GrADS实习报告.doc

南京信息工程大学 实验（实习）报告实验（实习）名称 基于NCAR/NCEP再分析资料的降水和气温的气候特征分析 日期 2016.10 得分 指导教师 孙晓娟 系 大气科学 专业大气科学 班次 长望实验班 姓名 夏新露 一、 实习目的（1） 了解NCEP/NCAR再分析数据记得数据结构。（2） 通过NCEP/NCAR再分析数据集，掌握FORTRAN有格式输入输出语句（Read、Print、Write）的读写四维数据的方法。（3） 掌握FORTRAN多维数组的定义和使用方法。（4） 掌握隐式do循环的使用方法。（5） 巩固FORTRAN顺序结构概念和顺序结构程序设计方法。（6） 掌握GrADS对“*.nc”文件的读取方法。（7） 掌握GrADS中fwrite写出二进制数据的方法。（8） 掌握GrADS中While循环的使用方法。（9） 掌握GrADS中变量的定义和使用方法。（10） 掌握四维“*.grd”数据格式建立数据描述文件（*.ctl）的方法。（11） 巩固GrADS的基本操作命令的使用方法。（12） 掌握GrADS对contour和shaded图形类型的设置方法以及两种绘图类型的图形要素设置方法。（13） 掌握GrADS中基础绘图命令的设置方法。（14） 掌握GrADS中printim生成文件（*.gmf、*gif、*.png）的方法。二、 实习内容问题描述利用1948-2010年NCAR/NCEP月平均气温和降水再分析资料（nc格式文件），分析1月气温和降水气候特征。要求利用Fortran提取1948-2010年1月数据并进行计算，以“*.grd”格式保存1948-2010年1月气温、降水气候场数据，用GrADS生成1948-2010年1月气温、降水气候二维等值线和二维填色图两种格式叠加的图像，书写标题，并在高温、低温中心标记“H”和“L”。保存并分析之。问题分析已知：1948-2010年NCAR/NCEP月降水和气温再分析资料。 绘制：1948-2010年1月气温、降水气候图。 通过分析，首先用Grads将从NCAR/NCEP月气温和降水再分析资料（nc格式 文件）中提取气温和降水1月逐年数据，并保存为为grd格式文件，再用Fortran程序利用grd 格式资料按照公式求得气温和降水的气候值，用GrADS绘制二者的气候图，分 析1948-2010年1月蒙古高压气候特征。三、 实习步骤 分析问题，理清算法和程序，设计和编写程序。 书写“air1948-2010-1.gs”和“pre1948-2010-1.gs”从NCAR/NCEP再分析资料（nc格式），利用fwrite提取1月逐年数据，生成气温、降水1月的二进制数据“air1.grd”、“pre1.grd”，编写1月气温、降水资料“air1.grd”、“pre11.grd”的数据描述文件“air1.ctl”、“pre1.ctl”。 启动软件开发环境Microsoft Developer Studio。 在D盘上创建新工作区shixi05。 在工作区shixi2内创建新项目shixi05。 在项目shixi21内创建源程序文件“shixi05.f90”，编辑输入源程序文本，打开1948-2010年1月气温、降水资料“air1.grd”、“pre1.grd”，根据求均值公式求得1948-2010年1月气温、降水气候场值。 编译、构建、运行、调试Fortran程序，生成1948-2010年1月气温、降水气候场数据“tc1.grd”、“pc1.grd”。 打开记事本，编写“tc1.grd”和“pc1.grd”的数据描述文件“tc1.ctl”和“pc1.ctl”。 利用GrADS的基本绘图命令和contour、shaded要素设置方法以及基本绘图命令，利用printim和enable print两种输出图像方法及输出图像格式设置，编写“tc1.gs”和 “pc1.gs”。 启动GrADS，运行、调试“tc1.gs”和 “pc1.gs”，保存气温、降水气候图“tc1.gmf”、“pc1. gmf”或者“tc1.gif”、“pc1. gif”。 分析1948-2010年1月气温、降水的气候特征。程序设计：提取NCAR/NCEP再分析资料中1月气温、降水二进制数据（1）air1948-2010-1.gsreinitsdfopen E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5air.mon.mean.ncset gxout fwriteset fwrite E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5air1.grdset x 1 144set y 1 73i=1while(i=756)set t id airi=i+12endwhiledisable fwrite;（2）pre1948-2010-1.gsreinitsdfopen E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5pr_wtr.eatm.mon.mean.ncset gxout fwriteset fwrite E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5pre1.grdset x 1 144set y 1 73i=1while(i=756)set t id pr_wtri=i+12endwhiledisable fwrite;编写“air1.grd”、“pre1.grd”数据描述文件“air1.ctl”和“pre1.ctl”（1）air1.ctldset E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5air1.grd title air temperature of NCEP Reanalysi s in Jan undef -9.96921e+36xdef 144 linear 0 2.5ydef 73 linear -90 2.5 zdef 1 linear 0 1 tdef 63 linear 00Z01JAN1948 1yr vars 1 air 0 t,y,x Winter Air Temperature endvars（2）pre1.ctldset E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5pre1.grd title precipitable water of NCEP Reanalysi s in Jan undef -9.96921e+36 xdef 144 linear 0 2.5 ydef 73 linear -90 2.5 zdef 1 linear 0 1 tdef 63 linear 00Z01JAN1948 1yr vars 1 