬迁值班室、 整改观测场等, 日期最好 能备注整改结束日期 , 而且对观测场高度、 气压表 高度等有关数据注意修改正确。