GrADS绘图与编程值得收藏.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/18,#,1,图例,1 1,月份,500hPa,位势高度场,2,图例,2 500hPa,高度场（,1,、,4,、,7,、,10,月）,3,图例,3,亚洲季风区,7,月,850hPa,流场图,4,图例,4 SST,和,Sea Level,分布图,5,图例,5,（,130E,，,25N,）处的感热和潜热的时间演变,6,第一章 概述,简介,GrADS,的安装,GrADS,软件的组成,GrADS,的启动和退出,所需预备知识,学习本课程的要求,7,简 介,GrADS,是,Gr,id,A,nalysis and,D,isplay,S,ystem,的缩写,它由美国马里兰大学气象系,Brian E.Doty,开发。利用该系统可实现包括,格点数据,和,站点数据,的彩色气象图形分析和显示。具有操作简便、功能丰富、图形美观、显示快速的特点。在国内外气象界得到广泛应用。,版本：,V1.5,V1.6.8,V1.7.7,，,V1.7.9,等,8,安 装,1,、将系统软件拷入硬盘某一子目录下，如：,c:grads,2,、修改,autoexec.bat,文件，加上,path c:grads;%path%set gaddir=c:grads set gascrp=c:grads,9,GrADS,软件包的组成,Grads.exe,系统的核心文件,由此进入,GrADS,环境,Dos4gw.exe,由,GrADS.exe,文件调用,Gribmap.exe,产生格点资料映射文件,(*.idx),Gribscan.exe,看,Grib,码资料，转为,TXT,格式文件,Gxtran.exe,显示*,.gmf,格式的图形文件,Stnmap.exe,产生台站资料的映射文件,(*.map),Wgrib.exe,Grib,码资料的解读程序,Gv.exe,将*,.gmf,格式的图形文件转换为*,.wmf,格式,10,启动和退出,GrADS,在,DOS,下键入：,grads,既可进入；键入,:,quit,即可退出,grads,返回,DOS,。,GrADS,在初始化绘图环境之前，将提示用户选择风景画,(Landscape),或肖像画,(Portrait),形式。风景画形式的大小为,118.5,英寸，肖像画为,8.5 11,英寸。,启动,GrADS,系统时，有以下选择：,-b,以批处理形式运行,GrADS,。,-l,以风景画形式运行,GrADS,。,-p,以肖像画形式运行,GrADS,。,-c,进入,GrADS,后首先执行随后跟在,RUN,命令后的描述文件，如：,grads c“run profile.gs”,上述选项可结合起来使用，如：,grads blc“run batch.gs”,11,8.5,8.5,11,11,所需预备知识,D,OS,和,Windows,基础,FORTRAN,编程,WORD,基础,学习要求,强调上机编程实践,12,第二章,GrADS,数据格式,目标,(,1),能将文本格式数据转为,GrADS,格式,(2),能写出数据描述文件,(*.ctl),一、维数环境的概念,重要概念,1,、含义：,GrADS,视每一个变量,(VAR),场为一个四维数据集，即包括三维空间,(x,y,z),和一维时间,(t),。,2,、作用：说明和指定随后的分析或图形操作时参加的原始数据集的维数范围。,3,、定义方法：,Set lat|lon|lev|time val1 ,地球坐标,Set x|y|z|t val1 ,格点坐标,13,x(,或,lon),从西向东的水平坐标,y(,或,lat),从南到北的水平坐标,z(,或,lev),从地面到高空的垂直坐标,t(,或,time),时序坐标。,如,：,set lon 40 160,；,set lat 0 60,定义了水平变化范围,set lat 30,；,set lon 0 180,定义了沿,30N,的纬向变化范围,set time jan81 dec94,定义了从,81,年,1,月到,94,年,12,月的时段所以，,固定的维数环境和变化的维数环境相结合，就构成了当前的维数环境,。,14,(1)x,y,z,t,均固定时，得到一个单值数据点,(2)x,y,z,t,中只有一维变化时，得到一维曲线,(3),二维发生变化时，对应于二维剖面图，如,X-Y,平面图，,X-Z,，,Y-Z,，,X-T,，,Y-T,，,Z-T,剖面图,(4),当三维发生变化时，,GrADS,以动画方式显示二维切片。,15,说出下列维数环境的含义,Set lon 60 150,Set lat 0 30,Set t 7,Set lev 200,Set lon 120,Set lat 30,Set z 1 12,Set t 1,Set lat 30,Set lon 60 130,Set t 1 12,Set z 1,Set lon 60 150,Set lat 0 30,Set t 1 12,Set lev 200,16,二、文本格式数据,GrADS,格式,现有如下资料：,名称：,U850,，,V850,，,U200,，,V200,，,H500,和,TSFC,范围：,60150E,，,040N,分辨率：,2.52.5,时间：,1982,年,1,月,1985,年,12,月的逐月资料。,如何将上述资料写成,GrADS,下的数据格式？