pr_wtr 0 t,y,x precipitable water in Jan endvars计算1948-2010年1月气温、降水气候值FORTRAN程序如下：program ex05 parameter(it=144,jt=73,lt=63) dimension air(1:it,jt,lt),pre(1:it,jt,lt),tc1(1:it,jt),pc1(1:it,jt) open(1,file=E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5air1.grd,form=binary) do l=1,lt read(1)(air(i,j,l),i=1,it),j=1,jt) enddo close(1) open(2,file=E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5pre1.grd,form=binary) do l=1,lt read(2)(pre(i,j,l),i=1,it),j=1,jt) enddo close(2) do j=1,jt do i=1,it tc1(i,j)=0 pc1(i,j)=0 enddo enddo!求每个格点1月气温、降水气候值 do j=1,jt do i=1,it do l=1,lt tc1(i,j)=tc1(i,j)+air(i,j,l)/63 pc1(i,j)=pc1(i,j)+pre(i,j,l)/63 enddo enddo enddo open(3,file=E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5tc1.grd,form=binary) write(3)(tc1(i,j),i=1,it),j=1,jt) close(3) open(4,file=E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5pc1.grd,form=binary) write(4)(pc1(i,j),i=1,it),j=1,jt) close(4)End编写“tc1.grd”、“pc1.grd”数据描述文件“tc1.ctl”、“pc1.ctl”（1） tc1.ctldset E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5tc1.grd title air temperature NCEP Reanalysis in Jan undef -9.96921e+36 xdef 144 linear 0 2.5 ydef 73 linear -90 2.5 zdef 1 linear 0 1 tdef 63 linear 00Z01JAN1948 1yr vars 1 air 0 t,y,x Air Temperature endvars（2） pc1.ctldset E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5pc1.grd title winter precipitable water NCEP Reanalysis undef -9.96921e+36 xdef 144 linear 0 2.5 ydef 73 linear -90 2.5 zdef 1 linear 0 1 tdef 1 linear 00Z01JAN1948 1yr vars 1 pr_wtr 0 t,y,x Winter precipitable water endvars绘制1948-2010年1月气温、降水气候图（1） tc1.gsreinit open E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5tc1.ctl set grads off set x 1 144 set y 1 73 set t 1 set gxout shaded d air set gxout contour set csmooth on draw title The temperature in Jan from 1948 to 2010 set clab ond airset string 3 c 1.2 draw string 4 3.5 H draw string 9.82 4.22 H set string 11 c 1.2 draw string 2.87 5.33 L draw string 4.10 6.50 L draw string 8.64 3.58 L draw string 2.55 1.46 L printim E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5tc1.png ;（2） pc1.gsreinit enable print E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5pc1.gmf open E:daqiGrADSgradsSHIXIshixi5pc1.ctl set grads off set lon 0 360 set lat -90 90 set t 1 set gxout shaded d pr_wtr set gxout contour set csmooth on draw title The precipatation in JAN from 1948 to 2010 d pr_wtr print disable print;四、 实习结果1948-2010年1月气温气候图从这1948-2010这61年的1月平均气温气候图可以看出，全球气温从赤道向两极递减，且海表气温普遍高于陆地。赤道东、西太平洋气温比大洋中心略低，且在秘鲁沿岸和菲律宾附件海域形成了小的冷中心。南极地区有明显的冷中心。从全球范围整体来看，南半球陆地较少，气温带分布较均匀，中纬度地区基本呈带状分布。北半球由于海陆比热性质差异导致大陆温度明显低于海洋，使等温线不均匀分布。1948-2010年1月降水气候图从1948-2010这61年1月降水气候图中可以发现，全球降水集中在中低纬地区，极地地区降水很少。降水量最大的地方在赤道西太平洋、赤道南印度洋以及墨西哥东部沿海地区。从降水分布来看，海洋上降水量大于陆地，且内陆降水量明显小于沿海地区，在南半球中纬度大洋地区，由于不受陆地影响，等降水量线几乎与纬线平行。五、 实习小结通过本次实习，我了解NCEP/NCAR再分析数据记得数据结构。并通过NCEP/NCAR再分析数据集，掌握FORTRAN有格式输入输出语句（Read、Print、Write）的读写四维数据的方法。同时掌握了GrADS对“*.nc”文件的读取方法，和fwrite写出二进制数据的方法。而且练习了分析图形的能力。8