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发一个NCEP资料的扫盲贴,不知道是哪位大侠的作品,这个适合新手的东西实在是喜欢,在我们自己的论坛上怎么能没有呢。
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· 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。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 0.1K
hgt 位势高度 m
rhum 相对湿度 %
shum 比湿 0.00001 kg/kg
omega 垂直速度 0.001 Pa/s
uwnd 纬向风速 0.1m/s
vwnd 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。 表2 地面资料说明 变量名缩写和层 物理量 单位 air.sig995 温度 0.1K
lftx.sfc 地面抬升指数 0.1K
lftx4.sfc 最佳(4层)地面抬升指数 0.1K
omega.sig995 垂直速度 0.001Pa/s
pottmp.sig995 位温 0.1K
pr-wtr.eatm 可降水量(整层气柱) 0.1kg/m2
pres.sfc 地面气压 10Pa
rhum.sig995 相对湿度 %
slp 海平面气压 10Pa
uwnd.Sig995 纬向风速 0.1m/s
vwnd.sig995 经向风速 0.1m/s
hgt.sfc 地形高度 m
land 海陆分布 1.3通量资料
资料网格:T62高斯格点,192 * 94个格点
资料范围:88.5420N~88.5420S,00E~358.1250E
资料文件:文件名由变量名的缩写和年份组成,如:pres.hcb.83,表示1983年高云底的气压。
资料内容:各资料的说明见表3
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大的值、…、该年最后一天的值。 表3 通量资料说明 变量名缩写和层 物理量 单位 csulf.ntat 净空向上长波通量 W/m2
csusf.ntat 净空向上短波通量 W/m2
dswrf.ntat 向下短波辐射通量 W/m2
pres.hcb 高云底气压 10Pa
pres.hct 高云顶气压 10Pa
pres.lcb 低云底气压 10Pa
pres.lct 底云顶气压 10Pa
pres.mcb 中云底气压 10Pa
pres.mct 中云顶气压 10Pa
tcdc.eatm 总云量 %
ulwrf.ntat 向上长波辐射通量 W/m2
uswrf.ntat 向上短波辐射通量 W/m2 2 资料使用
以上资料用netCDF(Netware Communication Data Format)格式以压缩二进制的形式存储。
在机器上安装支持netCDF格式的GrADS绘图系统,我们以两个简单的例子来说明如何使用该资料集。
例1:显示1960年5月3日500 hPa高度场,假设该资料文件:hgt.60已在当前目录,进入CrADS:
ga>sdfopen hgt.60 〈回车〉 (扫开支件)
ga>set z 6 <回车> (第6层为500 hPa)
ga>set t 123 <回车> (第123日为5月3日)
ga>d hgt <回车> (d表示显示水,hgt是变量缩写)
此时屏幕显示的是1960年5月3日500hPa高度图。
例2:读出1960年5月3日~10日共8日的北半球500hPa位势高度场,进入GrADS:
ga>sdfopen hgt.60 <回车> (打开文件)
ga>set x l l44 <回车> (X方向整个纬圈)
ga>set y 37 73 <回车> (纬度0~900N)
ga>set z 6 <回车> (第6层为500hpa)
ga>set t 123 130 〈回乍〉 (第123~130日为5月3~10日)
ga>set fwrite h500.grd 〈回车〉 (设置输出文件名为:h500.grd)
ga>set gxout fwrite 〈回车〉 (设置输出)
ga>d hgt 〈回车〉 (d表示显示,hgt是变量缩写)
此时,文件:h500.grd中包含了l960年5月3日~10日共8日的北半球500hpa位势高度场资料,相应的可以用如下的FORTRAN程序把它读出:
DIMENSION H(144,37,8)
OPEN(1,FILE=‘H500.GRD’,FORM=‘UNFORMATTED’,ACCESS=‘DIRECT’,RECL=144*37*8*4)
READ(1,REC=1)H
.
.
.
