NCEP资料说明

  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


11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。

12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)
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。
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

13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。
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。
NcEPNCAR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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