,17,顺序：,(x,y)z v t,T=1,T=2,T=3,U,V,H,T,U850 (X,Y),U200 (X,Y),时,(v),分,(z),秒,(x,y),5,月,20,日,(t),Parameter(ii=37,jj=17),Real var(ii,jj),Open(1,file=u850.dat),Open(2,file=v850.dat),Open(3,file=u200.dat),Open(4,file=v850.dat),Open(5,file=h500.dat),Open(6,file=tsfc.dat),Open(9,file=data.grd,form=unformatted,access=direct,recl=ii*jj*4),Irec=1,Do 200 iy=1,4,Do 100 m=1,12,Read(1,1000),Read(1,2000)(var(I,j),I=1,ii),j=1,jj),Write(9,rec=irec)(var(I,j),I=1,ii),j=1,jj),Irec=irec+1,文本格式数据源,GrADS,格式数据,FORTRAN,源程序,无格式，直接记录,Read(3,1000),Read(3,2000)(var(I,j),I=1,ii),j=1,jj),Write(9,rec=irec)(var(I,j)I=1,ii),j=1,jj),Irec=irec+1,Read(2,1000),Read(2,2000)(var(I,j),I=1,ii),j=1,jj),Write(9,rec=irec)(var(I,j)I=1,ii),j=1,jj),Irec=irec+1,Read(4,1000),Read(4,2000)(var(I,j),I=1,ii),j=1,jj),Write(9,rec=irec)(var(I,j)I=1,ii),j=1,jj),Irec=irec+1,Read(5,1000),Read(5,3000)(var(I,j),I=1,ii),j=1,jj),Write(9,rec=irec)(var(I,j)I=1,ii),j=1,jj),Irec=irec+1,Read(6,1000),Read(6,4000)(var(I,j),I=1,ii),j=1,jj),Write(9,rec=irec)(var(I,j)I=1,ii),j=1,jj),Irec=irec+1,100 continue,200 continue,1000 format(2i7),2000 format(37f6.2),3000 format(37f8.1),4000 format(37f7.2),end,21,三、数据描述文件,Data.ctl,文件内容,：,Dset,data.grd,Undef,9.99e+33,Title,Ncep/Ncar reanalysis project,Xdef,37,linear,60 2.5,Ydef,17,linear,0 2.5,Zdef,2,levels,850 200,Tdef,48,linear,jan1982 1,mo,Vars,4,U 2 99 u wind(m/s),V 2 99 v wind(m/s),H 1 99 H500,T 1 99 Tsfc data,endvars,关键词：如,dset,undef,title,xdef,，,ydef,等,被描述的数据文件名,缺测标记,标题,确定维数环境,指定变量名,起始值,间 隔,层次数,22,数据描述文件一般包含以下几项：,（,1,）被描述的数据文件名（,DSET,）,（,2,）该数据说明文件的标题（,TITLE,）,（,3,）数据类型、格式和选项（,DTYPE,，,FORMAT,，,OPTION,）,（,4,）时间、空间维数环境设置（,XDEF,，,YDEF,，,ZDEF,，,TDEF,）,（,5,）变量定义（,VARS,，,ENDVARS,）,以下详细说明数据描述文件中各记录的含义：,1,、,DSET data-set-name,给定二进制原始数据文件的文件名（可包含路径），若数据文件与描述文件在同一路径下，可用省缺路径符号“,”,代表。,23,2,、,title string,用字符串,string,简略描述数据文件的内容。,3,、,undef value,定义缺测值，,GrADS,在运算操作时和图形操作时将忽略这些格点。,4,、,options,可以是,其中：,sequential,表示数据是以顺序无格式形式存放，每个记录为一个,(x,y),场,;yrev,表示,y,维数方向与,ydef,中说明的方向相反，即为由北到南；,zrev,表示,z,维数方向与,zdef,中说明的方向相反，即为由 上到下；,byteswapped,表示二进制数据的位存放顺序取反序；,big_endian,和,little_endian,不同机器之间二进制位存放顺序的自动改变；,template,表示 多个时间序列原始数据文件共用一个数据描述文件。例如：,24,有,1may92.dat,2may92.dat,.,等数据文件，需用一个共同的描述文件，这时的,CTL,文件可写为：,Dset%d1%mc%y2.dat,.,Options template,Tdef 72 linear 0z1may92 1 dy,其中：,%y2:2,位数年；,%y4:4,位数年；,%m1:1,或,2,位数月；,%m2:2,位数月；,%mc:3,个字符的月份英文缩写,;%d1,：,1,或,2,位数天；,%d2,：,2,位数天；,%h1,：,1,或,2,位数小时；,%h2,：,2,位数小时,5,、,xdef number linear start inc,或,xdef number levels,设置网格点与经度的对应关系。其中,number,是,x,方向网格点数，,linear,或,levels,表明网格点映射类型，,start,起始经度，,inc,格距大小，,value-list,表示,X,方向各格点的列表。,25,6,、,ydef number mapping start inc,或,ydef number levels values-list,设置,Y,方向格点与纬度的映射关系。