气象程序设计及绘图实习报告

实习要求：

?根据所提供的实习说明和资料，按要求完成实习内容；

?将完成的实习内容按步骤写入实习报告中，包括资料说明、Fortran程序、CTL文件、gs文件、绘制的图形（要求在图形上方用draw title的方式添加标题，注明姓名拼音及学号）

?根据所绘图形及查找相关文献，说明本次实习所求物理量场的意义。

实习内容：

?Nino34海温指数与海平面气压相关图

?Nino34海温指数与中国160站降水相关图

1.绘制1月份Nino34海温指数与1月份海平面气压相关图

1.1 资料说明

?Nino34指数：Nino34.txt是1951年1月至2013年12月Nino3.4区（热带太平洋：西经170度~西经120度、北纬5度~南纬5度）区域平均海温指数资料，共有63行数据，每行数据第一个数字为年份，后面12个数字为该年1-12月的海温指数；

?全球海平面气压月平均数据：slp.jan.grd为1951至2013年的1月全球海平面气压场二进制数据，年数为63年，格点数144*73，水平分辨率2.5?*2.5?；

1.2步骤：

1用Fortran编写corr.grid.f90文件，计算1951-2013年1月Nino34海温指数与海平面气压相关系数，计算结果保存于corr.slp.grd 文件中；

corr.grid.f90文件：

program cx

implicit none

realt(63),p(73,144,63),r(73,144),relation,z(63) character*12 c(63)

character*7 a(63)

integer i,j,k

open(5,file='D:\expriments\grads\slp.jan.grd',f orm='binary')

open(6,file='D:\expriments\grads\nino34.txt') do i=1,63

read(6,'(A12)') c(i)

end do

do i=1,63

read(c(i),'(A7,F5.2)') a(i),t(i)

end do

do k=1,63

read(5) ((p(i,j,k),j=1,144),i=1,73)

end do

!print*,p

do i=1,73

do j=1,144

do k=1,63

z(k)=p(i,j,k)

end do

r(i,j)=relation(z,t,63)

end do

end do

!print*,r

open(7,file='D:\expriments\grads\corr.slp.txt') open(8,file='D:\expriments\grads\corr.slp.grd', form='binary') write(7,'(144F5.2)') ((r(i,j),j=1,144),i=1,73) write(8) ((r(i,j),j=1,144),i=1,73)

end

function relation(a,b,n)

implicit none

integer,intent(in)::n

real,intent(in)::a(n),b(n)

real::relation !返回的相关系数integer::i,j !循环控制变量

real::sfenzi,sfenmu1,sfenmu2,s !加法器real::amean,bmean !a,b向量的平均值

!计算平均值

s=0.

do i=1,n

s=s+a(i)

end do

amean=s/n

s=0.

do i=1,n

s=s+b(i)

end do

bmean=s/n !计算相关系数

sfenzi=0.

sfenmu1=0.

sfenmu2=0.

do i=1,n

sfenzi=sfenzi+(a(i)-amean)*(b(i)-bmean) sfenmu1=sfenmu1+(a(i)-amean)**2

sfenmu2=sfenmu2+(b(i)-bmean)**2 end do

relation=sfenzi/sqrt(sfenmu1*sfenmu2)

end function relation

保存于corr.slp.grd 文件中。

书写corr.slp.grd 的数据描述文件1.ctl：

dset e:\grads\20150706qimo\test1\corr.slp.grd

title slp

undef -9.99e33

xdef 144 linear -180 2.5

ydef 73 linear -90 2.5

zdef 1 levels 1000

tdef 63 linear jun1951 1yr

vars 1

slp 0 0 sea level pressure

endvars

编写1.gs文件：

'reinit'

'open e:\grads\20150706qimo\test1\1.ctl'

'set lev 1000'

'set lon -180 180'

'set lat -90 90'

'set t 1'

'set gxout shaded'

'set grads off'

'set black -0.2 0.2'

'd slp'

'set gxout contour'

'd slp'

'draw title Lu Yu '

'cbar 1.0 0'

'printim e:\grads\20150706qimo\test1\1.png white'

;

绘制1951-2013年1月Nino34海温指数与海平面气压相关系数图：

1951-2013年1月Nino34海温指数与海平面气压相关系数图

2 绘制1月份Nino34海温指数与7月份中国160站降水相关图：

2.1资料说明

?Nino34指数：Nino34.txt是1951年1月至2013年12月Nino3.4区（热带太平洋：西经170度~西经120度、北纬5度~南纬5度）区域平均海温指数资料，共有63行数据，每行数据第一个数字为年份，后面12个数字为该年1-12月的海温指数；

?160站降水资料：r1607.txt是中国160站1951~2013年共63年7月降水资料，数据是1951年7月各站降水量按照id.txt中各站顺序写入，该年160站都写入后再写下1952年7月各站降水量，...................，直至2013年7月各站降水量按照id.txt 中各站顺序写入；

