ERA5再分析资料出图心得（附ERA5数据说明中文版）

hbl1021

    最近因为分析中小尺度天气需要而研究了一下欧洲中心的ERA5资料，下载和使用过程还是有点周折的，不过总算出图成功了，给各位吧友分享一下心得：
    1.首先ERA5再分析资料相比NECP再分析资料的优势在于：（1）ERA5是逐1小时的资料，分辨率为0.25*0.25，相比NECP的逐6小时1*1的资料，对于研究中小尺度天气、局地强对流、暴雨等天气还是更适合的，（2）平时数值预报用欧洲中心的多一些，用美国GFS的相对较少，而ERA5与欧洲中心数值预报是同源的，所以相对来说更有验证意义。
    2.下载资料首先要注册一个账号（网址：https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/search?type=dataset），注册账号填写资料后直接就可以登录了，不像是NECP网站上注册后还需要审核才能使用（而且很多时候审核通不过）。
       注册时注意邮箱填写和姓名填写，sector是职业，选一个就行了
    3.登录后点击Datasets，进入数据下载，往下翻一直找到ERA5 hourly data，其中single levels是地面资料，pressure levels是高空资料

    4.根据个人需要，选择下载的高度层，变量，时间，经纬度范围等等要素，然后提交（网站上是英文），可以选择grib格式或者nc格式，个人推荐选择nc格式，稍等就可以下载数据了。注意一定要选择范围，不然数据太大等待时间长，图中上面的是地面数据，包括10米风，2米温度，海平面气压（Mean sea level pressure），下面的是高空数据，包括：位势高度Geopotential，相对湿度Relative humidity，风场U- of wind V- of wind，垂直速度Vertical velocity

    5.下载到本地后记得把数据文件改个名字，并最好附上同名的txt文档，备注一下数据时间、高度层、包含变量、经纬度范围等，不然数据多了会很麻烦。由于ERA5资料中的变量名称不同，需要提前查看变量名称，可以先sdfopen一下xxx.nc资料后，q file一下，查看变量情况，再编写gs文件，见图1。
    6.由于资料下载时已经选定了经纬度范围，因此gs文件中经纬度一定不能超过之前定的范围，而且最好是与之前定的范围一致，不然容易出错（我试过缩小经纬度范围出图，但是弹错，具体原因不详，暂时没能解决，希望大神指导）。
    目前心得就这么多，欢迎各位吧友批评指正。            2021.08.27更新：gs文件中绘制高空图时位势高度z应该是除以98，然后出图，而不是100。
    附：中文说明是用谷歌翻译整理的，用起来方便一点，但是singer levels里面的东西实在太多了，只翻译了一半，就这样都连续工作了半天时间。




ERA5数据说明中文.rar (114.3 KB, 下载次数: 1297)

2020-8-31 16:00 上传

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hbl1021

cx-maggie 发表于 2021-12-6 16:43
Geopotential变量，重力位势z转化成位势高度为什么除以98 啊，官网变量说明不是说除以重力加速度9.8吗

