ncep资料介绍

晴天好 2011-02-10

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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,0⁰E～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/m²pres.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/m²csusf.ntat              净空向上短波通量              W/m²dswrf.ntat              向下短波辐射通量              W/m²pres.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/m²uswrf.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。