?160站站点资料：id.txt是160站站号和纬度、经度资料，共有160行。每行第一个数据为8位字符型的站号，后面两个数字分别为该站点纬度和经度；

2.2 步骤：

用Fortran编写corr.station.f90文件，计算1951-2013年1月Nino34海温指数与7月160站降水相关系数，计算结果保存于corr.7.txt和corr.7.grd文件中；

program cx

implicit none

integer p(160,63),i,j,k

real

s(63),r(160),relation,t(63),lon(160),lat(160),ti m

character*12 c(63)

character*7 a(63)

character*8 stid(160)

integer nlev,nflag

open(6,file='E:\grads\20150706qimo\test2\nin o34.txt')

open(5,file='E:\grads\20150706qimo\test2\r16 07.txt')

open(10,file=E:\grads\20150706qimo\test1\id. txt')

do i=1,160

read(10,*) stid(i),lat(i),lon(i)

end do

print*,stid

do j=1,63

read (5,*) (p(i,j),i=1,160)

end do

do i=1,63

read(6,'(A12)') c(i)

end do

do i=1,63

read(c(i),'(A7,F5.2)') a(i),t(i)

end do

do i=1,160

do j=1,63

s(j)=p(i,j)

end do

r(i)=relation(s,t,63)

end do

!print*,r

tim=0

nlev=1

nflag=1

open(7,file='E:\grads\20150706qimo\test2\cor r.7.txt')

open(8,file='E:\grads\20150706qimo\test1\cor r.7.grd',form='binary')

do i=1,160

write(7,*) stid(i),lon(i),lat(i),tim,nlev,nflag,r(i) end do

do i=1,160

write(8)stid(i),lat(i),lon(i),tim,nlev,nflag,r(i) end do

nlev=0

write(8)stid(160-1),lat(160-1),lon(160-

1),tim,nlev,nflag,r(160-1)

end

function relation(a,b,n)

!本程序计算两列向量的相关系数

!a,b分别是待计算的向量

!n是向量的长度，要求两列向量等长implicit none

integer,intent(in)::n

real,intent(in)::a(n),b(n)

real::relation !返回的相关系数

integer::i,j !循环控制变量

real::sfenzi,sfenmu1,sfenmu2,s !加法器real::amean,bmean !a,b向量的平均值

!计算平均值

s=0.

do i=1,n

s=s+a(i)

end do

amean=s/n

s=0.

do i=1,n

s=s+b(i)

end do

bmean=s/n

!计算相关系数

sfenzi=0.

sfenmu1=0.

sfenmu2=0.

do i=1,n

sfenzi=sfenzi+(a(i)-amean)*(b(i)-bmean)

sfenmu1=sfenmu1+(a(i)-amean)**2 sfenmu2=sfenmu2+(b(i)-bmean)**2 end do relation=sfenzi/sqrt(sfenmu1*sfenmu2) end function relation

书写corr.7.grd 的数据描述文件2.ctl ；

dset E:\grads\20150706qimo\test2\corr.7.dat dtype station

stnmap E:\grads\20150706qimo\test2\corr7.map UNDEF 2.5E33

TITLE corr

TDEF 1 linear jan1951 1mo

V ARS 1

r 0 99 relation

endvars

准备corr.7.grd的站点映射文件corr7.map；

准备GrADS画站点图时插值时所需格点数据Grid.grd和及其描述文件Grid161.ctl（已提供）；

编写2.gs文件，绘制1951-2013年1月Nino34海温指数与7月中国160站降水相关系数图，保存于corr.7.gmf 文件中。

'reinit'

‘open

E:\grads\20150706qimo\test2\grid161.ctl' 'open E:\grads\20150706qimo\test2\2.ctl' 'set lat 3 54'

'set lon 70 135'

'define a=oacres(g,r.2)'

'define a1=maskout(a,g-0.5)'

'define aa=smth9(a1)'

'set grads off'

'set mpdsetworld'

'set map 1 1 1' 'enable print E:\grads\20150706qimo\test1\corr7.gmf'

'set gxout shaded'

'set cmin 0'

'd aa'

'set gxout contour'

'set ccolor 2'

'd aa'

'draw title Lu Yu '

'print'

'disable print'

1951-2013年1月Nino34海温指数与7月我国160站降水相关系数图

分析：

图1 是1951-2013年1月Nino34海温指数与海平面气压相关系数图，从图中可以看出，赤道中东太平洋地区海温指数和海平面气压成明显正相关，最大相关系数已超过0.8；而赤道锡太平洋地区海温指数和海平面气压则成负相关，最小相关系数低于-0.6。由此可以解释当发生厄尔尼诺事件时，由于赤道中东太平洋和秘鲁沿岸等地区海温上升，使沃克环流减弱，对中东太平洋地区的下沉气流产生负的影响，使中东太平洋地区海平面气压降低；与之相反，西太平洋地区上升气流减弱，海平面气压升高。

图2为1951-2013年1月Nino34海温指数与7月我国160站降水相关系数图，可以看出在我国西北部、中部、东北部分地区以及长江流域的降水与海温指数成正相关，而在青海，西藏广州等地则与海温指数成负相关。由此可见，当热带太平洋出现暖水位相（即厄尔尼诺事件）时, 我国东北南部、华北大部以及长江中下游地区往往会有降水较少；而当热带太平洋出现冷水位相（即拉尼娜事件）时，该地区则往往会有较充沛的降水。当发生厄尔尼诺时，哈得莱环流增强，因此与哈得莱环流下沉支密切相关的副热带高压也会增强，使得我国夏季降水受到影响。