STOP
END nc格式文件的读取 下面给出使用Grads读取nc格式文件的一个范例脚本文件(.gs文件): 以位势高度场为例(红色字体为解释说明语句;蓝色字体为输入的命令,也就是gs文件的内容) ‘reinit’ ‘sdfopen d:\xxxx\hgt.mon.mean.nc ‘ (打开需要的nc文件,注意路径) ‘set gxout fwrite’ ‘set fwrite d:\xxxxxx\hgt.bin’ (指定要输出的二进制文件名和路径) ‘set lon 0 357.5’ ‘set lat -90 90 ‘ (设定写出区域范围,这是全球范围,第一句是必需的,如果是用默认,则会在x方向输出为145个点,要注意) ‘set lev 1000’ (设定要输出的层次) ‘set t 1 640’ (设定时间范围) ‘d hgt’ (输出) ‘reinit’ 这样就生成了需要的二进制文件,其对应的ctl文件需要另外给出。 以上是输出单层的二进制文件,把多层的数据放在同一个二进制文件中,就要使用循环,根据grads规定的数据存放次序(依次为经度、纬度、高度、变量、时次),如下: ‘reinit’ ‘sdfopen d:\xxxx\hgt.mon.mean.nc’ (打开需要的nc文件,注意路径) ‘set gxout fwrite’ ‘set fwrite d:\xxxxxx\hgt.bin’ (指定要输出的二进制文件名和路径) ‘set lon 0 357.5’ ‘set lat -90 90’ (设定写出区域范围,这是全球范围,第一句是必需的,如果用默认set lon 0 360,则会在x方向输出为145个点,要注意) t=a (a为起始时次) while(t<=b) (开始循环,b为结束时次) ‘set t’ t (设定时次) ‘set lev 1000’ (设定要输出的层次) ‘d hgt ‘ (输出) ‘set lev 925’ (设定要输出的层次) ‘d hgt ‘ (输出) ‘set lev 850’ (设定要输出的层次) ‘d hgt ‘ (输出) ‘set lev 700’ (设定要输出的层次) ‘d hgt ‘ (输出) ‘set lev 600’ (设定要输出的层次) ‘d hgt ‘ (输出) ‘set lev 500’ (设定要输出的层次) ‘d hgt ‘ (输出) 。 。 。 (可以添加任意的层次) 。 (由于高度分布不连续而且数量有限,所以用这种方法) 。 t=t 1 endwhile (结束循环) ‘reinit’ 继美国环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合推出月平均再分析资料(1949-01)和日平均再分析资料(1958-01-01)后,最近又正式对外发布逐6h再分析资料集(1958-01-01T00),这为研究天气尺度和中尺度系统变化过程提供了良好的条件,并能为中尺度数值模式及区域气候模式提供初始场和侧边界条件。
该资料以netCDF(netware Common Data Form)的形式存储,通常可用COLA发展的自由软件GrADS或PMEL发展的可视化自由软件FERRET和RSI提供的商用软件包IDL进行操作处理,逐6h再分析资料集包括7个基本气象要素,根据变量名逐年生成独立文件。气温、位势高度、纬向风和经向风文件容量均为521Mb/a(17层);相对湿度和比湿文件容量均为245Mb/a(8层);垂自速度文件容量为367Mb/a(12层)。因此全部42年7要素逐6h再分析资料需要124Gb的介质存储,资料量极其庞大。中心近期已获得1969、1980、1991和1998年完整的资料集(注:这些年份是在近30年来长江流域4个降水正异常年份。
NcEP/NCAR全球逐6h再分析资料一览表 光盘编号 变量名 文件名 文件容量(Mb) 单位 比率 A 气温 air 521 K 10-1 B 位势高度 hgt 521 m 100 C 相对湿度 rhum 245 % 100 C 比湿 shum 245 kg.kg-1 10-5 D 垂直速度 omega 367 Pa.s-1 10-1 E 纬向风 uwnd 521 m.s-1 10-1 F 经向风 vwnd 521 m.s-1 10-1
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