其中,number,为,Y,方向的格点数，,mapping,表示映射方式，有：,Linear:,线性映射,Gausr15,：高斯,R15,纬度，,Gausr20,gausr30,gausr40,等,对于线性映射,linear,，,start,为起始纬度，,inc,为,Y,方向格距。,对于高斯映射，,start,为第一高斯网格数。,对于,levels,映射，,value-list,为,Y,方向取值表,7,、,zdef number linear start inc,或,zdef number levels value-list,设置气压面与垂直网格点的映射关系。如：,Zdef 10 linear 1000 100,Zdef 10 levels 1000,925,850,700,600,500,400,300,200,100,26,8,、,tdef number linear start inc,设置网格值与时间的映射关系。其中：,number,表示数据集中的时次数，,start,表示起始时间,/,日期，用,GrADS,绝对时间表示，其格式为：,Hh:mm Z dd mmm yyyy,Inc,表示时间增量，其格式为,VVKK,，（,VV,为增量值，,KK,增量类型，有,mm,分，,hr,小时，,dy,天，,mo,月，,yr,年,),9,、,vars number,（变量个数）,变量名 垂直层次数 预留值 变量说明,endvars,27,地形高度资料数据描述文件,Dset orog.grd,Undef 9.99e+33,Title Ncep/Ncar reanalysis project,Xdef 37 linear 60 2.5,Ydef 17 linear 0 2.5,Zdef 1 levels 850,Tdef 1 linear jan1982 1 mo,Vars 1,Orog 0 99 orography,endvars,28,第三章,GrADS,绘图和参数设置,29,以,BAR,形式画出沿,35N,的地形高度剖面图（基点取为,3000,米）,open orog.ctl,c;set grads off,set lat 35,set xlopts 1 5 0.16;set ylopts 1 5 0.16,set gxout bar;set bargap 50,set barbase 3000,d orog,q w2xy 60 3000,X1=subwrd(result,3);y1=subwrd(result,6),q w2xy 150 3000,X2=subwrd(result,3);y2=subwrd(result,6),set line 2 1 6,draw line x1 y1 x2 y2 ,draw title OROG ALONG 35N,draw xlab lon;draw ylab OROG(M),画水平轴线,30,画出地形高度等值线图,（间隔,500M,，等值线标注为,500M,字样，大于,3000M,的区域打阴影）,open orog,set parea 1 10 1 8,c;set grid off;set grads off,set xlopts 1 5 0.16;set ylopts 1 5 0.16,set map 1 1 10,set gxout shaded;set rbcols 5,set cmin 3000;d orog,set gxout contour;set cint 500,set clab%gm;d orog,draw title OROG,draw xlab lon;draw ylab lat,31,画出,1,、,7,月份的,H500,气候场,open data,set parea 1 10 1 8,c;set grads off;set grid off,set xlopts 1 5 0.16;set ylopts 1 5 0.16,set map 1 1 10,define h1pj=ave(h,t=1,t=48,12),define h7pj=ave(h,t=7,t=48,12),d h1pj;draw title H500 in Jan,draw xlab lon;draw ylab lat,c;set grads off;d h7pj,draw title H500 in Jul,draw xlab lon;draw ylab lat,32,画出,84,年,1,月、,7,月的,H500,距平场（负值区加阴影）,open data,set parea 1 10 1 8;set grads off;set grid off,set xlopts 1 5 0.16;set ylopts 1 5 0.16;set map 1 1 10,define h1pj=ave(h,t=1,t=48,12);define h7pj=ave(h,t=7,t=48,12),define h84jan=h(time=jan84)-h1pj;define h84jul=h(time=jul84)-h7pj,set gxout shaded;set rbcols 5;set cmax o;d h84jan,set gxout contour;d h84jan,draw clevs 0;set cthick 10;d h84jan,draw title H500 anomaly in jan 1984;draw xlab lon;set ylab lat,c;set grads off;set gxout shaded;set rbcols 5;set cmax 0;d h84jul,set gxout contour;set cint 5;d h84jul,set clevs 0;set cthick 10;d h84jul,draw title H500 anomaly in Jul 1984;draw xlab lon;set ylab