简单来说，直接除以9.8转换出来的位势高度单位为位势米（gpm），而我国通常使用的等压面图中显示位势什米。具体可以看一下下面两段在网上找到的相关解释：
一、我们来了解一下gpm这个英语缩写吧：
geopotential height metre
在其他学科中，用得最多的高度单位（SI）应该是米（m），而气象学中，常用位势高度代替几何高度。空间某一点的位势高度是将单位质量物体从海平面（位势取为零）抬高到空间某高度克服重力所做的功，此功又称为重力位势（注意了，这是一个能量单位，而不是长度单位）。位势高度的单位为gpm（位势米）。米换算成位势米的公式为
              H=Z*(g/9.8）
式中Ｈ为位势高度；g 为所在纬度的重力加速度；Ｚ为几何高度．
部分地区的重力加强速度值如下：
如赤道附近g=9.780米／秒^2，
　　广州g=9.788米/秒^2。
　　武汉g=9.794米/秒^2。
　　上海g=9.794米/秒^2。
　　东京g=9.798米/秒^2。
　　北京g=9.801米/秒^2。
　　纽约g=9.803米/秒^2。
　　莫斯科g=9.816米/秒^2。
      北极地区g=9.832米／秒^2
相同纬度地区重力加强速度值相等，赤道附近g值最小，随着纬度增高，g值略有增大。
但从上面部分地区g值可以看出，g值变化不大。
所以我们可以这样说：1gpm近似于离地面高度1m（但不能说这两个约等于或者相等，所表示的量是不一样的）。
在标准环境下，气压值所对应的位势高度：
975 hPa——300 gpm
950 hPa——600 gpm
925 hPa——900gpm
900 hPa——1000 gpm
850 hPa——1500 gpm
825 hPa——2000 gpm
700 hPa——3000 gpm
600 hPa——4000 gpm
500 hPa——5500 gpm
450 hPa——6000 gpm
400 hPa——7000 gpm
350 hPa——8000 gpm
300 hPa——9000 gpm
250 hPa——10000 gpm
200 hPa——12000 gpm
150 hPa——14000 gpm
100 hPa——16000 gpm
更通俗一点的讲：在EC所给出的Geopotential 500hpa 的图，其实就是一张500hpa的等压面图，上面所画的一条一条线，就是位势高度等高线，用的单位应该是位势什米，1位势什米=10位势米，所以576，564，552等数值其实就是5760gpm，5640gpm，直观一点理解，就是在等压面上位势较高的地区，是可视为在相应等高面上气压较高的地区。

二、用500hPa等压面上588dagpm线来决定……其中dagpm指的单位是：“位势什米”.
　　等高线的数值是高度单位,但不是几何高度,而是位势高度.所谓位势高度,就是把单位质量的物体从海平面上升到某高度时克服重力所作的功来表示的高度,其单位是位势米.
　　我国从1950年1月1日开始使用位势米这个高度单位.现在广播电台所说的500mb(毫巴)等压面的位势高度是指500mb等压面距海平面的位势.500mb高度为什么不用几何高度,而用位势高度表示?这是因为天气学理论主要是建立在流体力学和热力学基础上的,用位势高度表示在计算上有很多方便.其实,几何高度Z和位势高度h在数值上相差不大但概念上完全不同,一个是长度单位,一个是能量单位.
　　位势米H：当重力加速度g=9.8米/秒2时,使单位质量物体抬升1米的高度克服重力所消耗的功.在米、公斤、秒制中：
　　1位势米=mgh＝1公斤×9.8米/秒2×1米=9.8焦耳(1位势什米=10位势米)
　　上述位势米条件是在45°纬度海平面处.但重力加速度g是随高度和纬度而变化的：重力加速度在上升10千米大约减小0.03米/秒2.
　　g1几何米.(在纬度低于45°的低纬地区,位势米大于几何米)
　　g=9.8米/秒2时,完成1位势米的功抬升高度相当于1几何米.(位势米＝几何米)
　　g>9.8/米/秒2,完成1位势米的功抬升高度

1269737003

请问下载ERA5的geopotential变量数据，怎么处理才能画500hPa环流场呀？

淡水河

赞！ 不过网站显示数据分辨率是“Reanalysis: 0.25°x0.25°”

hbl1021

淡水河 发表于 2020-8-30 17:05
赞！ 不过网站显示数据分辨率是“Reanalysis: 0.25°x0.25°”

嗯，确实是这样的，感谢

movlan

感谢分享！最近在学习GRADS，备着留用

wade

最近用上era5，除了下载慢点没毛病

hbl1021

wade 发表于 2020-9-1 22:17
最近用上era5，除了下载慢点没毛病

经纬度范围选小一点，下载应该挺快的

猫猫2003

好东西，谢谢分享。

汝怎着品如之衣

楼主，请问下载ERA5数据时可以改变分辨率吗？

hbl1021

汝怎着品如之衣 发表于 2020-9-7 16:55
楼主，请问下载ERA5数据时可以改变分辨率吗？

好像不能调整分辨率

汝怎着品如之衣

hbl1021 发表于 2020-9-7 21:17
好像不能调整分辨率

好的，谢谢