lat,33,画出,UV850,的,1,月份气候流场图,（在气旋和反气旋中心位置标注字符,C,和,A,，其中地形高度大于,1500M,的区域画阴影）,open data;open orog,set parea 1 10 1 8;set grads off;set grid off,set xlopts 1 5 0.16;set ylopts 1 5 0.16;set map 1 1 10,define upj=ave(u,t=1,t=48,12);define vpj=ave(v,t=1,t=48,12),define uupj=maskout(upj,1500-orog.2),define vvpj=maskout(vpj,1500-orog.2),set gxout stream;set strmden 4;d uupj;vvpj,set gxout contour;set cthick 10;set clevs 1500;d orog.2,q w2xy 88 35;x2=subwrd(result,3);y2=subwrd(result,6),set string 2 c 6 0;set strsiz 0.2;draw string x2 y2 TIBETAN PLATEAU,q w2xy 82 20;x1=subwrd(result,3);y1=subwrd(result,6),set string 2 c 6 0;set strsiz 0.2;draw string x1 y1 A,q w2xy 119 25;x3=subwrd(result,3);y3=subwrd(result,6),set string 2 c 6 0;set strsiz 0.2;draw string x3 y3 A,draw title UV850 flowfield in Jan,draw xlab lon;draw ylab lat,34,画出,82,年,3,月、,83,年,4,月、,85,年,7,月合成的,H500,场,open data,set parea 1 10 1 8,set xlopts 1 5 0.16;set ylopts 1 5 0.16,set map 1 1 10,c;set grads off;set grid off,define aa=(h(time=mar82)+h(time=apr83)+h(time=jul85)/3,d aa,draw title H500 for 82.3/83.4/85.7,draw xlab lon;draw ylab lat,35,画出,H500,单点相关图,相关基点为（,100120E,，,2030N,）平均,open data;set t 1 48,define one=aave(h,lon=110,lon=120,lat=20,lat=30),set t 1,define hbar=ave(h,t=1,t=48),define onebar=ave(one,t=1,t=48),define hdd=sqrt(ave(pow(hbar-h),2),t=1,t=48),define onedd=sqrt(ave(pow(onebar-one,2),t=1,t=48),define hone=ave(h-hbar)*(one-onebar),t=1,t=48),define r=hone/(hdd*onedd),d smth9(r),draw title H500 one point corr with base point at 110-120E,20-30N,36,逐月显示,82,年,1,月,85,年,12,月的,UV850,风矢量图,open data;set map 2 1 10;set xlopts 1 5 0.16;set ylopts 1 5 0.16,set grid off,Iy=82,While(iy=85),Mon=1,While(mon=12),Tt=(iy-82)*12+mon,set t tt,d u;v,draw title UV850 for iy.mon,Pull dummy;c,Mon=mon+1,Endwhile,I,y=iy+1,endwhile,二重循环,37,画出（,60100E,，,510N,）平均的,U850-U200,的逐月变化曲线,在大于,30,和小于,-15,的峰谷值点位置画,open data;set lon 120;set lat 20;set t 1 48,define wb=aave(u(lev=850)-u(lev=200),lon=60,lon=100,lat=5,lat=20),d wb,P=1,While(P30|r-15),q gr2xy P r,X=subwrd(result,3);y=subwrd(result,6),Draw mark 3 x y 0.15,Endif,P=P+1,endwhile,38,在北半球极地投影下标经度值,*Draw lon values for npj projection figure,*to run this function,just in your*.ps add:,*lon 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330,Function abc(arg),I=1;while(I=12);L.I=subwrd(arg,I);I=I+1;endwhile,Dl=3,q dims;aa=sublin(result,3);bb=subwrd(aa,6),dd=bb-dl,I=1,while(I180);lll=360-L.I;draw string x1 y1 lllW ;endif,I=I+1,Endwhile,return,文件名,LON.GS,假设最多标,12,个经度值，读入欲标经度值，放入复合变量中,标值位置离最外纬圈,3,度,